Регулятор режима работы насосной станции

Регулятор режима работы насосной станции

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

Союэ Советскими

Социалистических

Республик

ОП ИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (61) Дополнительное к авт. сеид-ву— (22) Заявлено 050 177 (21) 2 4 4 56 5 8/2 4-06

/ с прмсоединенивм заявки Но

< 781389 (51) М. К.

F 04 В 49/06

G 05 D 16/20

Государственный комитет

СССР ио аелаи июбретений и отирытий (23) Приоритет

Опубликовано 231180. Бюллетень 14о43 (53) УДК 621,438.55 (088.8) Дата опубликованмя описания 2 3.1130 (72) Авторы изобретения.(71) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР РЕЖИМА РАБОТЫ HACOCHOA

СТАНЦИИ

Изобретение относится к автома-. тизации насосных станций и предназначено для автоматического регулиро-, вания режима работы насосной стан« ции, состоящей иэ двух последовательно включенных агрегатов, работающей в системе полевых магистральных трубопроводов по схеме иэ насоса в насос .

Известен регулятор давления жидкости на входе и выходе насосной станции, состоящей иэ нескольких по следовательно включенных насосных агреаатов и осуществляющее регулирование режима работы насосной станции за счет дросселирования потока перекачяваемой жидкости при неизменной частоте вращения валов насосов агре- гатов и для повьваения быстродействия системы имеет выносной дифференциальный датчик давления, а также блок нелинейной жесткой обратной связи (11

Наличие выносного дифференциального датчика давления и длинной линии связи (до 5 км) и введекие в сис тему дополнительных устройств для расщифровки сигналов, поступающих от этого датчика, снижает надежность, и, кроме .того, не обеспечивибт высо,куто точность и устойчивость системы прн регулировании заданных параметров при различных возмущениях на трубопроводе.

Известен регулятор режима работы в насосной станции, содержащий датчик

И эадатчйк давления жидкости на входе кассй"ного агрегата, подключенные через блок управления к логическому устройству выбора сигналов, и два

10 однополярных усилителя (2), Известный регулятор не позволяет получить максимальную производительность насосной стайции прн последовательном включении насосных arperai ов и не обеспечивает устойчивость регулятора ка переходных режимах.

Цель изобретения †увеличение производительности насосной станции при последовательном включении насосных

2(1 агрегатов к повьваение устойчивости регулятора на переходных режимах.

Поставленная цель достигается тем, . что в регулятор дополнительно введен .переключатель, установленный на вхоЯ дах логического устройства выбора сигналов, соответствующих командам ка уменьшейие и увеличение частоты .вращения двкгателя насосного агрега та поступающим от датчика давлеяия

За жидкости ка входе насосного агрегата, В.E. Чернухин, Н.М. Моисеев, О.М. Науменко и Л.Н. Григорьев

781389

A

"и датчйк частоты вращения двигателя - насоснЬго агре гата, а кр-ом е "того, в рФЙфйят фГ Ъйедейы-" все "вьпаейереЧйалеи" ные "элементы для второго насосного агрегата, соединенного с первым последовательно, и устройство"сравнения показаний датчиков частоты вращения двигателя насосных агрегатов, .,содержащее два пороговых элемента, йервый и втор.ой входы которых подключены к датчикам частоты вращения, а выходы, через переключатель, — к логическому устройству выбора сигналов первого насосного агрегата, причем выходы блока управления последнего, через переключатель второ- . го насОсного агрегата подключены к входам логического устройства выбора сигналов этого агрегата, а выходы однополярных усилителей первого .насосного агрегата подключены к выСдвоенные переключатели 22 и 40 позволяЮт осуществлять работу регуляторов каждого насосного агрегата 2 и

4 как самостоятельно, так и в составе одной насосной станции. При работе насосных агрегатов в составе одной насосной станции переключатели 22 и

40 находятся в положении, указанном на чертеже.

