УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОЙ СТАБИЛИЗАЦИИ ТЕМПЕРАТУРЫ РЕАКЦИОННОЙ ЗОНЫ АППАРАТА УЛАВЛИВАНИЯ ПРОИЗВОДСТВА ГЕКСАФТОРИДА УРАНА

Полезная модель относится к области автоматического управления и может быть использована для автоматического поддержания температуры реакционной зоны аппарата улавливания на задаваемом оператором уровне.
Не известны устройства аналогичного назначения.
Задачей полезной модели является автоматическая стабилизация температуры реакционной зоны аппарата улавливания производства гексафторида урана на задаваемом оператором уровне.
Поставленная задача решена за счет того, что устройство автоматической стабилизации температуры реакционной зоны аппарата улавливания производства гексафторида урана содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь, связанный с многофункциональным контроллером, преобразующим электрические сигналы поступающие с датчиков аппаратов фторирования и улавливания, и соединенным последовательно с первым блоком сравнения, регулятором аппарата улавливания, вторым блоком сравнения, регулятором аппарата фторирования и нормирующим цифро-аналоговым преобразователем. Многоканальный аналого-цифровой преобразователь также последовательно связан с фильтрующим устройством, который соединен с вторым блоком сравнения. Первый блок сравнения и фильтрующее устройство соединены с ЭВМ, а нормирующий цифро-аналоговый преобразователь соединен с системой дозирования твердого сырья в аппарат фторирования.
Разработанное устройство обеспечивает автоматическую стабилизацию температуры реакционной зоны аппарата улавливания производства гексафторида урана. Изменение температуры реакционной зоны аппарата улавливания обеспечивается за счет изменения объемной концентрации фтора на выходе аппарата фторирования, регулирование которым осуществляется путем изменения частоты вращения шнека загрузки аппарата фторирования. Кроме того, устройство обеспечивает стабилизацию концентрации фтора на выходе аппарата фторирования, что позволяет эффективно поддерживать температуру реакционной зоны аппарата улавливания в автоматическом режиме на заданном уровне и обеспечивает максимальное улавливание ценных компонентов из технологического газа производства гексафторида урана.
На фиг.1 представлена структурная схема заявляемого устройства.
Устройство автоматической стабилизации температуры реакционной зоны аппарата улавливания производства гексафторида урана, содержит многоканальный аналого-цифровой преобразователь 1 (МАЦП), связанный с многофункциональным контроллером, осуществляющим преобразование электрических сигналов поступающих с датчиков аппаратов фторирования и улавливания производства гексафторида урана (на фиг.1 не показан). Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 1 (МАЦП) последовательно связан с первым блоком сравнения 2 (БС 1), регулятором аппарата улавливания 3 (РАУ), вторым блоком сравнения 4 (БС 2), регулятором аппарата фторирования 5 (РАФ) и нормирующим цифро-аналоговым преобразователем 6 (НЦАП). Первый блока сравнения 2 (БС 1) и фильтрующие устройство 7 (ФУ) связаны с ЭВМ (на фиг.1 не показано). Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 1 (МАЦП) также последовательно связан с фильтрующим устройством 7 (ФУ) и вторым блоком сравнения 4 (БС 2), а нормирующий цифро-аналоговый преобразователь 6 (НЦАП) соединен с системой дозирования твердого сырья в аппарат фторирования (на фиг.1 не показано).
Многоканальный аналого-цифровой преобразователь 1 (МАЦП) может быть реализован на восьмиканальном параллельном аналого-цифровом преобразователе AD7812Y.
Блоки сравнения 2 (БС 1) и 4 (БС 2) реализованы на микроконтроллере фирмы «Atmel» ATmega48.
Регулятор аппарата улавливания 3 (РАУ) и регулятор аппарата фторирования 6 (РАФ) выполнены на микроконтроллере фирмы «Atmel» ATtiny13.
Нормирующий цифро-аналоговый преобразователь 6 (НЦАП) может быть реализован на микросхеме L272 и цифро-аналоговом преобразователе AD7801
Фильтрующие устройство 7 (ФУ), а так же блоки сравнения 2 (БС 1) и 4 (БС 2) могут быть реализованы на микроконтроллере ATmega8, также фирмы «Atmel».
