Устройство для управления погружной насосной установкой Советский патент 1987 года по МПК F04B49/00 

Изобретение относится к регулированию насосных установок.

Известно устройство для управления погружной насосной установкой, содержащее датчик уровня, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, первый тактовый генератор и задатчик, подключенный к вычислительному блоку и к блоку сравнения 1.

Однако устройство не обеспечивает требуемой эксплуатационной надежности.

Целью изобретения является повышение эксплуатационной надежности.

Указанная цель достигается тем, что устройство для управления погружной насосной установкой, содержащее датчик уровня, вычислительный блок, блок сравнения, блок управления, первый тактовый генератор и задатчик, подключенный к вычислительному блоку и к блоку сравнения, дополнительно содержит первый и второй счетчики, триггер, индикатор, коммутатор, второй тактовый генератор и последовательно соединенные блок компараторов, дешифратор и блок управления датчиком, подключенный к блоку сравнения, к первому тактовому генератору и к датчику, связанному с коммутатором, подключенным к счетчикам и к второму тактовому генератору и связанным с вычислительным блоком, причем первый тактовый генератор подключен к счетчикам, блок сравнения подключен вхо10

15

20

25

Коммутатор 12 предназначен для подключения первого 8 и второго 9 счетчиков к первому тактовому генератору 6 и для подключения второго тактового генератора 13 к вычислительному блоку 3 по сигналам приемника датчика 2 уровня. Коммутатор 12 представляет собой двухразрядный счетчик и дешифратор его состояний с тремя выходами.

Первый и второй счетчики 8 и 9 предназначены для подсчета импульсов первого тактового генератора 6. Первый счетчик 8 подсчитывает количество импульсов, пришедших за время прохождения акустического сигнала от приемника датчика 2 уровня до репера и обратно. Второй счетчик 9 подсчитывает количество импульсов за время прохождения сигнала от приемника датчика 2 уровня до измеряемой поверхности и обратно. Первый и второй счетчики 8 и 9 представляют собой двоично-десятичные, счетчики на четыре десятичных разряда.

Вычислительный блок 3 (фиг. 3-5) предназначен для преобразования двоично- десятичных кодов, находящихся на выходах первого и второго счетчиков 8 и 9 и задат- чика 7 начальных величин. Вычислительный блок построен на двоично-десятичных умножителях скоростей (фиг. 5) и двоично- десятичном реверсивном счетчике. Функционирует вычислительный блок под управлением тактовых импульсов второго тактодами к вычислительному блоку и триггеру, зо вого генератора 13 (фиг. 2). а выходом - к блоку компараторов, последний подключен к задатчику и к блоку управления, связанному с триггером, а индикатор подключен к вычислительному блоку. На фиг. 1 представлена блок-схема предлагаемого устройства; на фиг. 2 - схема 35 вычитания реализуется с помощью паралБлок 4 сравнения предназначен для определения разности между двоично-десятичным кодом, находящимся на выходе вычислительного блока 3 и на выходе за- датчика 7 начальных величин. Операция

второго тактового генератора; на фиг. 3 - блок-схема вычислительного блока; на фиг. 4 - диаграмма, на которой показаны последовательности входных импульсов вычислительного блока; на фиг. 5 - схема двоично-десятичного умножителя скорости, входящего в состав вычислительного блока; на фиг. 6 -- схема блока компараторов и блока дешифраторов; на фиг. 7 - схема блока управления датчиком.

40

лельного сумматора с последовательным переносом, на вход которого подается прямой код уменьшаемого и дополнительный код вычитаемого. Блок сравнения производит вычитание из кода, находящегося на выходе вычислительного блока, кода, находящегося на выходе задатчика начальных величин, если задан режим накопления жидкости, и наборот, если задан режим отбора. Блок 14 компараторов сравнивает двоУстройство для управления погружной 45 ично-десятичный код, установленный на

насосной установкой 1, содержит датчик 2 уровня, вычислительный блок 3, блок 4 сравнения, блок 5 управления, первый тактовый генератор 6, задатчик 7, первый 8 и второй 9 счетчики, триггер 10, индикатор

выходе блока 4 сравнения, с двоично-десятичными кодами на выходе задатчика 7 начальных величин, которые соответствуют выбранным эталонным разностям измеряемого уровня и заданного предела. Блок 14

11, коммутатор 12, второй тактовый гене- компараторов содержит число компараторов,

равное количеству эталонных разностей измеряемого уровня и заданного (фиг. 6). Дешифратор 15 предназначен для преобразования кода с выхода блока 14 ком- 55 параторов в код с весом «1 (фиг. 6).

Блок 16 управления датчиком предназначен для выдачи управляющих сигналов акустическому преобразователю датчика 2

ратор 13 и последовательно соединенные блок 14 компараторов, дешифратор 15 и блок 16 управления датчиком.

