Способ управления электроприводом башенной насосной установки
Изобретение относится к средствам автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах и комплексах, а также может быть применено для регулирования уровня жидкостей, используемых для других нужд, и является усовершенствованием известного способа, описанного в авт.св.СССР N1472881. Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет уменьшения влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе. Для этого дополнительно измеряют величину потери давления в нагнетательном трубопроводе, текущее и установившееся в момент стабилизации подачи жидкости насосной установкой после включения ее, а отключение насоса производят при величине давления, скорректированном на поправочное значение, учитывающее изменение потерь давления в нагнетательном трубопроводе под действием различных дестабилизирующих факторов. 1 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ, СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИН
„„SU„„157515
G 05 D 9/12
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Н А BTOPGHOMV СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР (61) 1472881 (21) 4474347/24-24 (22) 16,08.88 (46) .30.06.90. Бюл. tl 24 (71) Всероссийский научно-исследовательский и проектно- технологический институт механизации животноводства (72) В.И.Кудрявцев (53) 62-50(088.8) (56) Авторское свидетельство CCCP
N 1472881, кл. G 05 D 9/12, 1987. (54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ БАШЕННОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ (57) Изобретение относится к средствам автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах и комплексах, а также может быть применено для регулирования
Изобретение относится к .автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах и комплексах, а также может быть. применено для регулирования .уровня жидкостей, используемых для других нужд, и является усовершенствованием изобретения по авт, св. Р 1472881 по заявке 4181367/24 от 12.01.87 г.
Цель изрбретения — повышение точности регулирования за счет уменьшения влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе.
На чертеже показана структурная схема системы управления электрогриводом башенной насосной установки
2 уровня жидкостей, используемых для других нужд, и является усовершенствованием известного способа, описанного в а.с.СССР И 1472881. Цель изобретения — повышение точности регулирования за счет уменьшения влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе. Для этого дополнительно измеряют величину потери давления в нагнетательном трубопроводе, текущую и установившуюся в момент- стабилизации подачи жидкости насосной установкой после включения ее, а отключение насоса производят при величине давления, скорректированной на попрааочное значение, учитывающее изменение потерь давления B нагнета" тельном трубопроводе под действием различных дестабилизирующих факторов, 1 ил. (БНУ), в качестве примера реализации способа управления.
Система управления электроприводом включает в себя измерительные преобразователи давления (ИПД) 1 и
2,.гидравлическое сопротивление 3 в виде части нагнетательного трубопровода длиной 1, расположенного горизонтально, и вычислительное устройстао 4. При этом ИПД! предназначен для измерения давления в нагнетательмом трубопроводе 3 в точке отбора
>„ааления 1, а !И Д 2 - для измерения потерь давления на участке 1-2 нагнетательного тру-.
Сопрово„а 3.
15У5155
Вычислительное управляющее устройство 4 осуществляет включение электропривода БНУ при давлении в нагнета1ельном трубопроводе, соответствую5 щем фиксированной уставке, а отключение электропривода БНУ осуществляет при давлении в нагнетательном трубопроводе соответствующем уставке, значение которой в отличие от пред- 10 лагаемого в известном устройстве,,, где оно определяется однократно noclee завершения переходного процесса !
