Система защиты насосного агрегата

 

Изобретение предназначено для применения в качестве средства защиты при нарушениях уплотнений вращающихся валов. Цель изобретения - повышение чувствительности системы защиты путем повышения ее быстродействия. Система защиты насосного агрегата включает генератор 7 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 8, первый вход которого соединен с генератором 7 тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом блока 4 управления, коммутатор 9 параметрического сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, а информационный вход - с выходом преобразователя 3 анало- 77 Ё XJ О О ю 00

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕспуБлик (si)s F 04 0 15/00

ГОСУДАРСТВЕ ННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ 4

C)

О

1М

Ф (21) 4754047/29 (22) 30,10.89 (46) 23.12.91. Бюл. ¹ 47 (71) Киевский институт автоматики им. XXV съезда КПСС (72) А,Ш. Бахшалиев, Е.И. Малаховский, P.М. Мельниченко, P.À. Сакаев и А.К. Славинский (53) 621.671(088.8) (56) Уплотнения и уплотнительная техника.

Справочник,/Под общ, ред. А.И. Голубева и

Л.А, Кондакова, М.: Машинострение, 1986, с, 455-457. (54) СИСТЕМА ЗАЩИТЫ НАСОСНОГО АГPEГАТА

„.,5U„„1700284 Al (57) Изобретение предназначено для применения в качестве средства защиты при нарушениях уплотнений вращающихся валов.

Цель изобретения — повышение чувствительности системы защиты путем повышения ее быстродействия, Система защиты насосного агрегата включает генератор 7 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ

8, первый вход которого соединен с генератором 7 тактовых импульсов, а второй вход — соединен с выходом блока 4 управления, коммутатор 9 параметрического сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, а информационный вход — с выходом преобразователя 3 анало1700284 гового сигнала, блок 10 оперативной памяти, вход которого соединен с выходом коммутатора 9 параметрического сигнала, сумматор 1, первый вход которого соединен с выходом блока 10 оперативной памяти, а второй вход — с выходом преобразователя 3 аналогового сигнала, первый сигнализатор (ПС) 12, один из входов которого соединен с выходом сумматора 11, второй сигнализатор (ВС) 13, один из входов которого соединен с выходом сумматора 11, задатчик14 ПС

12, выход которого соединен со вторым входом ПС 12, задатчик 15 ВС 13, выход котоИзобретение относится к гидромашиностроению и предназначено для применения в качестве средства защиты при нарушениях уплотнений вращающихся валов. 5

Цель изобретения — повышение чувствительности системы защиты путем повышения ее быстродействия.

На фиг. 1 представлена функциональная схема системы защиты; на фиг. 2 — гра- 10 фик процессов в системе уплотнений насоса при ее нормальном и аварийном состояниии.

Система защиты насосного агрегата включает бачок 1 с затворной жидкостью и 15 последовательно соединенные датчик 2 уровня, по входу связанный с бачком 1 с затворной жидкостью, преобразователь 3 аналогового сигнала, блок 4 управления, первый элемент 5 выдержки времени и вы- 20 ходную шину 6 первого канала защиты.

В систему введены генератор 7 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 8, пер. вый вход которого соединен с генератором

7 тактовых импульсов, а второй вход соеди- 25 нен с выходом блока 4 управления, коммутатор 9 параметрического сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, а информационный вход — с выходом преобразователя 3 анало- 30 гового сигнала, блок 10 оперативной памяти, вход которого соединен с выходом коммутатора 9 параметрического сигнала, сумматор 11, первый вход которого соединен с выходом блока 10 оперативной 35 памяти, а второй вход-с выходом преобразователя 3 аналогового сигнала, первый сигнализатор 12, один из входов которого соединен с выходом сумматора 11, второй сигнализатор 13, один из входов которого 40 соединен с выходом сумматора 11, задатчик рого соединен со вторым входом ВС 13, второй элемент 16 выдержки времени, вход которого соединен с выходом ПС 12, выходную шину 17 второго канала защиты, соединенную с выходом второго элемента 16 выдержки времени, выходную шину 18 третьего канала защиты, соединенную с выходом ВС 13, второй элемент 19 ИЛИ, входы которого соединены с выходными шинами

6, 17, 18 первого, второго и третьего канала защиты, и общую выходную шину 20, соединенную с выходом второго элемента 19

ИЛИ. 1 з,п. ф-лы, 2 ил.

