Способ управления насосной станцией

 

Использование: управление насосной станцией (НС), обслуживающей нескольких потребителей, обеспечивающее снижение трудозатрат и повышение точности установки параметров рабочего режима. Сущность изобретения: способ управления НС состоит в периодическом измерении давления и расхода на выходе НС, определении текущего значения производной от расхода по давлению, фиксирования изменения сочетания работающих потребителей и регулировании режима работы НС при достижении рабочего режима, которое прекращают при достижении производной от расхода по давлению ее заданного значения . 1 ил.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (51)5 F 04 0 15/00

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4718005/29 (22) 11,07.89 (46) 30.07.92. Бюл.. № 28 (71) Московский гидромелиоративный институт (72) А,M. Байрамуков (56) Авторское свидетельство СССР № 1276773,кл. F 04 0 15/00, 1985. . Авторское свидетельство СССР

¹ 443201, кл. F 04 0 15/00, 1973. (54) CflOCOB УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ

СТАНЦИЕЙ (57) Использование: управление насосной станцией (НС), обслуживающей нескольких

Изобретение относится к способам управления насосными станциями с плавным регулированием подачи и может быть использовано на насосных станциях, обслуживающих два и более потребителей с ограниченными расходами жидкости.

Известен способ управления насосной станцией, заключающийся в определении требуемого давления для нового сочетания включенных потребителей и поддержании полученного значения до последующего изменения сочетания работающих потребителей (1).

Йедостатками известного способа являются сложность определения требуемого давления при наличии большого числа возможных сочетаний работающих потребителей и низкая его точность.

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому является способ управления насосной станцией, заключающийся в периодическом измере!

Ж 1751422 А1 потребителей, обеспечивающее снижение трудозатрат и повышение точности"установки параметров рабочего режима, Сущность изобретения: способ управления НС состоит в периодическом измерении давления и расхода на выходе НС, определении текущего значения производной от расхода по давлению, фиксирования изменения сочетания работающих потребителей и регулировании режима работы НС при достижении рабочего режима, которое прекращают при достижении производной от расхода по давлению ее заданного значения, 1 ил. нии давления и расхода на выходе насосной станции, фиксации изменения сочетания работающих потребителей и регулировании режима работы станции до достижения рабочего режима, соответствующего новому . сочетанию работающих потребителей (2).

Недостатками известного способа являются также сложность определения давления на выходе насосной станции при наличии большого числа возможных сочетаний работающих потребителей и низкая его точ ность.

Цель изобретения — снижение трудозатрат и повышение точности установки параметров рабочего режима, Поставленная цель достигается тем, что в способе управления насосной станцией, заключающемся в периодическом измерении давления и расхода на выходе насосной станции, фиксации изменения сочетания рабочего режима, соответствующего новому сочетанию работающих потребителей, в

1751422

30

50 процессе регулирования режима работы станции определяют текущие значения производной от расхода по давлению и сравнивают их с заданным значением, при этом регулирование режима работы станции прекращают при достижении производной от расхода по давлению ее заданного значения.

В существующих способах управления насосными станциями требуемые давления на выходе насосной станции для всех возможных сочетаний работы потребителей, а также расходы и давления на выходе насосной станции при всех возможных нерабочих установившихся режимах их работы, входящих в переходные режимы, определяются предварительно расчетным или экспериментальным путем, При этом в случае наличия значительного числа возможных сочетаний работы потребителей использу- 20 ется только расчетный метод так как применение экспериментального метода требует больших затрат труда и времени. Но расчетный метод менее точен. Кроме того, ведение расчетов при значительном числе возможных сочетаний работающих потребителей также характеризуется большой сложностью и трудоемкостью.

Далее, при включении задайного сочетания потребителей и установлении нерабочего установившегося режима измеряются расход и напор на выходе насосной станции, последнее сравнивают с предварительно определенными уставками и по их совпадению (наибольшему схождению} определяют включенное сочетание потребителей, и изменением параметров насосной станции устанавливают на выходе последней предварительно определенные требуемые значения давления, Таким образом, наличие большого числа уставок также усложняет определение требуемого давления.

