Устройство для обеспечения безопасной эксплуатации трубопровода при транспортировке бетона

 

Использование: для обеспечения безопасности эксплуатации бетононасоса при транспортировке бетона. Сущность изобретения: устройство содержит датчики давления в трубопроводе, элементы сравнения, модели характеристик потерь напора, пороговые элементы и блоки управления насосом. Дополнительно введены два блока сигнализации и пульта управления бетононасосом. Введен канал регулирования расхода бетона. Устройство позволяет определять запрессованный участок трубопровода, блокировать включение бетононасоса при работах на трубопроводе. Предусмотрено предупреждение работающих о наличии опасного давления в трубопроводе. 4 ил.

Изобретение относится к трубопроводному транспорту, в частности к устройствам обеспечения безопасной эксплуатации бетонопроводов, и может быть использовано в строительстве и в промышленности строительных материалов.

Известно устройство для автоматизации и диспетчеризации гидротранспортных систем [1] Оно содержит датчики давления и расхода, схему регулирования режима насоса, устройство сигнализации о неисправностях и аварийных ситуациях. Однако в нем не предусмотрены технические средства по обеспечению безопасности работников, обслуживающих трубопроводы.

Наиболее близким по технической сущности к заявляемому устройству является устройство для контроля и управления насосной установкой гидротранспортной системы [2] содержащее установленные на трубопроводе датчики давления, соединенные с одним из входов элементов сравнения, другие входы которых подключены к моделям характеристик потерь напора в трубопроводе, связанными с датчиком расхода, пороговые элементы и исполнительные органы режима работы насоса. Устройство позволяет регулировать подачу транспортируемой по трубопроводу жидкости и выявлять отклонения от нормального режима.

Недостаток известного устройства ограниченные возможности по обеспечению безопасности при эксплуатации трубопровода. Не предусмотрено блокирование включения бетононасоса и подачи бетона при проведении ремонтных и профилактических работ на бетонопроводе, например при ликвидации запрессовок. Не предусмотрено информирование рабочих обслуживающих трубопровод, о наличии или отсутствии давления в нем. Это может привести к проведению работ при включенном бетононасосе или при наличии остаточного давления в трубопроводе, что представляет опасность для обслуживающего персонала.

Сущность изобретения состоит в том, что устройство, содержащее установленные на трубопроводе датчики давления, соединенные с одним из входов элементов сравнения, другие входы которых подключены к выходам моделей характеристик потерь напора в трубопроводе, датчик расхода, пороговые элементы, блок управления бетононасосом, снабжено дополнительно датчиком давления, тремя элементами ИЛИ, двумя блоками сигнализации, дополнительным элементом сравнения, пультом управления бетононасосом, пультом дистанционного управления. Выход дополнительного датчика давления связан со входами моделей характеристик потерь напора в трубопроводе и с одним из входов первого элемента ИЛИ, входы которого через пороговые элементы соединены с выходами элементов сравнения. Выход второго элемента ИЛИ связан с одним из входов третьего элемента ИЛИ, к другому входу которого через индикатор нулевого сигнала подключен выход дополнительного элемента сравнения, один из входов которого связан через интегратор с выходом датчика расхода, а другой вход с первым выходом пульта управления бетононасосом, второй выход которого подключен к третьему входу первого блока сигнализации, третий выход к первому входу блока управления бетононасосом, а четвертый выход соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, к четвертому входу которого подключен первый выход пульта дистанционного управления. Выход данного элемента подключен ко второму входу блока управления бетононасосом. Второй выход пульта дистанционного управления бетононасосом связан со входом пульта управления бетононасосом и с первым входом блока сигнализации, второй вход которого соединен с первым выходом пульта дистанционного управления бетононасосом. Третий вход подключен к выходу интегратора, а остальные входы данного блока соединены с выходами пороговых элементов.

Предлагаемое устройство позволяет обнаруживать запрессовки бетона в трубопроводе и определять участок, на котором произошла запрессовка, блокировать включение бетононасоса при производстве работ на трубопроводе, информирует работающих о наличии опасного давления в бетонопроводе, в том числе и остаточного.

На фиг. 1 изображена структурная схема устройства; на фиг. 2 схема датчика расхода; на фиг. 3 принципиальная электрическая схема блоков сигнализации и пультов управления; на фиг. 4 принципиальная электрическая схема управления бетононасосом.