14 первого сигнализатора 12, выход которого соединен с другим входом первого сигнализатора 12, задатчик 15 второго сигнализатора 13, выход которого соединен с другим входом второго сигнализатора 13, второй элемент 16 выдержки времени, вход которого соединен с выходом первого сигнализатора 12, выходная шина 17 второго канала защиты, соединенная с выходом второго элемента 16 выдержкивремени, выходная шина 18 третьего канала защиты, соединенная с выходом второго сигнализатора 13, второй элемент ИЛИ 19, входы которого соединены с выходными шинами 6, 17, 18 первого, второго и третьего канала защиты, и общая выходная шина 20, соединенная с выходом второго элемента VIPÈ

19.

Блок 4 управления выполнен в виде первого спускового устройства 21, второго спускового устройства 22, первого и второго задатчиков 23 и 24 спусковых устройств и триггера 25, причем первые входы спусковых устройств 21 и 22 объединены и являются входом -блока 4 управления, а вторые входы соединены с соответствующими задатчиками 23 и 24, выходы спусковых устройств 21 и 22 соединены с прямым и инверсным входами триггера 25 и являются соответственно первым и вторым вспомогательными выходами блока 4, а прямой выход триггера 25 является выходом блока 4.

На фиг. 1 также представлены насосный агрегат 26, гидроклапана с приводом 27 и устройство 28 для создания избыточного давления затворной жидкости, которые непосредственно в систему защиты не входят.

Система защиты работает следующим образом.

1700284 периодом Т, величина которого выбирается достаточно малой по сравнению с временем

z; при котором уровень затворной жидкости в бачке 1 понижается с предельно допускаемой скоростью (график 2 на фиг. 2) от значения h до значения h, но не настолько малой, чтобы флуктуации уровня от помех (вибрации бачка, изменение температуры жидкости и пр.) могли вызвать ложное действие системы (обычно Т =(0,1-0,05) т), Продолжительность (ширина) импульса, равногологической единице, поступающего на управляющий вход коммутатора 9 параметрического сигнала с выхода генератора

7 через элемент ИЛИ 8, должна быть достаточной, для записи значения параметра в блоке 10 оперативной памяти. Итак, при поступлении на управляющий вход коммутатора 9 первого тактового импульса от генератора 6 в блоке 10 оперативной памяти

Уровень затворной жидкости (масла) в бачке 1 при эксплуатации насоса должен находиться в зоне между предельным врехним значением hq (на фиг, 2 hq = h1) и предельным нижним значением hH. Уровень 5 затворной жидкости в бачке в этих пределах автоматически поддерживается блоком 4 управления, который реагирует на величину сигнала, поступающего с преобразователя

3: при понижении уровня затворной жидко- 10 сти до значения h = hH срабатывает первое спусковое устройство 21, т.е. на его выходе появляется логическая единица, вызывающая открытие гидроклапана 27, обеспечивающего тем самым подпитку бачка из 15 напорного трубопровода. Как только уровень затворной жидкости в бачке 1 достигнет значения h = h< = h<, срабатывает второе спусковое устройство 22 и с его выхода подается логическя единица на закрытие гид- 20 роклапана 27, чем прекращается процесс подпитки. При исправном состоянии уплотнений насосного агрегата расход затворной жидкости незначителен (несколько миллилитров в 1 ч), и уровень в бачке 1 понижает- 25 ся медленно. Этот и роцесс иллюстрируется пунктирной линией 1 на фиг. 2. При таком медленном (допустимом) снижении уровня затворной жидкости в бачке 1 (скорость падения уровня затворной жидкости в бачке 30 характеризуется тангенсом наклона графика tg а = Л Ь/ЛТ) система защиты не выдает никаких аварийных сигналов. Это объясняется следующим. Датчик 2 уровня через преобразователь 3 выдает текущее 35 значение hT уровня на информационный вход коммутатора 9 параметрического сигнала и второй вход сумматора 11. Генератор