F2
5
5
5
С многофункционального контроллера, осуществляющего преобразование электрических сигналов поступающих с датчиков аппаратов фторирования и улавливания производства гексафторида урана, на вход многоканального аналого-цифрового преобразователя 1 (МАЦП) подают нормированные аналоговые сигналы концентрации фтора (С, об.%) и температуры реакционной зоны аппарата улавливания (T, °С). В многоканальном аналого-цифровом преобразователе 1 (МАЦП) сигналы преобразуются из аналоговых в цифровые, откуда они поступают на первый блок сравнения 2 (БС 1), который производит вычитание  формируемого ЭВМ и Т поступающего с 1 (МАЦП). Также, первый блок сравнения 2 (БС 1) обеспечивает ограничение значение T исходя из условия:
где ,  - минимально и максимально возможные значения температуры реакционной зоны аппарата улавливания, °С.
Далее, значение с выхода первого блока сравнения 2 (БС 1) поступает на регулятор аппарата улавливания 3 (РАУ), формирующего расчетное значение задающего воздействия на концентрацию фтора. На каждом такте расчетное значение задающего воздействия на концентрацию фтора формируется в следующем виде:
где  - значение задающего воздействия на температуру реакционной зоны аппарата улавливания на предыдущем шаге, °С;
ПИДi
T - приращение задающего воздействия на температуру реакционной зоны аппарата улавливания рассчитанное по ПИД-закону, °С;
0i
Т - задающее воздействие на температуру реакционной зоны аппарата улавливания, задаваемое оператором, °С.
В случае первоначального пуска, когда неизвестно предыдущее значение ,  принимается равным 0.
Приращение задающего воздействия на концентрацию фтора по ПИД-закону рассчитывается на каждом такте управления по следующей формуле:
где
где , ,  - параметры ПИД-регулятора аппарата улавливания - коэффициент усиления, постоянная времени интегрирования и постоянная времени дифференцирования;
Ц
Т - постоянная времени цикла.
F2
Одновременно с этим, сигнал с выхода многоканального аналого-цифрового преобразователя 1 (МАЦП) поступает на фильтрующее устройство 7 (ФУ), осуществляющее низкочастотную фильтрацию сигнала С по формуле экспоненциального сглаживания [Реймаров Г.А. Учебно-методическое пособие «Первичная переработка информации в АСУТП». - М.: ЦНИИатоминформ, 1980, стр.43-45] в соответствии с рекуррентным соотношением:
F2i
где  - коэффициент сглаживания исходного сигнала концентрации фтора С, поступающего с ЭВМ;
F2
С - объемная концентрация фтора, поступающая с многоканального аналого-цифрового преобразователя 1 (МАЦП);
- объемная концентрация фтора после фильтрации.
F2
При включении заявляемого устройства  присваивается значение С. Значение коэффициента сглаживания поступает на фильтрующее устройство 4 (ФУ) с ЭВМ.
Далее, сглаженный сигнал  и регулирующее воздействие  поступают на второй блок сравнения 5 (БС 2), где происходит вычитание  и . Предварительно, на рассчитанное значение задающего воздействия  накладываются следующие ограничения:
где ,  - минимально и максимально возможные значения объемной концентрации фтора на выходе аппарата фторирования, об.%.
Полученная разность  поступает на вход регулятора аппарата фторирования формирующего управляющее воздействие следующего вида:
где  - значение задающего воздействия на концентрацию фтора на предыдущем шаге, об.%;
ПИДi
С - приращение задающего воздействия на концентрацию фтора рассчитанное по ПИД-закону, об.%;
0i
С - задающее воздействие на концентрацию фтора, задаваемое оператором, об.%.
В случае первоначального пуска, когда неизвестно предыдущее значение ,  принимается равным 0.
Приращение задающего воздействия на концентрацию фтора по ПИД-закону рассчитывается на каждом такте управления по следующей формуле [Изерман Р. Цифровые системы управления. - М.: Мир, 1984, стр.81-82]:
где
, ,  - параметры ПИД-регулятора аппарата фторирования - коэффициент усиления, постоянная времени интегрирования и постоянная времени дифференцирования;
Ц
Т - постоянная времени цикла.