А если учесть необходимость определения параметров гидросистемы периодически по мере ее износа в процессе эксплуатации и соответствующего изменения гидравлических характеристик, то решение задачи управления насосной станцией по требуемым давлениям для различных сочетаний работающих потребителей в известном способе предстает весьма серьезной, практически трудно осуществимой проблемой. Кроме того, изменение характеристик гидросистемы в процессе 55 эксплуатации уменьшает . также возмож.ность - обеспечения заданной точности поддержанив требуемого давления на выходе насосной бтанции, В предлагаемом способе, требуемые значения давлений для каждого сочетания потребителей определяют каждый раз непосредственно при включении последних в работу, что и предопределяет его более высокую точность. При этом минимально необходимое значение производной зависимости расхода от. давления ()

dH определяется расчетным или экспериментальным путем лишь один раз для всей гидросистемы.

Укаэанные отличительные признаки предложенного способа и определяют соответствие его критериям "новизна" и "существенные отличия".

Предлагаемый способ поясняется чер-. тежом, на котором показан график совместной работы двух регулируемых путем измерения частоты вращения насосов с двумя потребителями, имеющими ограниченные расходы жидкости.

Ограничение расходов жидкости потребителей обеспечивается установленными на их входах регуляторами давления (см. вертикальные участки расходно-напорных характеристик 1,2 и 1+2 потребителей). Оно может быть обеспечено также беэ регуляторов давления при работе потребителей с напорами, характерными для практически вертикальных участков характеристик 1,2 и

1+2 (см. верхние участки пунктирных кривых, являющихся продолжением характеристик 1,2 и 1+2 при отсутствии регуляторов давления), например, в системах с некоторыми типами дождевальных устройств и других распылителей жидкостей.

При. работе насосной станции в дежурном режиме на утечки (см. напорно-расходную характеристику утечек Н = f(Qy) или с одним из потребителей с характеристиками .

1 или 2 работает один иэ насосов при частотах вращения п1, п, пз с напорно-расходной характеристикой IA1, !п2, In3, а при работе двух потребителей совместно с характеристикой 1+2 функционируют два насоса с на пор но расходной характеристикой (I+ll)n4.

Отметим, что регуляторы давления устанавливаются на входах потребителей для гашения в них избыточных напоров, имеющйх место при их совместной работе из-за наличия разницы в условиях подвода к ним жидкости.

Следует также отметить, что с целью обеспечения большей наглядности, в характеристике (1+И)п4 не учтено увеличение потерь напора в трубопроводах при работе двух потребителей, что равносильно слу1751422 чаю, когда жидкость подается в оба потребителя по отдельным трубопроводам, Способ осуществляется следующим образом.

Контроль давления и расхода на выходе насосной станции, а также частоты вращения приводов работающих насосных агрегатов осуществляется непрерывно, После заполнения трубопроводной системы питающей потребители жидкостью один из насосов работает на компенсацию утечек в рабочей точке У. При включении одного из потребителей рабочая точка смещается либо в точку В, либо в точку А, характеризующие установившиеся нерабочие режимы работы потребителей. После установления этих режимов (факт установления режима определяется по стабилизации контролируемых параметров) оценивается характер изменения мощности включенных потребителей: увеличилось или уменьшилось потребление жидкости по сравнению с предшествующим рабочим режимом (в данном случае режимом компенсации утечек).

Если Оно. увеличилось, что имеет место в рассматриваемом переходном режиме, увеличивая частоты вращения привода работающего насосного агрегата. одновременно

d0 контролируют производную Р и сравнивают значения последней с минимально необходимой величиной () „„„. Уставка

dQ

dQ производной (, ) wlH выбирается несколько меньшей минимального значения производных, соответствующих рабочим точкам напорно-расходных характеристик различных сочетаний включений потребителей, но не менее значения производdQ ной, соответствующей точке характеристики:Н = f(0y) при минимально требуемом рабочем давлении на выходе насосной станции Р (эта точка обозначена букd0

- вой У; величину (с р ) MgH можно определить только по характеристике Н = f(Q>); ее целесообразно принять несколько большей значения, соответствующего точке У).