Общим для обоиx регуляторов 1 и

3 является устройство 41 сравнения показаний датчиков. 21 и 39 частоты вращения. Устройство 41 сравнения со держит два пороговых устройства 42 и

43 первый и второй входы которых подключены к датчикам 21 и 39 частоты вращения. Пороговое устройство 42 срабатывает, когда частота вращения вала двигателя насосного агрегата 2 ниже частоты вращения вала двигате- ля насосного. агрегата 4 и его выход ходам однополярных усилителей второго насосного агрегата, На чертеже представлена блок-схема регулятора, Регулятор режима работы насосной станции содержит регулятор 1 давления жидкости первого насосного агрегата 2 и регулятор 3 давления жидкосв ти второго насосного агрегата 4, Регулятор 1 давления первого насосного 30 агрегата 2 содержит датчики 5.и б и задатчики 7 и 8 давления жидкости на входе и выходе насосного агрегата, блок 9 управления, логическое устройство 10 выборов сигналов, усилитель

11 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 12, техогенератор 13, два однополярных усилителя

14 и 15, первое пороговое .устройство

16 с регулируемым порогом срабатывания, первый логический элемент 17 И, 40 задатчик 18 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма 12, второе пороговое устройст-, во 19, второй логический элемент 20

И, датчик 21.скорости вращения дзига- 45 теля насосного агрегата 2, сдвоенный переключатель 22. Регулятор 3 давле.ния второго насосного агрегата 4 со "держит также датчики 23 и 24 и задатчики f5 и .26 давленйя жйдкостй йа вхо- 0 входе и выходе насосного агрегата 4, блок 27. управления, логическое устройство 28 выбора сигналов, усилитель

29 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 30, тахогенератор 31, два однополярным усилителя

32 и 33, первое пороговое устройство

34.и регулйруемым порогом срабатывания, первый логический элемент 35 И, задатчик 36 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма.40

30, второе пороговое устройство 37, " второй логический элемент 38 И, датчик 39 частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4, сдвоенный, переключатель 40. 65 подключен ко входу логического устройства 10 выбора сигналов, соответ ствующему команде на увеличение час"тоты вращения вала двигателя по датчику 5 на входе насосного агрегата.

Пороговое устройство 43 срабатывает когда скорость вращения вала двигателя насосного агрегата 2 выше скорости вращения двигателя насосного агрегата 4 и его выход подключен ко входу логического устройства 10 выбора сигналов, соответствующему команде на снижение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2 по датчику 5 на входе насосного агрегата.

Выходы блоков 9 и 27 управления соответствуют: а и б — командам на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата от датчиков давления на входе 5, 23 и выходе б, 24 соответственно; в и г - командам на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосйого агрегата от датчиков давления на выходе б, 24 и входе 5, 23 соответственно, Через сопротивления 44 и 45 два выхода блока 27 управления второго,насосного агрегата подключены к корпусу йрй работе насосного агрегата. в составе насосной станции.

Регулятор режима работы насосной станции< состоящий иэ двух последова, тельно включенных насосных агрегатов

2 и 4, работает следующим образом.

Сигналы с датчиков, давления на входе 5, 23 и выходе б, 24 насосных агрегатов 2 и 4 поступают в блоки 9 и 27 управления, где они сравниваются е сигналами соответствующих задатчиков 7, 25 и 8, 26, Блоки 9 и 27. управления формируют трехпозиционный закон по каждому из регулируемях па781389 насосных агрегатов 2 и 4, а выходы, подключенные к логическим элемейтам 20 и 38 — на увеличение час-: тоты вращения валов двигателей насосных агрегатов 2 и 4.

Напряжения рассогласования, соответствующие понижению давлейия на входе каждого насосного .агрегата от блоков У и 29 управления поступают иа входы однополярных усилителей 14 н 32 а напряжения рассогласования соответствующие повышению давления на выходе каждого насосного агрега- 43 та — на входы однополярных усилителей 15 и 33 соответственно.

Выходные напряжения усилителей

14, 15 и 32, 33 поступают на один иэ входов пороговых устройств 16 и 34 Я с регулируеьым порогом срабатывания.

