Устройство автоматического регулирования режимов насосной промежуточной станции многоступенчатой гидротранспортной установки

 

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам автоматического регулирования режимами насосной промежуточной станции многоступенчатой гидротранспортной установки. Цель изобретения - повышение надежности. Устройство содержит датчик 1 подпора, установленный на входе насоса, датчик 2 мощности, установленный в силовых цепях регулируемого привода 3, датчики давления 4 и расхода 5, установленные на выходе насосной станции, элементы 6 - 8 сравнения, на первые входы которых поданы выходы датчиков 1, 2, 4 текущих величин подпора, мощности и давления,задатчики 9 - 11 требуемых значений подпора, мощности и давления, выходы которых поданы на вторые входы элементов 6 - 8 сравнения, регуляторы 12 - 14 подпора, мощности и давления, первые входы которых (входы сигналов рассогласования) подключены к выходам элементов сравнения текущих и требуемых величин подпора, мощности и давления, блок 15 переключения каналов регулирования, к входам коммутации которого подключены выходы регуляторов 12 - 14 подпора, мощности и давления, а к выходу - вторые входы (входы отслеживания) регуляторов 12 - 14 и вход регулируемого привода 3 насосного агрегата 16, блок 17 компараторов, на входы которого поданы сигналы с выходов элементов сравнения 6 - 8, блок 18 выбора режима регулирования, входы которого подключены к выходам блока 17 компараторов. К трем выходам блока 18 подключены входы переключения регуляторов 12 - 14 и входы управления блока 15 переключения каналов регулирования. Все выходы блока 18 и выход датчика 5 текущей величины расхода подключены к входам блока 19 сигнализации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.

СОЮЗ COBETCKVIX

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (я)я В 65 G 53/66

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4235569/31-11 (22) 23.04.87 (46) 23.06.90. Бюл. М 23 (71) Донецкий политехнический институт (72) А.А.Борисов, В.Д,Черепанов, А.В.Доценко, В.И.Бессараб и Н.П.Косарев (53) 621.867.8(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

t+ 1104083, кл. В 65 G 53/66, 1982. (54) УСТРОЙСТВО АВТОМАТИЧЕСКОГО

РЕГУЛИРОВАНИЯ РЕЖИМОВ НАСОСНОЙ

ПРОМЕЖУТОЧНОЙ СТАНЦИИ МНОГОСТУПЕНЧАТОЙ ГИДРОТРАНСПОРТНОЙ

УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к трубопроводному транспорту, а именно к устройствам автоматического регулирования режимами

„„5U „„1572953 А1 насосной промежуточной станции многоступенчатой гидротранспортной установки.

Цель изобретения — повышение надежности. Устройство содержит датчик 1 подпора, установленный на входе насоса, датчик 2 мощности, установленный в силовых цепях регулируемого привода 3, датчики давления

4 и расхода 5, установленные на выходе насосной станции, элементы 6-8 сравнения, на первые входы которых поданы выходы датчиков 1, 2, 4 текущих величин подпора, мощности и давления, задатчики 9-11 требуемых значений подпора, мощности и давления, выходы которых поданы на вторые входы элементов 6-8 сравнения, регуляторы

12-14 подпора, мощности и давления, первые входы которых (входы сигналов рассогласования) подключены к выходам

1572953

10 элементов сравнения текущих и требуемых величин подпора, мощности и давления, блок 15 переключения каналов регулирова, ния, к входам коммутации которого подклю чены выходы регуляторов 12-14 подпора,. мощности и давления, а к выходу — вторые входы (входы отслеживания) регуляторов

12-14 и вход регулируемого привода 3 насосного агрегата 16, блок 17 компараторов,, на входы которого поданы сигналы с выхо(Изобретение относится к трубопровод ному транспорту, а именно к устройству ав-!, томатического регулирования режимов на. сосной промежуточной станции многоступенчатой гидротранспортной установки, !