7 тактовых импульсов генерирует сигналы с фиксируется начальное значение уровня затворной жидкости в бачке 1. Это значение параметра сохраняется в блоке 10 оперативной памяти в течение всего периода Т до момента прихода нового единичного импульса генератора 7 на управляющий вход коммутатора 9 через элемент ИЛИ S.

Зафиксированное блоком 10 памяти значение уровня Ьф затворной жидкости поступает на первый вход сумматора 11, который сравнивает его с текущим значением уровня h ; выходное значение ЛЬ сигнала на выходе сумматоре 11 определяется выражением Лh = Йф — h . В момент прихода первого управляющего тактового импульса от генератора 7 величина Л h = О, так как Иф =

= пт. По мере понижения уровня затворной жидкости в бачке 1 значение hT уменьшается и величина Л h становится отличной от нуля. Уставка Л hy> первого сигнализатора 12 задается первым задатчиком 14 и определяется по допустимой скорости понижения уровня затворной жидкости в бачке 1, т.е, по тангенсу угла наклона линии

2 (фиг. 2) Л hy1 = Т tg Q . При медленном понижении уровня затворной жидкости в бачке 1 (по линии 1 фиг, 2) в течение периода

Т все вРемЯ сохРанЯетсЯ Условие h h < Л Ьу1 и логический сигнал на выходе первого сигнализатора 12 имеет нулевое значение.

Кратковременные помехи, например, в виде вибрации бачка 1 и соответственно вибрации уровня затворной жидкости, могущие приводить к кратковременным срабатываниям сигнализатора 12, особенно при приближении значения Л h = Ьф — hT к значению

Л hy> локализуются вторым элементом 16 выдержки времени и система защиты продолжает находиться в ждущем режиме, так как по истечении времени периода Т, генератор 7 выдает единичный логический импульс через элемент 8 на управляющий вход коммутатора 9 параметрического сигнала, коммутатор 9 откроется и текущее новое значение параметра hT = Ьф = hz зафиксируется в блоке 10 оперативной памяти, после чего процесс сравнения величин Ьф и hT сумматором 11 начнет повторяться со значения

Л h = О, Таким образом, контроль скорости

tg c понижения уровня затворной жидкости начнется на новом участке Т линии 2 (фиг. 2).

При нормальном техническом состоянии уплотнений агрегата 26 скорость понижения уровня затворной жидкости tg a>, остается постоянной и система защиты аварийных сигналов не выдает, а сам контроль скорости осуществляется в относительно короткие промежутки времени T.

1700284

По достижении уровня затворной жидкости в бачке 1 значения h Ä как уже упоминалось, включается в работу блок 4 управления: срабатывает его первое спусковое устройство 21 и триггер 25. Начинается подпитка бачка 1 затворной жидкостью. Единичный логический сигнал с триггера 25 запускает элемент 5 выдержки времени и через второй вход элемента ИЛИ

8 включает коммутатор 9 параметрического сигнала. Это обеспечивает непрерывное об новление параметрической информации в блоке 10 оперативной памяти и равенство, значений hy v Ь на входах сумматора 11 и на все время t (фиг, 2) подпитки бачка 1 затворной жидкостью до уровня h8, Если за, заданное время t бачок 1 не заполнится

, затворной жидкостью до уровня hs, то we мент 5 выдержки времени доработает до ,, конца и выдаст единичный логический сиг ; нал на выходную шину 6 первого канала ! защиты и через элемент ИЛИ 19 на общую выходную шину 20, осуществляя тем самым, аварийное отключение насосного агрегата.

