способ управления значениями поля температур изделия, имеющего по длине рабочей части переменное поле температур

Формула изобретения

Способ управления значениями поля температур изделия, имеющего по длине рабочей части переменное поле температур, включающий автоматическое программируемое управление средствами регулирования режимов работы систем выделения, поглощения и отвода тепла от источников нагрева на заданных участках изделия с использованием теплоносителей в жидкой и газообразной фазе, причем сравнивают предварительно программно-сформированный прогнозный образ состояния заданных участков поверхностей изделия, имеющих максимумы значений поля температур с реальным образом регистрируемого поля температур, командами на введенные исполнительные механизмы системы нагрева достигают примерного совпадения сравниваемых образов, причем плавную регулировку состояния заданных участков поверхностей, имеющих максимумы значений поля температур, осуществляют средствами газовой системы, изменяя интенсивность отвода тепла от заданных участков поверхностей, имеющих максимумы значений поля температур, сравнивают предварительно программно-сформированный прогнозный образ уровня состояния заданных участков поверхностей, имеющих минимумы значений поля температур с реальным образом регистрируемого поля температур, командами на введенные исполнительные механизмы теплообменника с жидким теплоносителем, отводящим тепло с заданных участков поверхностей, имеющих минимумы значений поля температур, достигают примерного совпадения сравниваемых образов, повторяют процедуры сравнения образов и подачи команд на соответствующие исполнительные механизмы до получения требуемого совпадения прогнозных и реальных образов поля температур по длине рабочей части изделия.

Описание изобретения к патенту

Изобретение предназначено для изделий, имеющих по длине рабочей части переменное поле температур, например, при проведении внереакторных испытаний многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК) для охлаждения и стабилизации температуры постоянно работающей радиоэлектронной аппаратуры с большим ресурсом работы, использующей в составе конструкции тепловыделяющие элементы (процессор, видеокарты, блок питания и т.д.), может быть использовано в бытовых ЭВМ различной конструкции, в иных промышленных установках.

Известен уникальный стенд для проведения внереакторных испытаний многоэлементных термоэмиссионных электрогенерирующих каналов (ЭГК), имеющих неравномерное поле температур по длине рабочей части [1].

Однако, в указанном не обеспечено формирование многопараметрического вектора, характеризующего профиль требуемого температурного поля.

Также известно техническое решение [2] - «Устройство для охлаждения электронных блоков»: в указанном решении раскрыта информация об использовании для перераспределения значений температур, атоматически управляемых (блок управления) по показаниям соответствующих датчиков, систем выделения, поглощения и отвода тепла от источников нагрева на заданных участках изделия, в частности контактирующего с тепловой трубой, радиатора, термоэлектрического модуля охлаждения, теплопроводящего устройства с охлаждающим теплообменником, включая информацию о возможности передачи тепла от греющихся элементов плавящимся наполнителям, от которых затем тепло отводится термоэлектрической батареей.

Однако и приведенное решение не обеспечивает формирование многопараметрического вектора, характеризующего профиль требуемого температурного поля.

Решаемая техническая задача заключается в формировании многопараметрического вектора, характеризующего профиль требуемого температурного поля (согласно приведенной иллюстрации: чертеж - профиль температуры по длине трубы). Для этого проводятся расчетные исследования по определению требуемого профиля температурного поля на различных режимах установки, регистрируемого в местах установки термопар.

Реализация решаемой технической задачи обеспечена приведенной совокупностью существенных признаков.