Когда давления на вкоде или выходе каждого насосного агрегата равны заданным значениям и электродвигатели исполнительных механизмов 12 и 30 у обесточены, напряжения на выхОде тахогенераторов 13 и 31 равны нулю.При этом напряжения на выходе пороговых устройств 16, 34 и 19, 37 равны логическим единицам. 3а счет этого обеспечивается прохождение сигналов через © логические элементы — И 17, 35, и

20, 38, двухканальные усилйтелй мощности 11 и 29 н включение электродвигателей исполнительных механизмов 12. и 30, 65 раметров. В соответствии с этим на их выходе формируются сигналы по каждому регулируемому параметру: давление выше заданного, давление равно заданному „ давление ниже заданного, Сигналы давление на входе первого насосного агрегата 2 вьые и ни. же заданного поступают через сдвоенный переключатель 40 на вход логического устройства 28 выбора сигналову сигналы давление на выходе пер= вого насосного агрегата 2 вьые и ниже заданного — на вход логического устройства 10 выбора сигналов; сигналы давление на выходе второго насосного агрега- 15 та 4 выше и ниже заданного на вход логического устройства 28 выбора сигналов; сигналы давление на входе второго насосного агрегата

4 выше и ниже заданного — через Ю сопротивления 44 и 45 подключаются к корпусу.

Логические устройства 10 и 28 вы бора сигналов обеспечивают преимущественное прохождение через них сиг- yg налов, которые требуют снижения час тоты вращения валов двигателей насос- ных агрегатов 2 и 4.

Выводы логических устройств 10 и

28 выбора сигналов, подключенные к логическим элементам 17 и 35 И со1 ответствуют командам на уменьшение частоты вращения валов двигателей

При повышении давления жидкости на входе регулятора l насосного агрегата 2.на выходе а блока .9 управления появляется команда давление выше заданного, которая через переключатель 40 поступает на вход логического устройства 28 выбора сигналов и затем к логйческому элементу 38 И. Так как при отсутствии напряжения на тахогенераторе 31 на выходе порогового устройства 37 с регулируемым порогом срабатывания напряжение,равно логической единице, то команды на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4.проходит через логический элемент 38 И, усилитель 29 мощности и тем самым обеспечивает включение: электродвигателя исполнительного механизма 30, Как только произойдет включение исполнительного механизма

30, на выходе тахогенератора 3l,ðà"положенного на одном валу. с электродвигателем исполнительного механизма

30, появится напряжение. Как только это напряженке сравняется с напряжением на выходе из задатчика 36, иа выходе порогового устройства 37 по явится сигнал, соответствующий логическому нулю, что воспрепятствует прохождению команды давление выае заданного с выхода а блока 9 управ- . ления через логический элемент 38 И, За счет этого электродвигатель исполнительного механизма 30 отключается, на выходе тахогенератора 31 напряжеаае станет равно нулю, а на выходе порогового устройства 37 — логической единице, И если насосный агрегат

4 к этому времени не вышел на заданный режим. работы, определяеьнй давлением на его выходе, которое измеряется датчиком 24, снова происходит включение исполнительного механизма 30 и двигатель насосного агрегата 4 увеличивает частоту вра щения,. что вызывает повышение давления на выходе насосного агрегата.

Длительность интервалов между включениями исполнительного механизма .определяется напряжением задатчика

36 и выбирается так, чтобы обеспе-. чить плавный выход йасосного агрегата на зад@иный режим работы при

:пуске насосной станции в работу и исключить резкое повипение давления на выходе насосной станции и в тру бопроводе при случайных резких тювяиеннях давления на входе насосной ° станции .

Одновременно с увеличением час тоты вращения вала двигателя насос ного агрегата 4 происходит увеличе. ние йапряжения на выходе датчика 39 скорости .-вращения вала двигателя насосного агрегата 4. Как только это напряжение станет вьише напряжения датчика 21 скорости вращения двига.теля насосного агрегата 2, в устрой781389 стве 41 сравнения происходит срабатывание порогового устройства 42, на выходе которого напряжение равно логической единице, что соответстэует команде на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 3. Это напряжение через переключатель 22 поступает на вход логического устройства 10 вЫбора сигналов и затем к логическому элементу