Если техническое состояние уплотне, ний насосного агрегата 26 ухудшится, то

, возрастет расход затворной жидкости, что

, приведет к увеличению скорости пониже ния ее уровня в бачке 1. При достижении этой скоростью предельного значения tg а2 (фиг. 2), в конце периода Т сумматор 11

,выдаст параметрический сигнал Л и, рав ный уставке Л h><, задаваемой первым за. датчиком 14, и первый сигнализатор 12 выдаст устойчивый (длительный) единичный

1 логический сигнал на вход второго элемента

16 выдержки времени. Элемент 16, отсчитав, заданное время, выдаст единичный логический сигнал на выходную шину 17 второго канала и через второй элемент ИЛИ 19 на общую выходную шину 20 системы защиты для осуществления аварийного отключения .насосного агрегата.

Если техническое состояние уплотнения ухудшится настолько, что скорость падения уровня затворной жидкости в бачке 1 резко увеличится и достигнет величины

tg (, при которой величина сигнала Ah =

= Ьф — hT, выдаваемого сумматором 11, достигнет значения Aha, задаваемого вторым задатчиком 15, а первый сигнализатор 12, хотя и сработал, но элемент 16 выдержки времени еще не доработал до конца, то второй сигнализатор 13 сработает и со своего выхода выдаст упреждающий единичный логический сигнал на выходную шину 18 третьего канала и через элемент ИЛИ 19— на общую выходную шину 20, произведя аварийное отключение насосного агрегата.

Таким образом, введение в систему генератора тактовых импульсов блока оперативной памяти, сумматора и сигнализаторов с задатчиками, образующих два дополнительных канала защиты, позволяет проконтролировать техническое состояние уплотнений насосных агрегатов на относительно малом интервале времени Т, по сравнению с временем полного понижения уровня затворной жидкости в бачке, чем повышается быстродействие ее функционирования.

Благодаря повышенному быстродействию предупреждается полное разрушение уплотнения и превращение этого повреждения в крупную аварию, сопровождаемую пожароопасными ситуациями, чем повышается надежность эксплуатации объекта, Формула изобретения

1. Система защиты насосного агрегата, включающая бачок с затворной жидкостью и последовательно соединенные датчик уровня, по входу связанный с бачком с затворной жидкостью, преобразователь аналогового сигнала, блок управления, первый элемент выдержки времени и выходную шину первого канала защиты, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности системы путем повышения ее быстродействия, в нее введены генератор тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом блока управления, коммутатор параметрического сйгнала. управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а информационный вход — с выходом преобразователя аналогового сигнала, блок оперативной памяти, вход которого соединен с выходом коммутатора параметрического сигнала, сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока оперативной памяти, а второй вход — с выходом преобразователя аналогового сигнала, первый сигнализатор, один из входов которого соединен с выходом сумматора, второй сигнализатор, один из входов которого соединен с выходом сумматора, задатчик первого сигнализатора, выход которого соединен с другим входом первого сигнализатора, задатчик второго сигнализатора, выход которого соединен с другим входом второго сигнализатора, второй элемент выдержки времени, вход которого соединен с выходом первого сигнализатора, выходная шина второго канала защиты, соединенная с выходом второго элемента выдержки времени, выходная шина третьего канала защиты, со10

1700284

hf

ЬР

ЬЗ

Составитель С.Рыбин

Редактор С.Патрушева Техред М.Моргентал Корректор А,Осауленко

Заказ 4455 Тираж 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 единенная с выходом второго сигнализатора, второй элемент ИЛИ, входы которого соединены с выходными шинами первого, второго и третьего каналов защиты, и общая выходная шина, соединенная с выходом 5 второго элемента ИЛИ, 2. Система по и. 1, отличающаяся тем, что блок управления выполнен в виде первого спускового устройства, второго спускового устройства, первого и второго 10 задатчиков спусковых устройств и триггера, причем первые входы спусковых устройств объединены и совмещены с входом блока управления, а вторые входы соединены с соответствующими задатчиками, выходы спусковых устройств соединены с прямым и инверсным входами триггера и совмещены соответственно с первым и вторым вспомогательными выходами блока, а прямой выход триггера совмещен с выходом блока.