Датчик 2 уровня состоит из акустического преобразователя и приемника акустических сигналов, отраженных от репера, установленного в скважине, и от измеряемой поверхности.

Коммутатор 12 предназначен для подключения первого 8 и второго 9 счетчиков к первому тактовому генератору 6 и для подключения второго тактового генератора 13 к вычислительному блоку 3 по сигналам приемника датчика 2 уровня. Коммутатор 12 представляет собой двухразрядный счетчик и дешифратор его состояний с тремя выходами.

Первый и второй счетчики 8 и 9 предназначены для подсчета импульсов первого тактового генератора 6. Первый счетчик 8 подсчитывает количество импульсов, пришедших за время прохождения акустического сигнала от приемника датчика 2 уровня до репера и обратно. Второй счетчик 9 подсчитывает количество импульсов за время прохождения сигнала от приемника датчика 2 уровня до измеряемой поверхности и обратно. Первый и второй счетчики 8 и 9 представляют собой двоично-десятичные, счетчики на четыре десятичных разряда.

Вычислительный блок 3 (фиг. 3-5) предназначен для преобразования двоично- десятичных кодов, находящихся на выходах первого и второго счетчиков 8 и 9 и задат- чика 7 начальных величин. Вычислительный блок построен на двоично-десятичных умножителях скоростей (фиг. 5) и двоично- десятичном реверсивном счетчике. Функционирует вычислительный блок под управлением тактовых импульсов второго тактового генератора 13 (фиг. 2). вычитания реализуется с помощью паралБлок 4 сравнения предназначен для определения разности между двоично-десятичным кодом, находящимся на выходе вычислительного блока 3 и на выходе за- датчика 7 начальных величин. Операция

лельного сумматора с последовательным переносом, на вход которого подается прямой код уменьшаемого и дополнительный код вычитаемого. Блок сравнения производит вычитание из кода, находящегося на выходе вычислительного блока, кода, находящегося на выходе задатчика начальных величин, если задан режим накопления жидкости, и наборот, если задан режим отбора. Блок 14 компараторов сравнивает двоично-десятичный код, установленный на

выходе блока 4 сравнения, с двоично-десятичными кодами на выходе задатчика 7 начальных величин, которые соответствуют выбранным эталонным разностям измеряемого уровня и заданного предела. Блок 14

компараторов содержит число компараторов,

уровня и блоку 4 сравнения и представляет собой делитель частоты (фиг. 7), управляемый кодом с выхода дешифратора 15. Период измерений Ти зависит от кода на выходе дешифратора 15. Время подачи управляющего сигнала Tg на блок 4 сравнения устанавливается постоянным, причем TB Тр-(-Тлр , где Тр - время прохождения звукового сигнала от акустического преобразователя до измеряемой поверхности и обного на расстоянии Кот приемника

датчика уровня 2; ti, - время прохождения звукового

импульса до измеряемого уровня. После отключения первого и второго счетчиков 8 и 9 от первого тактового генератора 6 коммутатор 12 разрешает прохождение тактовых импульсов от второго тактового генератора 13 на вход вычислительного блока 3. На входах вычислительного

ратно до приемника, Тпр - время преобра- 10 блока 3 присутствуют двоичные представ- зования кодов вычислительным блоком 3. ления чисел Nf , N/.., I. Величина Е устанавливается с помош,ью задатчика 7 начальных величин. Под управлением тактоЗадатчик 7 начальных величин предназначен для задания в двоично-десятичной форме следующих чисел: Lp - расстояние до репера; Ьцалс- верхний уровень; Ьмин- нижний уровень; дЬэт.,- эталонные разности замеренного и заданного уровней.

Блок 5 управления предназначен для выдачи сигналов на включение и отключение насосной установки 1.

Индикатор 11 предназначен для индикации результата вычислений вычислительного блока 3 в десятичной системе.

Устройство работает следующим образом.

15

вых импульсов вычислительный блок 3 преобразует двоичные коды, присутствующие на его входах, таким образом, что на выходе его будет двоично-десятичное представление числа L щ , где L - расстояние до измеряемого уровня.

nocjie окончания преобразования кодов 20 вычислительным блоком 3 по сигналу от блока 16 управления датчиком блок 4 сравнения определяет разность:

ЛЬ (L-L,

25

ма.лс)

если происходит накопление жидкости в скважине или

Блок 16 управления датчиком возбуждает акустический излучатель датчика 2 уровня. Звуковой импульс преобразуется приемником датчика 2 уровня в электрический. С выхода датчика электрический зо сли производится откачка жидкости.

