УСТРОЙСТВО ДЛЯ АВТОМАТИЧЕСКОГО КОНТРОЛЯ И УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНОЙ УСТАНОВКОЙ Российский патент 2004 года по МПК F04D15/00 

Устройство относится к системам автоматического управления и контроля работы насосных установок, в том числе обеспечивающих подачу рабочей жидкости одновременно для нескольких потребителей с различной величиной давления рабочей жидкости.

Известна автоматическая насосная станция (патент США №4065228, кл. 417-212, опубликовано 1977 г.), имеющая систему управления и дистанционного контроля по давлению, расходу и температуре жидкости с блоками управления электроприводами насосов и чувствительными элементами с электрическими входами.

Недостатком известного устройства является его сложность.

Известно устройство для автоматического контроля и управления насосной установкой (а.с. СССР №735825, кл. F 04 D 13/06, 1977 г.), содержащее органы пуска и остановки привода насоса, управляющее устройство привода, реле верхнего и нижнего уровней давления, подключенные к управляющему устройству привода, и индикатор давления.

Недостатком известного устройства является сложность осуществления дистанционного контроля и низкая надежность работы.

Известно также устройство для автоматического контроля и управления насосной установкой (а.с. СССР №1108243, кл. F 04 D 15/00, 1978 г.), выбранное за прототип, содержащее органы пуска и остановки привода насоса, управляющее устройство привода, реле верхнего и нижнего уровней давления, подключенные к управляющему устройству привода и индикатору давления, при этом индикатор давления выполнен в виде оснащенного сигнализатором запоминающего устройства с входами записи и сброса, вход записи которого подключен к реле верхнего уровня давления, а вход сброса снабжен логическим элементом ИЛИ, связанным с командными органами пуска, и подключен к реле нижнего уровня давления.

Недостатком известного устройства является низкая надежность работы по следующим причинам:

- в режиме дистанционного управления установкой невозможно включение сигнализации о повышении давления, так как сигнал от командного органа дистанционного пуска привода насоса через элемент И управляющего устройства привода и элемент ИЛИ постоянно поступает на вход сброса элемента памяти, включающего сигнализатор от реле верхнего уровня давления, и тем самым блокируется включение сигнализатора от реле верхнего уровня рабочего давления;

- в устройстве не предусмотрена сигнализация нижнего уровня рабочего давления при включении насоса в работу, если это давление не повысится в течение заданного времени;

- в устройстве не предусмотрена сигнализация о работе насоса более заданного времени непрерывной работы, потребного для обеспечения всех потребителей, получающих рабочую жидкость от насосной установки;

- в устройстве не предусмотрена возможность автоматической работы насосной установки, обеспечивающей рабочей жидкостью несколько потребителей, имеющих разную величину минимального рабочего давления.

Цель изобретения - повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения автоматической работы устройства при подключении к насосной станции нескольких потребителей с различным уровнем минимального рабочего давления, обеспечение надежной сигнализации давления в системе при дистанционном управлении приводом насоса и обеспечение тревожной сигнализации при возникновении неисправностей в работе насоса или работе потребителей рабочей жидкости, подключенных к насосу.

Для этого устройство содержит органы пуска и остановки привода насоса, управляющее устройство привода, индикатор давления и реле верхнего и нижнего уровней давления, подключенные к управляющему устройству и индикатору давления, при этом индикатор давления выполнен в виде оснащенного сигнализатором первого элемента памяти, вход записи которого подключен к реле верхнего уровня давления, и первого элемента ИЛИ, ко входам которого параллельно подключены командный орган пуска и реле верхнего уровня давления. Индикатор давления снабжен дополнительно вторым элементом памяти, выход которого подключен к входу сброса первого элемента памяти, и вторым элементом ИЛИ, выход которого подключен к входу записи второго элемента памяти, вход сброса второго элемента памяти подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а к входам второго элемента ИЛИ подключены параллельно датчик нижнего уровня давления и выходы дополнительных элементов И по числу потребителей насосной установки, а к входам каждого дополнительного элемента И подключены параллельно сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего уровня давления этого потребителя. В управляющем устройстве привода ко входам элемента ИЛИ, подключенного своим выходом к элементу памяти для включения привода насоса в работу, подключены параллельно с выходом элемента И, связанного своим входом с реле нижнего уровня давления, также выходы дополнительных элементов И по числу потребителей насосной установки, к входам каждого из которых подключены параллельно выход положения "автоматическое управление" переключателя режимов работы насоса, сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего уровня давления этого потребителя.

