Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода

 

Изобретение относится к системам автоматического регулирования насосных станций, работающих на магистральных трубопроводах из насоса в насос, является усовершенствованием изобретения по авт.св. № 773585 ;и может применяться для автоматического регулирования режима работы насосной станции и для ее остановки при разрыве или крупном повреждении трубопровода. Цель изобретения - повьшение надежности устройства путем повышения достоверности определения повреждения трубопровода. Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода содержит датчики 1 и 2 давления, задатчики 3 и 4 давления соответственно на входе и выходе насосной станции, блок 5 управления , логический блок 6 выбора сигналов, которьтй содержит первый элемент ИЛИ 7, первый элемент И В, второй элемент ИЛИ 9, четвертый элемент И 10 и элемент НЕ 11, а также второй и третий элементы И 12 и 13, усилитель 14 мощности, концевые выключатели 15, 16 и 17, исполнительный механизм 18 с тахогенератором 19, расположенным на одном валу с электю ел Од ю к

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИК (50 4 G 05 D 6 2

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Н АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТБУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССР пО делАм изОБРетений и ОтнРытий (61) 773585 (21) 3863922/24-24 (22) 28.02.85 (46) 07.09.86. Бюл, Ь" 33 (72) О.М.Науменко, В.М.Попов, N.Т.Тазетдинов и С,А.Корчмидт (53) 62-50 (088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

9 773585, кл. С 05 В 16/20, 1979. .(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ НАСОСНОЙ

СТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА (57) Изобретение относится к системам автоматического регулирования насосных станций, работающих на магистральных трубопроводах из "насоса в насос", является усовершенствованием изобретения па авт.св. N - 773585 .и может применяться для автоматического регулирования режима работы -насосной станции и для ее остановки

„„SU„„1256002 А 2 при разрыве или крупном повреждении трубопровода. Цель изобретения — повышение надежности устройства путем повышения достоверности определения повреждения трубопровода. Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода содержит датчики i .è 2 давления, эадатчики 3 и 4 давления соответственно на входе и выходе насосной станции, блок 5 управления, логический блок 6 выбора сигналов, который содержит первый элемент ИЛИ 7, первый элемент И 8, второй элемент ИЛИ 9, четвертый элемент И 10 и элемент BE 11 а также второй и третий элементы И 12 и 13 ° усилитель 14 мощности, концевые выключатели 15, 16 и !7, исполнительный механизм 18 с тахогенератором 19, расположенным на одном валу с элект1256002

30, родвигателем исполнительного механизма, два усилителя 20 и 21,с однополярными выходами, первый пороговый элемент 22 с регулируемым порогом срабатывания, второй пороговый элемент 23 с устанавливаемым порогом, задатчик 24 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, контактный датчик 25 скорости сниже.ния давления в трубопроводе, замыкающий контакт которого может быть выполнен, например, в виде геркона 26, поршень

27 с магнитом, пружина 28, размыкающий контакт 29, переключающий тиристор 30, электромагнитное реле 31, сигнальную лампу 32, развязывающие диоды 33, 34 и 35, два резистивных делителя напряжения, состоящих из резисторов 36, 37, 38 и 39. ИсполМ

Изобретение относится к системам автоматического регулирования насосных станций, работающих на магистральных трубопроводах из "насоса в насос", может применяться для автоматического регулирования режима работы насосной станции и для ее остановки при разрыве или крупном повреждении трубопровода и является усовершенствованием изобретения по авт, св.

У 773585.

Цель изобретения — повышение надежности путем повышения достоверности определения повреждения трубопровода.

На чертеже приведена функциональная схема устройства.

Регулятор давления.для насосной станции магистрального трубопровода содержит датчики 1 и 2 давления, задатчики 3 и 4 давления соответственно на входе и выходе насосной стан-.. ции, блок 5 управления, логический блок 6 выбора сигналов, который содержит первый элемент ИЛИ 7, первый элемент И 8, второй элемент ИЛИ 9, четвертый элемент И 10 и элемент

НЕ 11, а также второй и третий элементы И 12 и 13, усилитель 14 мощности, концевые выключатели 15-17, исполнительный механизм 18 с тахогенительный механизм 18 воздействует на рейку управления подачей топлива к двигателю насосной станции 40, что приводит к изменению. частоты вращения вала двигателя в сторону увеличения или уменьшения через замыкающий контакт 41 электромагнитного реле 31.