Устройство содержит датчик 1 давления, установленный на трубопроводе 2 непосредственно на выходе бетононасоса 3, а также датчики 4.1 4.N давления, установленные на трубопроводе, выходы которых связаны со входами "+" соответствующих элементов 6.1, 6.N через соответствующие пороговые элементы 7.1, 7.N связаны со входами элемента ИЛИ 8.

В трубопроводе 2 установлен также датчик 9 расхода, связанный своим выходом через интегратор 10 со входом "-" дополнительного элемента 11 сравнения, выход которого через индикатор 12 нулевого сигнала подключен к первому входу элемента ИЛИ 13, к его второму входу подключен выход элемента ИЛИ 8. Выход элемента ИЛИ 8 заведен на вход 2 блока 14 сигнализации работающих на трубопроводе, а к его входу 1 подключен выход порогового элемента 15 минимального остаточного давления, связанного своим входом с выходом элемента ИЛИ 16, ко входам которого подключены выходы всех датчиков 1, 4.1,4.N давления.

Устройство включает в себя также пульт 17 дистанционного управления бетононасосом, выход 1 которого заведен на третий вход элемента ИЛИ 13, а также на вход 2 блока сигнализации на бетононасосе, установленного на рабочем месте машиниста бетононасоса. Вход 1 блока 18 связан с выходом 2 пульта 17 дистанционного управления бетононасосом, подключенного также ко входу пульта 19 управления бетононасосом, установленного на рабочем месте машиниста бетононасоса. Выход 1 пульта 19 подключен ко входу "+" дополнительного элемента 11 сравнения, выход 2 связан со входом 3 блока 14 сигнализации работающих на трубопроводе. Выход 4 соединен с четвертым входом элемента 13 ИЛИ, а выход 3 заведен на вход 1 блока 20 управления бетононасосом, ко входу 2 которого подключен выход элемента 13 ИЛИ. Кроме того ко входу 3 блока 18 сигнализации на бетононасосе подключен выход интегратора 10, а входы 4.1 4.N связаны с выходами соответствующих пороговых элементов 7.17.N.

В качестве датчиков давления могут быть использованы линзометрические датчики давления мембранного плана конструкции Дог УГИ. Датчик содержит мембрану с наклеенными проволочными термосопротивлениями, включенными в два плеча измерительного моста, в два других плеча которого включены компенсационные тензосопротивления. Датчик ввинчивается в штуцера на трубопроводе.

В качестве моделей 5.1 5.N характеристик потерь напора давления в трубопроводе могут быть использованы регулируемые делители напряжения. Коэффициент деления определяется из уравнения характеристики трубопроводов К=i˙L, где i удельные потери напора при движении гидросмеси; L расстояние от насоса до места установки соответствующего датчика давления.

В качестве датчика 9 расхода может быть использован ультразвуковой расходомер, например типа РУЗ-282 м. Расходомер содержит измерительный преобразователь 21, генератор 22 ультразвуковых колебаний, измерительное устройство, состоящее из двухканального усилителя 23 и фазового детектора 24, а также блока питания (не показан). Измерительный преобразователь 21 имеет две пары излучающих и приемных пьезоэлектрических преобразователей, образующих два акустических канала, которые расположены во взаимно перпендикулярных плоскостях. Ультразвуковые колебания распространяются под углом к направлению потока. Генератор 22 состоит из задающего генератора и усилителя мощности. Измерительная часть расходомера состоит из двух высокочастотных усилителей 23, фазового детектора 24 и фазовращателя. Схемы обоих усилителей аналогичны и служат для раздельного усиления сигналов, принятых пьезоэлектрическими приемниками первого и второго каналов датчика.

Блок 14 сигнализации работающих на трубопроводе содержит три лампы 25-27, включенные между нулевой точкой схемы и соответственно входами 1, 2, 3 рассматриваемого блока.

Пульт 17 дистанционного управления бетононасосом содержит два замыкающих кнопочных выключателя 28 и 29 с фиксацией в нажатом состоянии. Выключатель 28 связан одним своим контактом с источником постоянного напряжения "+", а другим контактом с выходом 1 пульта 17. Выключатель 29 подключен одним своим контактом к источнику "+", а другим к выходу 2 пульта 17.