|в нагнетательном трубопроводе после, включения электропривода БНУ, непре-, рывно корректируется в течение прак,тически всего времени работы БНУ при i, = ь„+ Q(, . При этом вычислительное управляющее уст:,ройство 4 может быть выполнено, на- 20 пример, на базе микропроцессорных комплектов К580, К589 и других с ,использованием различных алгоритмов .реализации корректировочной зависи.мости. Для определения последней 25 проведем анализ управления электроприводом 4 башенной насосной установки по даЪлению в нагнетательном тру бопроводе и потери давления на участке нагнетательного трубопровода. Для этого дополнительно введем следующие обозначения:
Н,Н а„ - значения соответстМакс венно верхнего и нижнего уровней воды в водонапорной башне относительно точки отбора давле. ния 1 на нагнетательном трубопроводе; р (iц) — значение давления в нагнетательном трубопроводе в момент отключения электропривода БНУ; — значения гидравлической ошибки измерения уровня воды в водонапорной башне соответственно В моменты включения и выключения электропривода БНУ и первое установив- 55 шееся в момент стабилизации подачи, жидкости насосной натель}1 (л) У
8 ц Э зр (л ) Н вЂ” — (i ) макс Р8 г "Ц
Представим уравнение (1) в сл щем виде дую" р („) =, РАН „„+ pp(}} .„
Нмин),Г С} г("к) Поскольку величина гидродинам () и „ л л
Г ц определяется в основно терями давления в нагнетательном трубопроводе 3. то можно записат следующее соотношение чес"пп> пог (Ä) 8 a () 1дс л(т) (Я
3) (л)
При этом потеря давления р на гидравлическом сопротивлении дет выражаться следующей Формуло" () 8 м () 1, (1 (т) Р т " gSR (4) Тогда из уравнений (3) и (4) м но записать при ь = g + д ь
R nn ц следующее соотношение: р 1 (л) ч1, же ° ° у (5) -установкой no e ee включения, М(С), >pс,d — значения соот етственно коэФФициента гидравлическог трения, длины и диаметра нагне ательного трубо ровода; ц (л ) — подача жидкост сосом в нагнет ный трубопрово — инерционный на ор, — плотность воды;
- ускорение своб дного падения.
Размерность величин соответст ует системе СИ.
Запишем известную зависимость для Момента отключения насоса пренебрегая инерционной ошибкой мерения h., так как считаем, что из1 мерение проводится в установивше ся режиме насосной установки после табилизации подачи жидкости
1575155 с 4Р < п + о )
dp 4р < (0<, + .nn) dp 1 (" и + d""nn) (12) Г Ср+ДС пп) dp,а(". ) Откуда (7) Pg + 1,(с„). (8) мин Рд(ц) Р,4(п + ув(Н макс — Нмин) ° (13) + yg(H „„„с — Нмым) 4Р <й (« 4) 1 (с „+ +4 nn). (9) pp(t„+ dinn) +h (lü<, 5 Из соотношения (5) следует 4р П("4) 4 4р (Од+ Д с д) «h (nLn . + ngn ), Запишем условие включения электропривода БНУ по аналогии с формулой Тогда подставляя Н „„„„ из уравнения (8) и h (2„) из уравнения (7) в уравнение (2), получим Рд(с4) - P< (in) + P gh „(0„) + Поскольку за время 42 „„ уровень воды в водонапорной башне практически не успевает измениться, то по аналогии с формулой (1) можно записать Решая совместно уравнения (8) и (10),получим г("о "nn) <("n) Рд("и + d nn) (<) (11) Р8 Подставляя h г(i „+ и дд) из уравнения (11) в уравнение (9) полу- чим l р (с ) = р ()+ pgh (и )« Ьр < (".+ dinn) - < (" ) "Ьд("а+ 4 "ап) Рд("п)< + 10 + РИ(Н м кс — Нмин) При 4Р «(» 4) =. 1Р <г("а+ 4 "м) уравнение (12) описывает корректировочную зависимость для определения уставки давления, соответствующей верхнему уровню воды в водонапорной башне и моменту отключения электропривода БНУ, предложенную в прототипе и приводимую ниже 25 Однако в общем случае и особенно для БНУ с нагнетательным трубопроводом длиной свыше 1 км dр < (4) Ф dP (n+ 4сnn) и поскольку в большинстве случаев b „(2д) (h<-(С„+ ЗО + din„) и не пРевышает 0,10 0 15 м, то величиной / / g (с (л ) "р <й (сn+4 nn)-4 Р г и р n ) n nn 35 в формуле (12) можно пренебречь и записать уравнение (1?) в следующем виде л = с 4р < (п+И ал ) "((Рд("n + 4 "лр) Рд (ся)3 + 45 + (Н „àêñ Нмин) (14) Тогда момент включения электропривода БНУ определяют по фиксированной уставке давления в нагнетательном 5О тРУбопРоводе Рд(„) = const, а момент выключения электропривода БНУ в соответствии с корректировочной зависимостью (14) в вычислительном управляющем устройстве 4. Сравним моменты