Блок управления 5 содержит четыре элемента сравнения 42, 43, 44 и 45, реализованных на операционных усилителях. Для достижения цели изобретения в регулятор введены датчик 46 расхода за насосной станцией, усилитель-формирователь 47, преобразователь "частота-напряжение" 48, два дифференциальных усилителя 49 и 50, два блока регулирования зоны нечувствительности 51 и 52, а также пятый элемент И 53. 1 ил.

2 нератором 19, расположенном на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма, два усилителя 20 и 21 с однополярными выходами, первый пороговый элемент 22 с регулируемым порогом срабатывания, второй пороговый элемент 23 с устанавливаемым порогом, задатчик 24 скорости ,вращения электродвигателя исполни10 тельного механизма, контактный датчик 25 скорости снижения давления в трубопроводе, замыкающий контакт которого может быть выполнен, напри мер, в виде геркона 26, поршень 27

15 с магнитом, пружину 28, размыкающий контакт 29, переключающий тиристор 30, электромагнитное реле 31, сигнальную лампу 32, развязывающие диоды 33-35, два резистивных делителя, состоящих

20 из резисторов 36-39.

Исполнительный механизм t8 воздействует на рейку управления подачей топлива к двигателю насосной станции 40, что приводит к изменению частоты вращения вала двигателя .в сторону увеличения или уменьшения через замыкающий контакт 41 электромагнитного реле 31. Блок 5 управления содержит четыре элемента сравнения

42-45, реализованных на операционных усилителях, В регулятор введены дат1256 з чик 46 расхода за насосной станцией, усилитель-формирователь 47, преобразователь частота-напряжение 48, два дифференциальных усилителя 49 и 50, два блока 51 и 52 регулирования зоны нечувствительности, а также пятый элемент И 53.

Работа регулятора давления осуществляется следующим образом.

Сигналы с датчиков 1 и 2 давления на входе и выходе насосной станции поступают в блок 5 управления, где они сравниваются с сигналами соответствующих задатчиков 3 и 4. Блок 5 управления формирует трехпозиционный закон по каждому из регулируемых параметров ° В соответствии с этим на его выходах могут формироваться следующие сигналы по каждому регулируемому параметру: "Давление выше заданного", "Давление равно заданному", "Давление ниже заданного". Эти сигналы поступают на вход логического устройства 6 выбора сигналов, причем на вход первого элемента ИЛИ 7 поступают сигналы, требующие снижения частоты вращения вала двигателя насосной станции 40, т.е. когда давление.на выходе насосной станции выше заданного, а давление на входе насосной станции ниже заданного. На вход первого элемента И 8 поступают сигналы, требующие увеличения частоты вращения вала двигателя насосной станции 40, т.е. когда давление.на З5 входе насосной станции выше заданного, а давление на выходе насосной станции ниже заданного. Такая схема логического устройства выбора сигналов обеспечивает преимущественное прохожде- 40 ние через него сигналов, требующих снижения частоты вращения вала двигателя насосной станции 40. Выход логического устройства выбора сигналов 6, подключенный ко второму элементу И 12, соответствует команде на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосной станции, а выход, подключенный к третьему элементу И 13 — на увеличение частоты вращения вала дви-50 гателя насосной станции. Напряжение рассогласования, соответствующее понижению давления на входе насосной станции, от блока 5 управления поступает на вход усилителя 21 с однопо- 55 лярным выходом, а напряжение рассогласования, соответствующее понижению давления на выходе насосной стан002 ции — на- вход усилителя с однополярным выходом 20. Выходные напряжения усилителей 20 и 21 поступают на один из входов порогового элемента 22 с регулируемым порогом срабатывания.