Цель изобретения — повышение надеж, ности, На фиг. 1 изображена блок-схема уст ройства автоматического регулирования; на фиг. 2 — схема блока выбора режима регулирования, Устройство (фиг, 1) содержит датчик 1 подпора, установленный на входе насосной станции, датчик 2 мощности, установленный в силовых цепях регулируемого привода 3, датчики давления 4 и расхода

5,установленные на выходе насосной станции, элементы 6-8 сравнения, на первые входы которых поданы выходы датчиков 1, 2 и 4 текущих величин подпора, мощности и давления, задатчики 9-11требуемых значений подпора, мощности и давления, выходы которых поданы на вторые входы элементов

6-8 сравнения, регуляторы 12-14 подпора,мощности и давления, первые входы которых (входы сигнала рассогласования) .подключены к выходам элементов сравнения текущих и требуемых величин подпора, мощности и давления, блок 15 переключения каналов регулирования,к входам коммутации которого подключены выходы регуляторов 12-14 подпора, мощности и давления, а к выходу — вторые входы (входы отслеживания) регуляторов 12-14 и вход регулируемого привода 3 насоса 16, блок 17 компараторов, на входы которого поданы сигналы с выходов элементов.6-8 сравнения, блок 18 выбора режима регулирования, входы которого подключены к выходам блока 17 компараторов, к трем выходам блока

18 подключены входы переключения регуляторов 12-14 и входы управления блока 15 переключения каналов регулирования,все выходы блока 18 и вход датчика 5 текущей дов элементов сравнения 6-8, блок 18 выбора режима регулирования. входы которого подключены к выходам блока 17 компараторов, K трем выходам блока 18 подключены входы переключения регуляторов 12-14 и входы управления блока 15 переключения каналов регулирования. Все выходы блока

18 и выход датчика 5 текущей величины расхода подключены к входам блока 19 сигнализации. 1 з.п. ф-лы, 2 ил„1 табл, величины расхода подключены к входам блока 19 сигнализации.

Устройство работает следующим образом.

Сигналы подпора Н, мощности N и давления Р с выходов датчиков 1, 2 и 4 поступают на входы элементов 6-8 сравнения, на вторые входы которых поступают сигналы уставок Hp, Ко и Ро от задатчиков 9-11. После сравнения сигналов датчиков и задатчиков на выходах элементов 6-8 сравнения появляются сигналы отклонений текущих параметров от заданных (уставок): AH = Но - Н, ЛМ = Np - N u AP = Pp - Р, поступающие на входы блока 17 компараторов, Блок компа20 раторов настраивается на следующие уровни срабатывания: дН» — контрольное значение отклонения подпора; дР„и дРн— контрольное и нормальное значения отклонения давления;дй и дй — контрольное и нормальное значения отклонения мощности, Блок компэраторов формирует комбинации выходных сигналов, которые соответствуют значениям отклонений параметров по каждому каналу:

30 ЛН < дН, и ЛН ) дН,;

AP >дР„, ЛР<дР„и ЛР дР„;

AN дК.,AN >дИ.,AN <дп,иЬМ дн,.

Таким образом, при величинах отклонения параметров AH, AN и ЛР, превышающих пороги срабатывания в большую или меньшую сторону, срабатывают соответствующие каналы компаратора, передавая порции информации в блок 18 выбора режима регулирования для анализа состояний насосных станций и выбора регулируемого параметра и режима регулирования.

В блоке 18 выбора режима регулирования выходные сигналы блока 17 компараторов в форме логических комбинаций, соответствующих приведенным в таблице, подвергаются анализу для получения решения о выборе регулируемого параметра и режима регулирования. После выработки решения по выбору режима регулирования

1572953 с выхода блока 18 на вход блока 15 переключения каналов регулятора и на входы переключения регуляторов 12-14 поступают сигналы на переключение предшествующего регулирующего канала (например, по подпору) на канал, выбранный блоком 18 в результате анализа ситуаций (например, по давлению). По сигналу блока 18 блок 15 производит отключение предыдущего регулятора от входа регулируемого привода и подает на вход последнего выход регулятора выбранного канала. Этим же сигналом производится перевод выбранного регулятора в режим регулирования, а остальных регуляторов — в режим отслеживания выходного сигнала выбранного канала (что обеспечивает условие безударного перехода от регулирования одной величины к регулированию другой). По управляющему воздействию на входе регулируемого привода 3 насоса 16 производится регулирование оборотов двигателя и изменение отклонившегося параметра до заданного

его значения.