Устройство дополнительно снабжено блоком тревожной сигнализации, содержащим два канала сигнализации, при этом в первом канале входной элемент И, ко входам которого параллельно подключены сигнал от реле нижнего уровня давления и сигнал о включении привода насоса в работу, подключен своим выходом к первому сигнализатору через первый элемент задержки времени, а во втором канале второй сигнализатор подключен через второй элемент задержки времени к сигналу о включении привода насоса в работу. В блоке тревожной сигнализации к входному элементу И могут быть подключены через элемент ИЛИ реле нижнего уровня давления всех потребителей насосной установки.

На чертеже показана функциональная схема устройства.

Устройство содержит органы 1 и 2 пуска и остановки привода насоса 3 (канал 3.1 сигнализирует о работе насоса), управляющее устройство 4 привода, реле 5 верхнего уровня давления, подключенное каналом 5.1 к управляющему устройству 4 и индикатору верхнего уровня давления 6, и реле 7 нижнего уровня давления, подключенное каналом 7.1 к блоку тревожной сигнализации 8.

На выходе насоса в гидравлическом канале подключен гидропневмоаккумулятор (пневмоцистерна) 9, давление в пневматической камере которого не менее уставки срабатывания реле 7.

В гидравлическом канале включены через управляемые клапаны 10, 11 и 12 отводные гидравлические каналы питания к потребителям 13, 14 и 15 соответственно.

Питание потребителя 13 включается через канал управления 13.1 клапаном 10. В канале питания потребителя 13 за клапаном 10 включено реле 13.2 нижнего давления питания потребителя 13 с уставкой, выше уставки реле 7. Сигнал от реле 13.2 подается по каналу 13.3.

Питание потребителя 14 включается через канал управления 14.1 клапаном 11. В канале питания потребителя 14 за клапаном 11 включено реле 14.2 нижнего давления питания потребителя 14 с уставкой, выше уставки реле 13.2. Сигнал от реле 14.2 подается по каналу 14.3.

Питание потребителя 15 включается через канал управления 15.1 клапаном 12. В канале питания потребителя 15 за клапаном 12 включено реле 15.2 нижнего давления питания потребителя 15 с уставкой, выше уставки реле 14.2. Сигнал от реле 15.2 подается по каналу 15.3.

В управляющем устройстве 4 предусмотрен переключатель 16 режимов работы привода 3 с двумя положениями - автоматическое управление (АУ) 17 и дистанционное управление (ДУ) 18.

Выход положения 17 подключен к входам И 19 и И 20. Выход И 19 подключен через ИЛИ 21 к входу записи элемента памяти 22, включающему привод 3. К другому входу И 19 подключен канал 7.1.

К другим входам ИЛИ 21 подключены также выходы И 23, И 24 и И 25.

К входам И 23 подключены выход 17, канал 15.1 и канал 15.3.

К входам И 24 подключены выход 17, канал 14.1 и канал 14.3.

К входам И 25 подключены выход 17, канал 13.1 и канал 13.3.

К другому входу И 20 подключен канал 5.1, а выход И 20 через ИЛИ 26 подключен к входу сброса элемента памяти 22.

Выход 18 ДУ переключателя 16 подключен параллельно с командным органом 1 к входам И 27 и параллельно с командным органом 2 к входам И 28.

В индикаторе 6 верхнего уровня давления канал 5.1 подключен к входу записи первого элемента памяти 29, выход которого подключен к сигнализатору 30.

Канал 7.1 через второй элемент ИЛИ 31 подключен к входу записи второго элемента памяти 32, выход которого подключен к входу сброса элемента памяти 29.

Параллельно с выходом И 27 канал 5.1 через первый элемент ИЛИ 33 подключен к входу сброса элемента памяти 32.

К входам ИЛИ 31 параллельно с каналом 7.1 подключены:

- выход И 34, к входам которого подключены каналы 13.1 и 13.3;

- выход И 35, к входам которого подключены каналы 14.1 и 14.3;

- выход И 36, к входам которого подключены каналы 15.1 и 15.3.

В блоке 8 тревожной сигнализации в первом канале сигнализации канал 3.1 параллельно с каналом 7.1 (через ИЛИ 31) подключен к входам И 37, выход которого подключен через элемент 38 задержки времени к сигнализатору 39.