Когда давления на входе и выходе насосной станции равны заданным значениям и электродвигатель исполнительного механизма обесточен, напряжение на выходе тахогенератора 19 равно нулю. При этом на выходе порогового элемента 22 напряжение равно логической "1". 3а счет этого обеспечивается первоначальное прохождение сигнала через второй элемент И 12, двухканальный усилитель 14 мощности, концевые выключатели 15, 16, и включение исполнительного механизма 18.

Прохождение сигналов на увеличение частоты вращения нала двигателя насосной станции управляется тем же тахогенератором 19 и пороговым yc1 ройством 23 с устанавливаемым порогом срабатывания, на один вход которого подается напряжение от задатчнка 24, а на другой — от тахогенератора 19 ° И в том, и в другом случаях осуществляется импульсное управление электродвигателем исполнительного механизма, причем снижение частоты вращения вала двигателя насосной станции происходит пропорционально величине рассогласования, а увеличение частоты вращения — с постоянной скоростью, которая задается величиной напряжения, снимаемого с задатчика 24.

В момент разрыва (повреждения) трубопровода в точке разрыва образуется волна пониженного давления,- которая распространяется в оба направ-. ления от точки разрыва и подходит к насосной станции, где установлен контактный датчик 25 скорости снижения давления 25, Волна понижения давления передается как в пространство под поршень с магнитом 27, так и в пространство над поршнем, где в верхней части находится в эластичной оболочке сжатый воздух до давления, равного давлению в трубопроводе до

его разрыва. Однако в пространстве над поршнем давление передается через жиклер, в результате чего оно изменяется там с некоторым запаздыванием. В результате этого поршень 27 под действием разности давления сверху и снизу перемещается вниз, сжимая пружину 28. Как только магнит порш5

12560 ня 27 переместится до уровня, на котором помещен геркон 26, контакты его замкнутся. После выравнивания давления сверху и снизу поршень под действием пружины снова переместит5 ся вверх. При замыкании контактов геркона 26 ток через его контакты от плюса источника питания через сопротивления 36 и 37 первого резистивного делителя напряжения течет к минусу источника питания, что вызывает наличие напряжения положительной полярности на управляемом выводе переключающего тиристора 30, в результате чего тиристор 30 открывается и ток от плюса источника питания через размыкающую кнопку 29, переключающий тиристор 30 пройдет через обмотку электромагнитного реле 31, сигнальную лампу 32 и поступает через развязывающий диод 33 на первый вход пятого элемента И 53, а через развязывающий диод 34 — к второму резистивному делителю напряжения, состоящему из сопротивлений 38 и 39, и от второго резистивного напряжения через развязывающий диод 35 поступает на вход порогового устройства 22.

Одновременно при разрыве (повреждении) трубопровода за счет уменьшения сопротивления напорной линии насосной станции 40 произойдет увеличение ее подачи íà Q, и в силу пологости характеристики Q-H насоса насосной станции 40 уменьшается давление, развиваемое насосной станцией на величину Н . Увеличение подачи насосной станции зафиксируется датчиком 46 расхода, а уменьшение давления, развиваемого насосной станцией 40— датчиком 1 давления. При этом с вы40. хода датчика 46 расхода через усилитель-формирователь 47 в преобразователь частота-напряжение 48 поступает сигнал с частотой, увеличенной на

45 значение, пропорциональное величине Q и с его выхода на неинвертирующий вход дифференциального усилителя 50 поступает напряжение такой величины, которое превысит напряжение, подаваемое с блока 52 регулирования зоны нечувствительности на его инвертирующий вход, что приводит к появлению на его выходе напряжения, равного логической "1", которое поступает на второй вход пятого элемента И 53.