Блок 18 сигнализации на бетононасосе содержит вольтметр 30, включенный между входом 3 и нулевой точкой схемы и отградуированный в единицах объема выдаваемой бетонной смеси. Блок 18 содержит сигнальные лампы 31 и 32, включенные между нулевой точкой схемы и соответственно входами 1 и 2 данного блока. Помимо этого, имеются лампы 33.1,33.N, включенные между нулевой точкой схемы и входами 4.1,4.N блока 18 сигнализации на бетононасосе.

Пульт 19 управления бетононасосом включает в себя кнопочный выключатель 34, соединенный одним своим контактом со входом, а другим контактом с выходом 4 пульта, а также кнопочные выключатели 35 и 36, включенные между выходом источника постоянного напряжения и соответственно выходами 3 и 2 пульта 19. В пульте 19 установлен усилитель 37 с регулируемым коэффициентом усилителя, связанный своим выходом с источником постоянного напряжения "+", а его выход является выходом "1" пульта 19.

Блок управления бетононасосом содержит магнитный пускатель 38 электродвигателя бетононасоса и реле постоянного тока 39 и 40, включенных между нулевой точкой схемы и соответственно входами 1 и 2 схемы 20 управления бетононасосом. Замыкающий контакт 39.1 реле 39 и размыкающий контакт реле 40 включены последовательно в цепь питания пускателя 38. Параллельно контакту 39.1 подключен контакт 38.1 самоподхвата пускателя 38.

Устройство работает следующим образом. С помощью моделей 5.1.5.N характеристик потерь напора в трубопроводе устанавливаются в соответствии с формулой величины давления в точках, в которых размещены датчики 4,1.4.N давления.

Для повышения точности определения потерь напора величины давления в контрольных точках при нормальном режиме работы могут быть уточнены путем замеров. Сигналы с датчиков 4.1.4.N давления и моделей 5.1.5.N поступают на входы соответствующих элементов 6.1.6.N сравнения. Выходные сигналы элементов 6.1.6.N сравнения равны разности между расчетным и фактическим давлением в соответствующей точке на трубопроводе. Эти сигналы поступают на соответствующие пороговые элементы 7.1.7.N.

При возникновении запрессовки трубопровода разность между расчетным и фактическим давлением во всех контролируемых точках за местом запрессовки, т. е. выходные сигналы соответствующих элементов сравнения 6.1.6.N превышают пороговый уровень соответствующих пороговых элементов 7.1.7.N. Это вызывает появление на выходе элемента ИЛИ 8 единичного сигнала, который поступает на вход 2 блока 14 сигнализации работающих на трубопроводе. В результате этого загорается сигнальная лампа 25 блока 14. Появление этого сигнала означает, что в трубопроводе произошла запрессовка. Единичный сигнал с выхода элемента ИЛИ 8 через элемент ИЛИ 13 подается на вход 2 блока управления бетононасосом и вызывает отключение бетононасоса. Выходные сигналы элементов 7.1,7.N поступают на входы 4.1.4.N блока 18 сигнализации на бетононасосе. Появление единичных сигналов на выходах пороговых элементов 7.1.7.N приводит к включению соответствующих ламп 33.1.33.N на блоке 18, по которым определяется закупоренный участок трубопровода 2.

При необходимости проведения ремонтных работ с разборкой трубопровода, например ликвидации запрессовки, работник замыкает выключатель 28 на пульте 17 дистанционного управления бетононасосом. При этом на его выходе 1 появляется единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на вход 2 блока 20 управления бетононасосом, бетононасос отключается и, кроме того, блокируется его включение, т.е. бетононасос может быть включен только после размыкания выключателя 28. Одновременно с этим сигнал с выхода 1 пульта 17 дистанционного управления бетононасосом поступает на вход 2 блока 18 сигнализации на бетононасосе и вызывает загорание лампы 32 для извещения машиниста о том, что остановка бетононасоса произведена работающим на трубопроводе.

Однако ремонтные работы на трубопроводе не начинаются до выключения лампы 26 блока 14 сигнализации работающих на трубопроводе, т.е. до тех пор, пока единичный сигнал на входе 2 блока 14 сигнализации работающих на трубопроводе не сменится на нулевой, поступающий с выхода порогового элемента 15 минимального безопасного остаточного давления. На вход порогового элемента 15 через элемент ИЛИ 16 поступают сигналы со всех датчиков 1, 4.1.4.N давления. В случае, если в какой-либо точке трубопровода 2 остаточное давление превосходит минимальное безопасное, на выходе порогового элемента 15 присутствует единичный сигнал и лампа 26 блока 14 горит. Выключение лампы 26 свидетельствует о том, что в трубопроводе 2 нет опасного остаточного давления и можно проводить ремонтные работы.