Во втором канале сигнализации блока 8 канал 3.1 через элемент 40 задержки времени подключен к сигнализатору 41.

На выходе элемента задержки времени 38 предусмотрен канал 38.1 выдачи сигнала на блокировку работы ответственных потребителей при неисправности насосной станции.

При неисправности автоматического управления приводом 3 насоса в устройстве предусмотрен вариант дистанционного управления приводом.

Для этого выход переключателя 16 в положении 18 ДУ подключен параллельно с командным органом 1 через И 27 и ИЛИ 21 к входу записи элемента памяти 22, включающего привод 3 насоса, а параллельно с командным органом 2 через И 28 и ИЛИ 26 - к входу сброса элемента памяти 22 для остановки насоса.

Сигнал с выхода И 27 поступает через ИЛИ 33 на вход сброса элемента памяти 32.

Устройство работает следующим образом.

Ввод устройства в действие для автоматической работы осуществляется установкой переключателя 16 режимов работы в положение 17 (АУ).

Выход 17 поступает на вход И 19 включения привода насоса и на вход И 20 отключения привода насоса.

При закрытых управляющих клапанах питания потребителей 10, 11 и 12 и падении давления в гидравлическом канале за насосом до срабатывания реле 7 нижнего уровня давления сигнал с выхода реле 7 по каналу 7.1 поступает на второй вход И 19, а с выхода И 19 через ИЛИ 21 сигнал поступает на вход записи элемента памяти 22, включающего привод 3 насоса в работу.

Насос начинает закачивать рабочую жидкость в гидропневмоаккумулятор (пневмоцистерну) 9, повышая давление в гидравлическом канале за насосом. Когда это давление поднимется выше уровня срабатывания реле 7 нижнего уровня давления, сигнал по каналу 7.1 снимается с входа И 19 и входа записи элемента памяти 22.

После достижения давления в гидравлическом канале за насосом до срабатывания реле 5 верхнего уровня давления сигнал от реле 5 по каналу 5.1 поступает на второй вход И 20 и с его выхода через ИЛИ 26 - на вход сброса элемента памяти 22. Привод 3 насоса останавливается.

Одновременно сигнал по каналу 5.1 поступает в индикатор 6 давления, на вход записи элемента памяти 29, включающего сигнализатор 30. Сигнализатор 30 остается задействованным до тех пор, пока давление в гидравлическом канале за насосом не упадет ниже уровня срабатывания реле 7 нижнего уровня давления.

При этом от реле 7 сигнал по каналу 7.1, как описано выше, подается на включение привода насоса и через ИЛИ 31 на вход записи элемента памяти 32, с выхода которого подается сигнал на вход сброса элемента памяти 29. Сигнализатор 30 отключается.

Как описано выше, при срабатывании реле 5 верхнего уровня давления сигнал по каналу 5.1 поступает на остановку привода 3 насоса, на включение сигнализатора 30 и через ИЛИ 33 на вход сброса элемента памяти 32, сигнал с выхода которого ранее отключил сигнализатор 30.

Далее устройство работает в автоматическом режиме.

После включения в работу привода 3 по сигналу от реле 7 по каналу 7.1 сигнал о включении привода по каналу 3.1 одновременно с сигналом по каналу 7.1 поступает на вход И 37 в блоке 8 тревожной сигнализации, а сигнал с выхода И 37 поступает на вход элемента 38 задержки времени на включение тревожной сигнализации.

Задержка времени на включение тревожной сигнализации определяется величиной времени, необходимого для того, чтобы при нормальной работе насоса давление в общем трубопроводе успело повыситься выше уставки реле нижнего уровня давления.

Если за время, определенное уставкой элемента 38, сигнал по каналу 7.1 не снимется, с выхода элемента 38 сигнал поступает на сигнализатор 39.

У насоса могут быть ограничения по времени непрерывной работы.

Например, насос может поддерживать в магистрали давление выше уровня срабатывания реле 7 нижнего уровня давления, но расход жидкости для потребителей может быть слишком большим или в трубопроводе возникла утечка, препятствующая повышению в трубопроводе давления, до срабатывания реле 5 верхнего уровня давления. В любом случае непрерывная работа насоса более определенного времени свидетельствует о ненормальной работе насосной установки или ее потребителей.