При некотором превышении давления на выходе насосной станции (равном приблизительно Л Нз) gp08HA TQHKL1 А или В, B зависимости от того, какой из потребителей

"d0 включен. величина достигает минимально допустимого значения (с Р ) . При

d0 этом прекращается изменение частоты вращения привода насосного агрегата и фиксируется величина давления на выходе насосной станции, например, Рд или Рц. Далее вычитают от зафиксированного значения давления величину Л Нз и находят требуемое давление на выходе насосной станции

Рд или Pg для текущего сочетания включенных потребителей. Полученная величина давления Рд или Рв устанавливается некоторым уменьшением частоты вращения привода работающего насосного агрегата и

10 ту вращения привода последнего, опять производят контроль величины производdQ dQ ной и сравнение ее с уставкой (, ) и, 40

При их совпадении прекращается регулирование частоты вращения привода и второго насосного агрегата, фиксируется величина давления на выходе насосной станции Р, вычитается от зафиксированного зйачения давления величина Л Кз и находится требуемое давление на выходе насосной станции для заданного сочетания включенных по50 требителей Рс. Далее некоторым уменьшением частоты вращения привода одного из работающих агрегатов (лучше привода агрегата, работающего на большей частоте вращения) устанавливается на выхьде насосной станции полученная величина

55 давления Рс, после чего выравнивается частота вращения приводов работающих насосных агрегатов с одновременным контролем обеспечения на выходе насосной станции давления Рс. Установленный уроподдерживается до последующего изменения сочетания работающих потребителей.

При включении второго потребителя рабочая точка переходит из точки А или В в точку

15 С или С ". После стабилизации параметров на выходе насосной станции и установления промежуточных нерабочих режимов, характеризующихся точкой С или С", определив

J характер изменения мощности потребите20 лей (в рассматриваемом режиме она также увеличилась), начинают далее увеличивать частоту вращения привода работающего насосного агрегата при одновременном контdQ роле производной и сравнении ее

dQ величины с () мм. Если при этом подача работающего насоса или частота вращения его привода достигают максимальуо допу30 стимых величин, то прекращается повышение частоты вращения привода работающего насосного агрегата (превышение подачи насоса и частоты вращения его привода максимально допустимых величин

35 устанавливается по показаниям датчиков расхода и частоты вращения), включается второй насосный агрегат и, повышая часто1751422 вень давления Рс поддерживается до очередного изменения сочетания работающих потребителей, в рассматриваемом примере — до выключений одного из потребителей (могут быть включены и оба потребителя одновременно, но при этом способ управления насосной станции осуществляется аналогично рассматриваемому случаю).

При выключении одного из потребителей рабочая точка перемещается иэ точки С в точку А или в точку В. После установления промежуточного стабилизированного нерабочего режима, характеризующегося одной из этих точек, определив характер изменения мощности потребителей (для рассматриваемого режима она изменилась), начинают уменьшать одновременно и равномерно частоту вращения обоих работающих насосных агрегатов, контролируя при

dQ этом производную, и сравнивая ее в величиной (Р ) «H (частоту вращения привоdQ дов.,насосных агрегатов можно уменьшать по отдельности, если нет опасности превышения подачи одного иэ них максимально допустимой величины или если предусмотрен контроль максимально допустимой загрузки каждого насосного агрегата по отдельности).

При достижении условия (}=() мин прекращается измене00 00 ние частоты вращения приводов насос/ ных агрегатов, фиксируется давление Рв или Рд, вычитается от зафиксированного значения давления величина Л Нз, в результате чего находится требуемое давление на выходе насосной станции Pg или Рд, которое устанавливается некоторым дальнейшим уменьшением частоты вращения приводов работающих насосных агрегатов.