Включение бетононасоса 3 перед началом работы или после остановки может производиться только машинистом бетононасоса с пульта 19 управления бетононасосом. Перед включением бетононасоса машинист нажимает кнопку 36 на пульте 19 управления бетононасосом. При этом на блок 14 сигнализации работающих на трубопроводе посылается запрос на включение бетононасоса, о чем свидетельствует загорание лампы 27 на блоке 14. Если работы на трубопроводе завершены и работающие готовы к приему бетона, то с пульта 17 дистанционного управления бетононасосом путем замыкания выключателя 29 на вход пульта 19 и вход 1 блока 18. Только после этого машинист замыканием выключателя 34 на пульте 19 управления бетононасосом может послать сигнал на вход 1 блока 20 управления бетононасосом.

Кроме того, машинист бетононасоса с помощью усилителя 37 с регулируемым коэффициентом усиления имеет возможность задать требуемый объем бетона. Выходной сигнал усилителя 37 подается на один из входов дополнительного элемента сравнения 11, на другой вход которого с выхода датчика 9 расхода через интегратор 10 поступает сигнал, несущий информацию о фактическом объеме выданного бетона. Этот сигнал поступает также на вход "3" блока 18 сигнализации на бетононасосе и с помощью вольтметра 30, отградуированного в единицах объема, машинист получает информацию о количестве выданного бетона. В случае, когда фактический объем бетона станет равным заданному, на выходе дополнительного элемента сравнения 11 возникает нулевой сигнал, а на выходе индикатора 12 нулевого сигнала единичный сигнал, который через элемент ИЛИ 13 поступает на вход 2 блока 20 управления бетононасосом и вызывает автоматическое отключение бетононасоса. Это исключает выбросы невостребованного бетона, дальнейшая ликвидация которых требует значительных трудозатрат и связана с определенной опасностью для работающих.

Применение предлагаемого устройства позволяет повысить безопасность труда при эксплуатации бетонопровода. В частности, оно исключает подачу бетона в трубопровод при проведении ремонтных работ, автоматически отключает бетононасос при возникновении закупорки, а также оповещает работающих о наличии опасного давления в трубопроводе.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОБЕСПЕЧЕНИЯ БЕЗОПАСНОЙ ЭКСПЛУАТАЦИИ ТРУБОПРОВОДА ПРИ ТРАНСПОРТИРОВКЕ БЕТОНА, содержащее установленные на трубопроводе датчики давления, соединенные с одним из входов элементов сравнения, другие входы которых подключены к выходам моделей характеристик потерь напора в трубопроводе, датчик расхода, пороговые элементы, блок управления бетононасосом, отличающееся тем, что оно снабжено дополнительно датчиком давления, тремя элементами ИЛИ, двумя блоками сигнализации, дополнительным элементом сравнения, пультом управления бетононасосом, пультом дистанционного управления, при этом выход дополнительного датчика давления связан с входами моделей характеристик потерь напора в трубопроводе и с одним из входов первого элемента ИЛИ, к другим входам которого подключены датчики давления, а выход первого элемента ИЛИ через пороговый элемент связан с первым входом первого блока сигнализации, второй вход которого связан с выходом второго элемента ИЛИ, входы которого через пороговые элементы соединены с выходами элементов сравнения, кроме того, выход второго элемента ИЛИ связан с одним из входов третьего элемента ИЛИ, к другому входу которого через индикатор нулевого сигнала подключен выход дополнительного элемента сравнения, один из входов которого связан через интегратор с выходом датчика расхода, а другой вход с первым выходом пульта управления бетононасосом, второй выход которого подключен к третьему входу первого блока сигнализации, третий выход к первому входу блока управления бетононасосом, а четвертый выход соединен с третьим входом третьего элемента ИЛИ, к четвертому входу которого подключен первый выход пульта дистанционного управления, а выход данного элемента подключен к второму входу блока управления бетононасосом, кроме того, второй выход пульта дистанционного управления бетононасосом связан с входом пульта управления бетононасосом и первым входом блока сигнализации, второй вход которого соединен с первым выходом пульта дистанционного управления бетононасосом, третий вход подключен к выходу интегратора, а остальные входы данного блока соединены с выходами пороговых элементов.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4