Для сигнализации об этом в блоке 8 тревожной сигнализации сигнал о работе привода 3 насоса по каналу 3.1 поступает на вход элемента задержки времени 40, определяющем предельное разрешенное время непрерывной работы насоса. С выхода элемента 40 сигнал поступает на сигнализатор 41.

От насоса может получать рабочую жидкость любое количество потребителей с различным уровнем нижнего давления для каждого, гидравлические каналы которых отделены от насоса управляемыми запорными клапанами. На схеме изображены три канала управления 13, 14 и 15, отделенные клапанами 10, 11 и 12 соответственно.

Клапаны 10, 11 и 12 открываются воздействием по каналам управления 13.1, 14.1 и 15.1 соответственно.

В зависимости от требований по минимальному рабочему давлению, потребному для конкретного потребителя, в каналах 13, 14 и 15 установлены реле нижнего давления в каждом канале 13.2, 14.2 и 15.2 соответственно с выходными каналами сигнализации 13.3, 14.3 и 15.3.

Сигналы по каналам 13.3, 14.3 и 15.3 обеспечивают включение насоса при более высоком давлении по сравнению с сигналом от датчика 7 по каналу 7.1.

Каналы 13, 14 и 15 могут быть подключены при их работе к общему гидравлическому каналу за насосом поочередно или одновременно.

Предположим, что минимальное рабочее давление в канале 15 выше, чем в канале 14, а в канале 14 выше, чем в канале 13.

При подключении к насосу гидравлического канала 13 через управляемый клапан 10 от канала управления 13.1 сигнал от реле 13.2 нижнего давления в канале 13 поступает по каналу 13.3 параллельно с каналом 13.1 на входы И 25, на третьем входе которого присутствует сигнал с выхода 17 АУ переключателя 16.

С выхода И 25 сигнал через ИЛИ 21 поступает на вход записи элемента памяти 22, включая в работу привод 3 насоса ранее снижения давления в гидравлическом канале до уставки реле 7. Остановка насоса происходит от реле 5, как было описано ранее.

Аналогично система работает при подключении гидравлических каналов 14 и 15 одновременно с каналом 13 или по отдельности.

Соответственно, при подключении к насосу канала 13 сигнализатор 30 отключается по сигналам от каналов 13.1 и 13.3 (сигнал 13.1 - работает канал 13, сигнал 13.3 - нижний уровень давления в канале 13) через И 34, ИЛИ 31 и элемент памяти 32 (подается сигнал на вход сброса элемента памяти 29, поддерживающего во включенном состоянии сигнализатор 30).

Аналогично включается и отключается сигнализатор 30 при подключении каналов 14 и 15 одновременно с каналом 13 или по отдельности.

Так как уровень срабатывания реле давления 13.2, 14.2 и 15.2 выше, чем уровень срабатывания реле 7, при работе любого из каналов 13, 14 или 15 включение привода 3 насоса производится от И 25, И 24 или И 23 соответственно.

Если работа какого-либо потребителя (или нескольких потребителей в разных каналах управления) критична к нижнему уровню давления в соответствующем канале, работа этих потребителей может быть блокирована сигналом 38.1, появляющимся на выходе реле задержки времени 38 в блоке тревожной сигнализации, до повышения давления в этом канале выше уровня срабатывания соответствующего реле давления.

Соответственно через И 37 ко входу реле задержки времени 38 могут быть подключены выходы И 34, И 35 и И 36.

При неисправности схемы автоматического управления насосной установкой привод 3 насоса может быть включен и остановлен дистанционно.

Для этого переключатель 16 устанавливается в положение 18 (ДУ); выход переключателя в этом положении подключен к входам И 27 и И 28, подготавливая их к работе.

При включении командного органа 1 сигнал с выхода И 27 через ИЛИ 21 поступает на вход записи элемента памяти 22, а с его выхода на привод 3 насоса, включая привод в работу.

При включении командного органа 2 сигнал с выхода И 28 через ИЛИ 26 поступает на вход сброса элемента памяти 22, снимая с выхода элемента 22 сигнал на включение привода 3 насоса.

С выхода И 27 сигнал через ИЛИ 33 поступает также на вход сброса элемента памяти 32, тем самым подготавливая к работе элемент памяти 29.