A,L (Ьммч -L),

сигнал поступает на вход коммутатора 12, который через свои выходы разрешает прохождение импульсов от первого тактового генератора 6 на счетные входы первого и второго счетчиков 8 и 9. Электрический

- уровень жидкости в скважине при накоплении; LMI - уровень жидкости в скважине при отборе.

Значения . и LMMH задаются с помощью задатчика 7 начальных величин. Ре- импульс, появляющийся на выходе датчи- 35 жим работы (откачка, накопление) зада- ка 2 после прихода звукового импульса, от- ется триггером 10, запоминающим режим раженного от репера, поступает на вход коммутатора 12. Это приводит к тому, что на выходе коммутатора 12, подключенном к разрешающему входу первого счетчика 8, исчезнет сигнал и на счетный вход первого счетчика 8 перестанут поступать импульсы от первого тактового генератора 6. При поступлении звукового импульса, отраженного от измеряе.мой поверхности, исчезнет

сигнал на разрешающем входе второго счет- 45 которых выполняется условие: чика 9. На выходе первого счетчика 8 в этот момент будет присутствовать двоично-деработы насосной установки по сигналам блока управления.

Блок 14 компараторов производит сравнение разности ДЬ, установленной на выходе блока 4 сравнения, с эталонными разностями ЛЬэт, дЬэтг , ...,ДЬэтп , установленными на выходе задатчика 7 начальных величин. После операции сравнения сигналы появятся на выходах компараторов, для

.

сятичное представление числа: Nf 2te-fr,

а на выХ|Оде второго счетчика 9 - двоично-десятичное представление числа:

NL 2tb-fr,

где fp - частота тактовых импульсов;

tg - время прохождения звукового импульса до репера, установленного на расстоянии Кот приемника

датчика уровня 2; ti, - время прохождения звукового

импульса до измеряемого уровня. После отключения первого и второго счетчиков 8 и 9 от первого тактового генератора 6 коммутатор 12 разрешает прохождение тактовых импульсов от второго тактового генератора 13 на вход вычислительного блока 3. На входах вычислительного

вых импульсов вычислительный блок 3 преобразует двоичные коды, присутствующие на его входах, таким образом, что на выходе его будет двоично-десятичное представление числа L щ , где L - расстояние до измеряемого уровня.

nocjie окончания преобразования кодов вычислительным блоком 3 по сигналу от блока 16 управления датчиком блок 4 сравнения определяет разность:

ЛЬ (L-L,

ма.лс)

25

если происходит накопление жидкости в скважине или

зо сли производится откачка жидкости.

оизводится откач

A,L (Ьммч -L),

Значения . и LMMH задаются с помощью задатчика 7 начальных величин. Ре- жим работы (откачка, накопление) зада- ется триггером 10, запоминающим режим

работы насосной установки по сигналам блока управления.

Блок 14 компараторов производит сравнение разности ДЬ, установленной на выходе блока 4 сравнения, с эталонными разностями ЛЬэт, дЬэтг , ...,ДЬэтп , установленными на выходе задатчика 7 начальных величин. После операции сравнения сигналы появятся на выходах компараторов, для

которых выполняется условие:

.

Двоичный код с выхода блока 14 компараторов декодируется дешифратором 15, каждый выход которого соответствует тервалу д Ljid,ALaT(;.t-i Сигнал появится на том выходе дешифратора 15, который соответствует интервалу, покрывающему разность ,лЬ замеренного и заданного уровней.

Приняв сигнал с одного из выходов де- щифратора 15, блок 16 управления датчиком уровня выдает сигнал на очередное измерение расстояния через промежуток

времени, зависящий от разности между измеренным и заданным уровнем. Интервал времени до выдачи команды для следующего измерения уменьшается при сокращении расстояния от заданного уровня до измеренного.

Если разность измеряемого уровня и заданного уровня меньше самой маленькой величины ЛЬэт(., то блок 14 компараторов выдает сигнал блоку 5 управления насосной установкой, который включит насосную установку 1, если до этого был режим накопления, или отключит ее, если до этого был режим отбора.

От коммутатору Фиг. 2

Длительность работы датчика 2 уровня с момента подачи сигнала с выхода дешифратора 15 до момента отключения датчика 2 уровня задается предварительно оператором и в процессе работы устройства не меняется.

Таким образом, введение в устройство первого и второго счетчиков, триггера, индикатора, коммутатора, второго тактового генератора и последовательно соединенных блока компараторов, дешифратора и блока управления датчиком позволяет повысить эксплуатационную надежность -устройства за счет изменения частоты посылки сигналов датчиком в зависимости от расстояния от заданного уровня до измеренного.

От второзо счетчикаff

От бтороео

тактового гетратора13

IISLZJEEz r

1

первого cf}emtjuf a8

/ I, и

PUB.

OatMKa jL

Кеяяу/б

fas. б

блту5

I

от deiuucppamopa 15 Фиг. 7