Процедура установки рассчитанного значения требуемого давления на выходе насосной станции Ре или Рд осуществляется путем сравнения с ним текущего значения контролируемого давления. При совпадении срэвииваемых параметров прекращается: изменение частоты вращения работающих насосных агрегатов, текущий расход- жидкости сравнивается с максимально допустимой величиной расхода для одного насоса, и если величина текущего расхода превышает последнюю, то поддерживают на выходе насосной станции установленное требуемое давление Рд или Рв до следующего изменения мощности включенных потребителей, Если же величина текущего расхода не превышает максимально допустимую величину расхода для одного насоса (или равна ей), как в рассматриваемом примере, то частота вращения привода одного из насосных агрегатов уменьшается до минимально допустимой величины, по5 сле чего данный насос выключается, а частота вращения второго насосного агрегата увеличивается до установления на выходе насосной станции расчетного значения требуемого давления PA или Ре для включенно-, 10 ro сочетания потребителей, Далее на выходе насосной станции поддерживается установленное давление до нового изменения сочетания включенных потребителей.

При отключении всех работающих по15 требителей, в частности работающего потребителя в рассматриваемом примере, рабочая точка переходит из точек А или В (II характеристик! или II в точку У или У характеристики Н = f(Qy}, 20 Отсутствие включенных потребителей устанавливается по превышению заданной уставки минимального расхода о« текущего значения последнего (расхода). После этого уменьшением частоты вращения на

25 выходе насосной станции устанавливается давление Ру, соответствующее дежурному режиму. При этом величина q « выбирается несколько больше максимально возможного расхода утечек.

30 Таким образом, применение предлагаемого способа управления насосной станции уменьшается влиянием износа гидросистемы на точность определения требуемого давления и позволяет значительно упро35 стить процесс определения требуемых для различных сочетаний включенных потребителей рабочих давлений на выходе насосной станции за счет резкого сокращения предварительно определяемых и сравниваемых

40 уставок. Это дает возможность реального получения экономического эффекта от использования насосных агрегатов с регулируемой частотой вращения при обслуживании ими одновременно несколь45 ких потребителей, При атом величины производной (dQ/dP) (скорости изменения расхода в зависимости от изменения давления) может определяться путем ступенчатого прираще50 ния (уменьшения):величины давления на выходе насосной станции с заданным шагом

h, P и последующей фиксации соответствующих величин приращения (уменьшения)

hq расхода (при этом величина (dQ/dP) оп55 ределяется каждый раз кэк частное (Лц/

/ЛP).

Следует также отметить, что: величину h,Нз необходимо принимать с учетом средней разности уровней требуе1751422 расход в предлагаемом способе может контролироваться косвенно с помощью датчиков контроля тока нагрузки приводов насосных агрегатов или их мощности.

Ру

Составитель Г.Богомольный

Редактор Т,Орловская Техред М.Моргентал Корректор М.Ткач

Заказ 2675 .. 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 мых давлений на выходе насосной станции, соответствующих рабочим точкам А, В и С, и давлений, соответствующих точкам, удоелетворяющим условию (dQ/dP ) =

=(dQ/dÐ)ìèH, а также с учетом инерцион- 5 ности системы регулирования величина

Л Нэ может быть отрицательной для режимов, устанавливаемых уменьшением частоты вращения насосных агрегатов, при преобладающем влиянии фактора инерци- 10 онности. Величина Л Нэ может приниматьразные значения для. режимов, устанавливаемых увеличением или уменьшением частоты вращения насосных агрегатов; в предлагаемом способе управления насос- 15 ной станцией минимально необходимое .значение производной (б0/dP) может быть задано не в виде постоянной величины, а в виде зависимости от суммарной подачи насосной станции, что позволит 20 использовать способ и при отсутствии ограничения расходов потребителей; при обслуживании всех потребителей одним насосом частота вращения насосного агрегета может не контролироваться; 25

Формула изобретения

Способ управления насосной станцией, заключающийся в перйодическом измерении давления и расхода на выходе насосной станции, фиксации изменения сочетания работающих потребителей и регулировании режима работы станции до достижения рабочего режима; соответствующего новому сочетанию работающих потребителей, о тл и ч а ю шийся тем, что, с целью снижения трудозатрат и повышения точности установки параметров рабочего режима, в процессе регулирования режима работы станции определяют текущие значения производной от расхода по давлению и сравнивают их с заданным значением, при этом регулирование режима работы станции прекращают при достижении производной от расхода по давлению ее заданного значения,