20 И

Как и на насосном агрегате 4, на выходе порогового устройства 19 при отключенном электродвигателе исполнительного механизма 12 напряжение равно логической единице. 3а счет этого команда на увеличение частоты 15 вращения вала двигателя насосного агрегата проходит через логический элемент 20 И, усилитель ll мощности и включает двига ель исполнительяого механизма 12. Двигатель насосного щ агрегата 2 начнет увеличиэать частоту вращения вала, Увеличение частоты вращения" вала так же как и на насосном агрегате 4 происходит плавно за счет периодического включения и отключения электродвигателя исполнительного механизма 12. Длительность интервалов между включениями электродвигателя исполнительного механизма определяется, как и в первом случае, напряжением эадатчика 18, которое равно напряжению задатчика

36, Таким образом, при выводе насос- ной станции, состоящей из двух последовательно включенных насосных агрегатов, на заданный режим рабо- 35 ты и следующее поддержание заданного режима осущестэляется при постоянной синхронизации по частоте вращения валов двигателей обоих насосных агрегатов. Причем синхрон- @

HocTb работы двигателей осуществляется за счет датчиков 39 и 21 скорости и устройства 41 сравнения показаний этих датчиков ° 3a счет синхрон"ной работы двигателей обоих насосных агрегатов суммарная производитель-. 4> ность насосной станции максимальна.

При снижении давления жидкости на входе насосного агрегата 2 на вы- ходе блока 9 управления появляется напряжение рассогласования, пропорци- >О ональное разности напряжения задатчика 7 и датчика 5 и одновременно команда на выходе r блока 9 управления — на уменьшение частоты вращения вала двигателя, которая через сдвоенный переключатель 40 поступает на вход логического устройства 28 выбора сигналов, и, затем, пройдя логический элемент 38 И, усилитель 29 мощности, включит электродвигатель Q) исполнительного механизма 30.

Напряжение рассогласования с выхода блока 9 управления через одно полярный усилитель 14 подается на входы пороговых устройств 16 и 34. 6$

Срабатывание порогового устройства 34 происходит. тогда, когда напряжение тахогенератора 3 l выае напряжения на выходе однополярного усилителя 14. Как только сработает пороговое устройство 34 и на его выходе напряжение станет равно логическому нулю, прохождение команды на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 через логический элемент 34 И прекратится и электродвигатель исполнительного механизма 30 обесточятся. Если давление на входе насосного агрегата 2 не восстановилось к этому времени, произойдет повторное включение электродвигателя исполнительного механизма 30. Одновременно, за счет уменьшения частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4, напряжение на выходе датчика 39 станет ниже, чем на датчике 21, что вызовет срабатывание порогового устройства

43 и с его выхода напряжение, равное логической единице, поступает на вход логического устройства 10 выбора сигналов, с выхода которого через логический элемент 17 И и усилитель 11 мощности пройдет команда на включение электродвигателя исполнительного механизма 12. Исполнительный механизм перемещает рейку топлиэного насоса на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2, Как на насосном агрегате 2, так и на насосном агрегате 4 включение и выключение электоодвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 происходит синхронно за счет того, что на выходах однополярных усилителей 14 и

32 напряжения равны. Длительность интервалов между включениями исполнительных механизмов регулируется величиной напряжения рассогласования, пропорционального разности давления по эадатчику 7 и давлению жидкости на входе первого насосного агрегата

2, а также коэффициентом усиления одяаполяряого усилигеля 14, который определяется с учетом динамических свойств насосных агрегатов. Таким образом, синхронное снижение частоты вращения валов .двигателей насосных агрегатов при уменьшении давления жидкости на входе насосной станции (на входе первого насосного агрегата 2) происходит с учетом величины отклонения этого давления от задаяного и динамических свойств насосных агрегатов.

При повжаении давления жидкости на выходе насосной с.танцин (на выходе второго яасосяого агрегата 4) на выходе в блока 27 управления появляется напряжение рассогласования, пропорциональное разности давления по задатчику 26 и давления жидкости на выходе насосной станции, опреде« ляемого датчиком 24, н команда

781389.. также объединением выходов усилите- лей 14 н 32.