выключения элект" ропривода БНУ в предлагаемом техническом решении и в прототипе,для чего из уравнения (14) вычтем уравнение (13) (1 (Рд("n+ " пл) Рл (сд)1 (лР r1(ц) dp g (n+dl )3 „Р;+ Д„„Т тие ro кже росори, 06), гшени де снои отконии и L4р н(vU) 4Р1 (и + + 4 "ии и ной насосной уста о и первое установи ш ся в момент стаби и вки еезана ции подачи жидкос и сосной установкой и ле ее включения, ос5 В выражении (15) g р 4 (2, ) это t1ocslepHee поправочное значейие среди ряда определяемых во время работы БНУ, при KoTQpoM давление в нагнетательном трубопроводе впервые достигло 10 ли превысило сумму уставки давления а отключение электропривода БНУ, определяемую в соответствии с иэвестйым устройством в момент стабилизации подачи жидкости насосной установ- 15 ки после включения ее, и значения ярд(С ). Составляющая выражения (15) Рд(„+ 4 „„) - Р,1(Ри) пРеДставлЯет собой первое установившееся значение ,потери давления в нагнетательном тру- 20 ) опроводе в момент стабилизации пода, чи жидкости насосной установкой и . Для БНУ с длиной нагнетательного трубопровода свыше 1 км может соста" Вить 10 - 3 -10 Па. Составляющая 25 рр i<(8u) — 4р4 0п+ 4 4 и с. ав» 4р я < и+ 4 ии ляет собой относительное изменение потерь давления на гидравлическом сопротивлении в нагнетательном трубопроводе и соответственно на всем нагнетательном трубопроводе, вызванное случайными изменениями подачи насоса, даже в нормальных условиях эксплуатации при допустимых колебани- З 35 ях напряжения в сети электропривода БНУ - 10 - 7,53 может составить +9,06. Тогда поправочное значение из выражения (15).при управлении электроприводом ЬНУ с нагнетательным трубопроводом длиной свыше 1 км может достигнуть +6 10 - lR 10 Па, что позволит предотвратить ошибку определения, значения верхнего уровня воды в водонапорной башне до +0,61,8 м при управлении электроприводом БНУ в соответствии с известным уст" оойством. („) ра(S.è 44 И ) - ря(и)3 Яр г л,, (ч„) Р „(„+ 4 ь и„) - значениЯ ДавлениЯ в нагнетательном трубопроводе соответственно в момент включения электропривода башенТаким образом, предложенный сп соб позволит повысить точность on деления значения верхнего уровня соответственно момента отключения электропривода БНУ. Это, в свою о редь, предотвратит преждевременно выключение электропривода БНУ, сн зит число его включений и соответ венно скорости пескования насосно скважины и износа самого насоса. Кроме того, дополнительное измере потери давления в нагнетательном трубопроводе позволит осуществить технологическую защиту насоса от незапуска (отключать электроприво БНУ пРи 4Р «i Сл+ 4 ии ) = 0), а та от разрыва нагнетательного трубоп вода на участке от насоса до точ к отбора давления, забивания нагнета тельного трубопровода и резкого ухудшения Π— Н характеристики на са (отключать электропривод БНУ ситуации характеризующейся др 12(4) 4 р iL(и+ 4 "ии) ) , „ 16„, й„1 Формула изобретен Способ управления электроприв дом башенной насосной установки авт. св. iV 1472881, о т л и ч а шийся тем, что, с целью пов ния точности регулирования, допо тельно измеряют значения потери ления в нагнетательном трубопров текущее и установившееся в момен стабилизации подачи жидкости нас установкой после включения ее, а лючение насосной установки произ дят при ранее определенном знач давления, скорректированном на п У равочное значение, определяемое выражения! 1575155 л и > Составитель В.Прямицын Техред N.Ходани Корректор Т.Малец Редактор И.Сегляник Тираж 655 Подписное BHHHlIH Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Заказ 1784 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101. + значения потери давления на гидравлическом . . сопротивлении, включен5 ном в нагнетательной трубопровод, соответственно текущее в момент отключения электропри.вода.. башенной насосной установки и первое установившееся в момент стабилизации подачи жидкости насосной установкой после ее включе-. ния1 - соответственно моменты ч времейи включения и выключения электропривода башенной насосной установки; 0i „„- длительность гидравлического переходного процесса в нагнетательном трубопроводе при включении электропривода башенной насосной установки.