Понижение давления на выходе насосной станции 40 вызывает изменение выходного напряжения датчика 1 давле02

Ь ния, которое поступает на вход дифференциального усилителя 49 и, когда оно превысит напряжение, подаваемое с блока 5 1 регулирования зоны нечувствительности на инвертирующем входе усилителя, на выходе последнего . также появится напряжение, равное логической "1", которое поступает на третий вход пятого элемента И 53. Таким образом, при разрыве (повреждении) трубопровода одновременно появляются три сигнала, которые достоверно зафиксируют наличие разрыва (повреждения) трубопровода, Отсутствие одного из них позволяет судить о случайных, не связанных с повреждением (разрывом) трубопровода, колебаниях давления. Блоки 51 и 52 регулирования эоны нечувствительности каждого из дифференциальных усилителей 49 и 50 позволяют осуществлять настройку срабатывания последних на определенный вид повреждения трубопровода (разрыв, крупная или средняя авария). Они тем самым исключают их срабатывание от незначительных колебаний давления и расхода жидкости в трубопроводе, не связанных с разрывами и крупными повреждениями, Наличие сигналов на всех трех входах пятого элемента И 53 служит командой для срабатывания элемента ИЛИ 9, на выходе которого при этом появляется напряжение логической "1", которое пройдет через второй элемент И 12, и с помощью усилителя 14 мощности включает электродвигатель исполнительного механизма 18, который начинает перемещать рейку управления подачей топлива двигателя насосной станции 40 в направлении уменьшения частоты вращения вала. Одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма начинает вращаться тахогенератор 19, размещенный на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма. Как только его напряжение станет равным или выше величины напряжения, снимаемого со второго резистивного делителя напряжения, состоящего из сопротивлений 38 и 39, на выходе порогового элемента 22 вместо напряжения логической "1" установится напряжение логического "0", в результате чего прохождение сигнала через второй элемент И 12 прекратится.

Электродвигатель исполнительного механизма 18 остановится вместе с тахогенератором 19. В результате этого

7 1256002 на выхдде порогового элемента 22 напряжение снова станет равно логичес,кой "1" и к исполнительному меха1 низму снова пройдет команда на уменьшение частоты вращения вала двигателя, При срабатывании реле 31 его контакт 41 заблокирует концевой выключатель 16 "Минимальные обороты".

Поэтому исполнительный механизм 18 будет уменьшать частоту вращения ва- 10 ла двигателя с заданной скоростью до полной остановки двигателя насосной станции. Скорость уменьшения частоты вращения вала двигателя при разрыве трубопровода определяется величиной напряжения, снимаемого со второго резистивного делителя напряжения и подаваемого к пороговому элементу 22, и выбирается такой, чтобы исключить резкое повышение давления на участке 2ц трубопровода до останавливаемой насосной станции. крупных повреждений трубопрово да.

Формула изобретения

Составитель В.Прямицын

Техред М. Ходанич . КорректорВ. Бутяга

Редактор П.Коссей

Заказ 4822/47 Тираж 836

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

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

Подписное

Производственно-полиграфическое предприятие, r.Ужгород, ул, Проектная, 4

Таким образом, использование в регуляторе давления насосной станции .датчика расхода жидкости, усилителяформирователя сигналов датчика расхода, преобразователя частота-напряжение, дифференциальных усилителей с блоками регулирования зоны нечувствительности и пятого элемента И в значительной степени позволяет повысить достоверность определения наличия повреждения трубопровода, исключить ложные срабатывания и не- 3g оправданные остановки насосной станции при отсутствие разрывов и

Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода по авт.св, У 773585, о т л и ч а юшийся тем, что, с целью повышения надежности путем повышения досто" верности определения повреждения трубопровода, в него введены первый дифференциальный .усилитель, первый вхор которрго соединен с выходом датчика давления в трубопроводе за насосной станцией, а второй вход — с выходом соответствующего задатчика давления, пятый элемент И, последовательно включенные датчик расхода, усилительформирователь, преобразователь частота-напряжение и второй дифференциальный усилитель, а также два блока регулирования зоны нечувствительности, каждый из которых включен между источником питания и вторым входом соответствующего дифференциального усилителя, причем пятйй элемент И включен между первым входом второго элемента ИЛИ и катодом соответствующего разделительного диода, второй и третий входы пятого элемента И подключены к выходам .соответственно первого и второго дифференциальных усилителей, а датчик расхода установлен на трубопроводе эа насосной станцией после соответствующего датчика давления,