Формула изобретения тать одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма 30. Как только напряжейие тахогенератора 31 сравняется с напряжением на выходе однополярного усилителя 32, происходит срабатывание порогового устройства 34, и на его выходе напряжение равно логическому нулю. Это воспрепятствует прохожде25

35 И, так как на одном его выходенапряжение равно нулю. Электродвигатель исполнительного механизма 30 останавливается и напряжение тахоге- 6 нератора 31 равно нулю. Если к этому моменту давление на выходе насосной станции не стало равно заданному, то произойдет повторное включение ис- полнительного механизма. Такое noo- N чередное включение электродвигателя исполнительного механизма 30 происхо-, дит до тех пор, пока давление на выходе насосного агрегата 4 не сравня ется с заданным, 40

Одновременно с уменьшением частоо» . ты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 за счет снижения напряжения на выходе датчика 39 происходит срабатывание порогового устройства

43, с выхода которого команда на 45 уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2 через устройство 10 выбора сигналов, логи- ческий элемент 17 И проходит к усили тепв ll мощности, который включит . О электродвигатель исполнительного ме ханизма 12. давление выше заданного . Напряжение рассогласования подается на вход однополярного усилителя 33, а команда давление выше заданного через логическое устройство 28 выбора сигналов K логическому элементу

35 И н через него поступает к усилителю 29 мощности, который включает электродвигатель исполнительного механизма .30 . От однополярного усилителя 32 напряжение поступает иа входы пороговых устройств с регулируемым порогом срабатывания 34 и 16. Но из-за отсутствия напряжения на вторых их входах, соединенных с тахогенераторами 31 и 13, срабатывание их не происходит, и на их выходе напряжение по-прежнему равно логической единице, Тахогенератор 31 начинает рабонию сигнала через логический элемент

Длительность интервалов между включениями одновременно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 регулируется величиной напряжения рассогласования, пропорционального разности давления по задатчику

26 и давлению жидкости.на выходе насосной станции, коэффициентом усиления однополярного усилителя 32, который определяется с учетом динамических свойств насосных агрегатов, а

Такое комбинированное импульсное управление скоростью вращения одновременно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 обеспечивает высокую точность системы регулирования давления на входе и выходе насосной станции, состоящей из двух последовательно включенных насосных агрегатов, повыаает устойчивость ее на переходных режимах и увеличивает" производительность станции.

Регулятор режима работы насосной станции, содержаший датчик и задатчик .давления жидкости на .входе на» сосного агрегата, подключенные через блок управления к логическому устройству выбора сигналов, и два однополярных усилителя, о т л и ч а вm и и с я тем, что, с целью увеличения производительности насосной станции при последовательном включении двух насосных агрегатов и повыаения устойчивости регулятора на пер ход» ных режимах, в регулятор дополнительно введен переключатель, установленный на входах логического устройства выбора сигналов, соответствующих командам на уменьшение и увеличение частоты вращения двигателя насосного агрегата, поступающим от датчика давления жидкости на входе -насосного агрегата, и датчик частоты вращения двигателя насосного агрегата, а кроме того, в регулятор введены все вышеперечисленные элементы для второго насосного агрегата, соединенного с первым последовательно, и устройство сравнения показаний датчиков частоты вращения двигателей насосных а егатов, содержащее два пороговых элемен» та, первый и аторой входы которых подключены к датчикам частоты вра« щения, а выходы, через переключатель, — к логическому устройству выбора сигналов первого насосного агрегата, причем выходы блока управления последнего, через переключатель второго насосного агрегата подключены.к входам логического устройства выбора сигналов этого агрегата, а выходы однополярных усилителей первого насосного агрегата подключены к выходам однополярных усилителей второго насосного агрегата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

9 241173, кл, В 23 P 19/02, 1969, 2 . Авторское свидетельство СССР

9 526863, кл. G 05 0 16/20, 1976.

781389

Г

1

Составитель А,Лунин

Редактор Т.,Киселева Техред М.Рейвес

Корректор МсКоста

Филиал ППП Патент, r.Óæãîðîä, ул,Проектная, 4

Заказ 8091/31 Тираж 725 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР о делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д . 4/5