Способ управления значениями поля температур изделия, имеющего по длине рабочей части переменное поле температур, включающий автоматическое программируемое управление средствами регулирования режимов работы систем выделения, поглощения и отвода тепла от источников нагрева на заданных участках изделия с использованием теплоносителей в жидкой и газообразной фазе, причем сравнивают предварительно программно-сформированный прогнозный образ состояния заданных участков поверхностей изделия, имеющих максимумы значений поля температур с реальным образом регистрируемого поля температур, командами на введенные исполнительные механизмы системы нагрева достигают примерного совпадения сравниваемых образов, причем плавную регулировку состояния заданных участков поверхностей, имеющих максимумы значений поля температур осуществляют средствами газовой системы, изменяя интенсивность отвода тепла от заданных участков поверхностей, имеющих максимумы значений поля температур, сравнивают предварительно программно-сформированный прогнозный образ уровня состояния заданных участков поверхностей, имеющих минимумы значений поля температур с реальным образом регистрируемого поля температур, командами на введенные исполнительные механизмы теплообменника с жидким теплоносителем, отводящим тепло с заданных участков поверхностей, имеющих минимумы значений поля температур, достигают примерного совпадения сравниваемых образов, повторяют процедуры сравнения образов и подачи команд на соответствующие исполнительные механизмы до получения требуемого совпадения прогнозных и реальных образов поля температур по длине рабочей части изделия.

Примечание

Термин: «поверхностей, имеющих максимумы значений поля температур» подразумевает: «горячих поверхностей».

Термин: «поверхностей, имеющих минимумы значений поля температур» подразумевает: «холодных точек».

В самом простом случае режим установки определяет один параметр - подводимая тепловая мощность, электрическая мощность или другой параметр.

Режимы работы дискретны и число их ограничено. При проведении пусконаладочных работ на изделии проводится оценка функции чувствительности на вносимые возмущения.

По всем или по самому сильному воздействующему параметру, планируя эксперимент так, чтобы получить три точки отклика на три вносимых возмущения (0; + ; - ).

По полученной матрице откликов строится многомерный полином, действующий в пределах рабочего диапазона.

При формировании профиля требуемого температурного поля в базовое состояние изделия вносятся возмущения с учетом полученной функции чувствительности.

Способ поочередного регулирования параметров в пределах заданных ограничений используется очень широко и в различных вариантах.

В данном изобретении предлагается одновременное внесение различных возмущений с учетом полученного заранее образа (профиля) требуемого температурного поля заданных участков поверхностей изделия и полученной функции чувствительности данного изделия на вносимое возмущение.

Предложенное решение поясняется фигурой: «Профиль температуры по длине трубы». На представленной фигуре, в осях: температура - К, длина - мм, обозначено:

1 - прогнозный образ требуемого поля температур;

2 - точки контроля температуры по длине профиля;

3 - базовое значение температуры;

4 - рабочий режим формирования изделия.

Для достижения требуемого образа температурного поля используются системы регулирования (в данном случае это три системы):

- система общего нагрева конструкции изделия;

- газовая система отвода тепла с горячих поверхностей изделия;

- теплообменник с жидким теплоносителем, отводящим тепло с холодных точек изделия.

Порядок формирования поля температур проводится оператором в соответствии с программой проведения эксперимента с использованием средств регулирования режимов работы изделия и средств мониторинга состояния формируемого поля температур.

Управление средствами регулирования ведется с экрана монитора в соответствии с образами, отображаемыми средствами мониторинга (автономно, в соответствии с программой эксперимента и с использованием команд оператора).

В данном изобретении команда на управление выдается сразу на все элементы регулирования системы. Полученный результат сравнивается с прогнозной зависимостью и определяется вид следующего воздействия.

Результатом использования предложенного решения с использованием проводимых расчетных исследований по определению требуемого профиля температурного поля на различных режимах установки, регистрируемого в местах установки термопар (на заданных участках поверхностей изделия), является обеспечение формирования оптимального многопараметрического вектора, характеризующего профиль требуемого температурного поля.

Литература

1. Пономарев-Степной Н.Н., Кухаркин Н.Е., Усов B.C., Мадеев В.Г., Дроздов А.А. и др. Уникальные разработки и экспериментальная база Курчатовского института. М.: ИздАт, 2008 г.

2. Каландаришвили А.Г., Степеннов Б.С, Самоделов Д.В., Кроль А.В. и др. Патент РФ на изобретение № 2319327, МПК H05K 7/20, «Устройство для охлаждения электронных блоков». Приоритет изобретения 12 сентября 2006 г.