В случае необходимости снижения расхода в трубопрсводе (режимы 3, 7 и 10 таблицы) блок 18 подает сигнал на блок 19 сигнализации, который передает значение расхода с датчика 5 расхода оператору, и оно используется в качестве пониженной уставки на головной насосной станции, В блоке 18 выбора режима регулирования реализован алгоритм, отображающий диагностический r раф всевозможных состояний насосных станций в соответствии с таблицей, которые выявляются по совокупности логических комбинаций на выходах компэраторов на основании отклонений текущих значений контролируемых параметров.

В нормальном режиме, когда подпор, давление и мощность не достигают контрольных значений, устройство регулирует подпор по заданной уставке Но (режим 1 таблицы).

При повышении давления на выходе насосной станции из-за увеличения расхода на предыдущей станции и отслеживании его при большой консистенции гидросмеси или из-за частичного заиления участка трубопровода после насосной станции на выходе элемента 7 сравнения текущего и заданного давлений появляется сигнал отклонения давления, равный или больший контрольного значения; hP дР, (режим),поступающий на третий вход блока 17 компараторов с формированием íà его выходе логического сигнала, передающего в блок 18 выбора режима информаЦию о превышении давления. Поскольку подпор Н и мощность приводов N вы этом случае нормальные, сигналы на выходах элементов 6 и 7 сравнения и логические сигналы на соответствующих выходах компаратора передают

5 информацию в блок 18 об отсутствии превышений этими параметрами своих допустимых значений (ЛН <дН иhN <дик). По сигналу превышения давленияЛР дРк в блоке 18 выбирается канал регулирования

10 по давлению, и с выходов блока 18 поступают сигналы на включение регулятора 14давления, на отключение регулятора 12 подпора и перевод его в режим отслеживания выходного сигнала (регулятор 13 мощ15 ности при этом остается в режиме отслеживания) и на перевод блока 15 переключения каналов регулирования в режим передачи на выход сигнала регулятора 14.

При этом устройство переходит в режим ре20 гулирования по давлению и производит снижение оборотов двигателей насосов 16 для уменьшения подачи и, соответственно, давления до нормального значения (режим 4), Если при регулировании давление снижает25 ся до величины нормального значения

hP «дР„, а подпор при этом не повышается до контрольного значения, т.е. ЬН <дНк, то устройство переключается в режим регулирования подпора (режим 5). Если при регулировании подпор на входе станции увеличивается до контрольного hH дн„, на выходе элемента 6 сравнения и соответствующем выходе компаратора блока 17 появляется сигнал отклонения подпора ЛН >

> дНк, передающий в блок 18 дополнительную порцию информации о превышении подпора. По комбинации сигналов превы- шения давления и подпора подается сигнал в блок 19 сигнализации, который передает значение расхода с датчика 5 расхода оператору, и оно используется в качестве пониженной уставки для головной насосной станции. Снижение подачи гидросмеси головной станцией до величины расхода на рассматриваемой станции отрабатывается всеми станциями, стоящими до рассматриваемой станции. что приводит к снижению подпора на ее входе. При этом устройство регулирует давление, снижая его до величины нормального давления ЛР «дР (режим

4), и при его достижении переключается на регулирование подпора (режим 5), т.е. система переходит в нормальный режим регулирования.

Если в процессе регулирования мощность насосов достигнет или превысит контрольное значение, например, по причине увеличения трения в механизмах насосов при неисправностях, то нэ выходе элемента

1572953

20

40

7 сравнения текущей и заданной мощностей появляется сигнал отклонения AN > дй», поступающий на второй вход блока 17 компараторов, с формированием на соответствующем выходе компаратора логического сигнала о превышении мощности контрольного значения. Далее устройство работает, как и в случае превышения давлением контрольного значения, только переключение производится на регулирование мощности, ( а не давления (режимы 6-9). Таким образом,, устройство предотвращает аварийное отключение насосной станции защитой по мощности и обеспечивает работоспособность гидротранспортной системы при пониженном расходе вплоть до устранения причины, вызвавшей это отключение.

В случае одновременного превышения подпором, мощностью и давлением контрольных значений формируется сигнал с приоритетным переключением каналов регулятора по давлению с соответствующей сигнализацией оператору (режим 10).

Таким образом, устройство обеспечивает надежное регулирование режимов насосных станций при всех возможных нарушениях режимов по давлению, подпору, расходу и мощности как для поршневых, так и для центробежных насосов.