При повышении давления за насосом до уровня срабатывания реле 5 сигнал по каналу 5.1 поступает на вход записи элемента памяти 29, включающего сигнализатор 30. Включением органа 2 привод останавливается.

Изобретение относится к системам автоматического управления и контроля работы насосных установок. Устройство содержит органы пуска и остановки привода насоса, управляющее устройство привода, индикатор давления (ИД) и реле верхнего и нижнего уровней давления (УД), подключенные к управляющему устройству и ИД. ИД выполнен в виде оснащенного сигнализатором первого элемента памяти (ЭП), вход записи которого подключен к реле верхнего УД, и первого элемента ИЛИ, ко входам которого параллельно подключены командный орган пуска и реле верхнего УД. ИД снабжен дополнительно вторым ЭП, выход которого подключен к входу сброса первого ЭП, и вторым элементом ИЛИ, выход которого подключен к входу записи второго ЭП. Вход сброса второго ЭП подключен к выходу первого элемента ИЛИ. К входам второго элемента ИЛИ подключены параллельно датчик нижнего УД и выходы дополнительных элементов И по числу потребителей. К входам каждого дополнительного элемента И подключены параллельно сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего УД этого потребителя. В управляющем устройстве привода ко входам элемента ИЛИ, подключенного своим выходом к ЭП для включения привода насоса в работу, подключены параллельно с выходом элемента И, связанного своим входом с реле нижнего уровня давления, также выходы дополнительных элементов И по числу потребителей, к входам каждого из которых подключены параллельно выход положения "автоматическое управление" переключателя режимов работы насоса, сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего УД этого потребителя. Устройство дополнительно снабжено блоком тревожной сигнализации, содержащим два канала сигнализации, при этом в первом канале входной элемент И, ко входам которого параллельно подключены сигнал от реле нижнего УД и сигнал о включении привода насоса в работу, подключен своим выходом к первому сигнализатору через первый элемент задержки времени, а во втором канале второй сигнализатор подключен через второй элемент задержки времени к сигналу о включении привода насоса в работу. Изобретение направлено на повышение надежности и расширение функциональных возможностей устройства путем обеспечения автоматической работы устройства при подключении к насосной станции нескольких потребителей с различным уровнем минимального рабочего давления. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Устройство для автоматического контроля и управления насосной установкой, содержащее органы пуска и остановки привода насоса, управляющее устройство привода, индикатор давления и реле верхнего и нижнего уровней давления, подключенные к управляющему устройству и индикатору давления, при этом индикатор давления выполнен в виде оснащенного сигнализатором первого элемента памяти, вход записи которого подключен к реле верхнего уровня давления, и первого элемента ИЛИ, ко входам которого параллельно подключены командный орган пуска и реле верхнего уровня давления, отличающееся тем, что индикатор давления снабжен дополнительно вторым элементом памяти, выход которого подключен к входу сброса первого элемента памяти, и вторым элементом ИЛИ, выход которого подключен к входу записи второго элемента памяти, вход сброса второго элемента памяти подключен к выходу первого элемента ИЛИ, а к входам второго элемента ИЛИ подключены параллельно датчик нижнего уровня давления и выходы дополнительных элементов И по числу потребителей насосной установки, а к входам каждого дополнительного элемента И подключены параллельно сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего уровня давления этого потребителя; в управляющем устройстве привода, ко входам элемента ИЛИ, подключенного своим выходом к элементу памяти для включения привода насоса в работу, подключены параллельно с выходом элемента И, связанного своим входом с реле нижнего уровня давления, также выходы дополнительных элементов И по числу потребителей насосной установки, к входам каждого из которых подключены параллельно выход положения "автоматическое управление" переключателя режимов работы насоса, сигнал о работе конкретного потребителя и сигнал от реле нижнего уровня давления этого потребителя; устройство дополнительно снабжено блоком тревожной сигнализации, содержащим два канала сигнализации, при этом в первом канале входной элемент И, ко входам которого параллельно подключены сигнал от реле нижнего уровня давления и сигнал о включении привода насоса в работу, подключен своим выходом к первому сигнализатору через первый элемент задержки времени, а во втором канале второй сигнализатор подключен через второй элемент задержки времени к сигналу о включении привода насоса в работу.2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что в блоке тревожной сигнализации к входному элементу И могут быть подключены параллельно через элемент ИЛИ реле нижнего уровня давления всех потребителей насосной установки.