Устройство реализовано в основном на типовых узлах системы локальной автоматики; датчики давления, расхода и мощности, элементы сравнения и регуляторы реализованы на регулирующих аналоговых блоках Р12,в качестве эадатчиков используются задающие токовые устройства ЗУ05. Блок переключения каналов регулирования представляет собой аналоговый коммутатор, выполненный на интегральных аналоговых ключах типа К 168 КТ1, блок компараторов состоит иэ пяти компараторов, выполненных на аналоговых микросхемах типа К521СА1.

Блок выбора режима регулирования реализован на логических элементах серии

К155 по схеме комбинационного автомата, управляемого двоичными выходными оигналами блока компараторов. Выходы комбинационного автомата через RS-триггеры сопрягаются с входными цепями блока сигнализации, блока переключения. каналов регулирования и регуляторов подпора, мощности и давления (фиг. 2). Блок сигнализации содержит типовые элементы индикации, Устройство выполняется в виде о дельного блока и устанавливается на перекэчных ступенях магистрального трубоп ровода, где сопрягается через согласующие входные элементы с соответствующими узлами локальной автоматики.

Применение устройства обеспечивает бесперебойную работу магистральных трубопроводов, увеличение их пропускной способности, повышение срока службы трубопровода и оборудования путем предупреждения перегрузок оборудования и порывов труб, снижение затрат на ремонт и замену оборудования, Формула изобретения

1. Устройство автоматического регулирования режимов насосной промежуточной станции многоступенчатой гидротранспортной установки, содержащее датчик подпора, установленный нэ входе насоса. имеющего регулируемый привод, датчики давления и расхода, установленные на выходе насоса, задатчики подпора и давления, элементы сравнения, соединенные своими входами с выходами соответствующих эадатчиков и датчиков, а выходами — с входами регуляторов давления и подпора, последний из которых соединен с регулируемым приводом, и блок выбора режимов регулирования, связанный входами с выходами элементов сравнения, а выходами — с блоком сигнализации, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено датчиком, задэтчиком и регулятором мощности насоса, дополнительным элементом сравнения, соединенным входами с датчиком и задатчиком мощности, а выходом — cрегулятором мощности,,блоком переключения каналов регулирования, соединенным одной группой входов с выходами регуляторов подпора, мощности и давления, и блоком компараторов, соединенным входами с выходами элементов сравнения, а четырьмя выходами — с блоком выбора режимов регулирования, выходы которого подсоединены к входам блока сигнализации, к входам регуляторов мощности, подпора и давления и к второй группе входов блока переключения каналов регулирования.

2. Устройство по и. 1, о т л и ч а ю щ е ес я тем, что датчик расхода и блок компараторов пятым выходом подсоединены к блоку сигнализации.

1572953

Регулир емая величина

Режим

Подпар

Подпар

Давление

Подпар

Давление

Давление

Давление

Давление

Давление

Подпор

Подпор

Мощность

Мощность

Мощность

Мощность

Мощность

Мощность

Подпор

Любая

Давление

Отклонение параметров

ЛН <дН, AP <дР

ЬМ <дМ, ЬН <дН, AP >дР, Лй <дК, ЛН >дН, AP >дР

hN <дМ, ЛН <дН, AP >дР, hN <дй

ЛН <дН, ЛР <дР;

hN

ЛН <дН, ЬР <дР, ЛМ >ON„

ЛН >дН»

AP <дР»

hN >дК, ЬН<дН, ЛР<дР, AN >дМ

ЛН <дН.

hP <дРн ф (дЯ

ЛН > дН»

AP >дР

ЬИ >дК. до отклонения после отклонения

Сигнализация диспетчеру

Нормальный режим

Давление превысило контрольное значение

Подпор превысил контрольное значение, необходима снизить расход

Регулируется давление

Нормальный режим

Мощность превысила контрольное значение

Подпор превысил контрольное значение, неабхадима снизить расход

Регулируется

МОЩНОСТЬ

Нормальный режим

Подпор превысил контрольное значение, необходимо снизить расход

1572953

Сценал на 3ыдачу устатки

Фиг.2

Составитель Г,Киселева

Редактор О.Юрковецкая Техред М,Моргентал Корректор А.Обручар

Заказ 1618 Тираж 655 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина, 101