Система управления насосными агрегатами Советский патент 1988 года по МПК G05D16/20 

ы

CD

о:)

Изобретение относится к регулированию режима работы параллельно включенных насосных агрегатов и может найти применение преимущественно на сборно-разборных трубопроводах с насосными агрегатами, имеющими в качестве привода двигатель внутреннего сгорания, а также в различных отраслях народного хозяйства при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами.

Цель изобретения - повьшение надежности и расширение области применения .

На фиг.1 представлена блок-схема системы управления насосными агрегатами в составе одной насосной станции; на фиг.2 - схема установки насосных станций, состоящих из парал- лельно включенных насосных агрегатов в линии сборно-разборного трубопровода.

Система содержит параллельно включенные насосные агрегаты 1-1, 1-2, l-(n-l), 1-п, регуляторы 2 режима каждого насосного агрегата, датчики

3расхода, установленные на выходе каждого насосного агрегата, пульты

4управления работой каждого насос- ного агрегата и системой в целом, устройства 5 сравнения расходов в каждом насосном агрегате, источники

6 питания и развязывающие диоды 7.

Регулятор 2 режима каждого из на- сосньк агрегатов 1 состоит из датчиков 8 давления жидкости на выходе насосного агрегата, блока 9 сравнения давления жидкости со своим эадат чиком 10 давления, датчика 11 давле- ния жидкости на входе насосного агрегата, блока 12 сравнения давления жидкости со своим задатчиком 13 давления, логического блока 14, состоящего из логического элемента И 15 и логического элемента ИЛИ 16, развязывающих диодов 17, 18, прерывателя 19 сигналов, состоящего из логических элементов И 20 и 21, двухканального усилителя 22 мощности, привода 23, тахсгенератора 24, который расположен на одном валу с электродвигателем привода 23, порогового устройства 25, задатчика 26 частоты.

Пульт 4 управления работой каждо- го из п насосных агрегатов состоит НЗ кнопок 27 и 28 ручного управления /меньщением и .увеличением частоты вращения вала двигателя насосных агрегатов, тумблера 29 для задания ручного или автоматического режима работы насосного агрегата и насосной станции с параллельно включенными насосными агрегатами, электромагнитного реле 30 с нормально закрытым 30-1 и двумя нормально открытыми 30-2, 30-3 контактами, тумблера 31 для задания работы агрегата в режиме одиночной работы или в параллельном режиме с другими насосными агрегатами в составе одной насосной станции, электромагнитного реле 32 с двумя нормально открытыми контактами 32-1 и 32-2.

Устройство 5 сравнения расходов каждого насосного агрегата состоит из усилителей-формирователей 33 и 34 блока 35 вычитания частот и блока 36 согласования работы устройства 5 сравнения расходов с логическим блоком I4. К второму выходу устройства 5 сравнения расходов подключен указатель 37 расхода на каждом насосном агрегате. Насосные агрегаты установлены на параллельных участках трубопровода 38, подключенных к общему трубопроводу 39, по которому осуществляется перекачка жидкости с помощью насосных станций 40 (см.фиг.2) Каждый из блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости собран на двух операционных усилителях (не показаны).

В качестве датчиков 8 и 11 давления могут использоваться приборы из системы ГСП или приборы серии МДТ или ДМК на соответствующее давление.

Датчики 3 расхода турбинного или вихревого типа марок НОРД, ТДР, ВИР выбираются на соответствующие расходы в зависимости от диаметра трубопровода 38, в линии которого установлен насосный агрегат.

Усилители-формирователя 33 и 34, блок 35 вычитания частот и блок 36 согласования работы устройства 5 сравнения расходов с логическим блоком 14, а также пороговое устройство 25 собираются по известным схемам на серийно выпускаемых микросхемах.

Двухканальный усилитель 22 мощности в зависимости от типа выбранного привода 23 может быть собран на силовых транзисторах или электромагнитных реле в сочетании с транзисторами

В качестве тахогенератора 24 используется микродинамомашина ТГП-О,

выход которой хорошо согласуется с входом порогового устройства 25.

Система автоматического регулирования параллельно включенных насос- ных агрегатов работает следующим образом.

Система работает в следующих режимах: а) автоматическое регулирование п параллельно включенных насос- ных агрегатов на один трубопровод 39; б) ручное управление п насосными агрегатами при запуске, прогреве и выводе их .на заданный режим работы и работа на один трубопровод 39; в) работа насосной станции с одним агрегатом в автоматическом режиме и в режиме ручного управления.

При автоматическом регулировании работы параллельно включенных насос- ных агрегатов обеспечивается общий принцип регулирования режима работы насосных станций 40 таким образом, чтобы при равенстве расходов насосных агрегатов 1-1,..,,1-п давление на выходе насосной станции 40 не превышало заданного значения, определяемого прочностью трубопровода, а на входе насосных станций 40 не снижалось ниже заданного, определяемого требованиями бескавитационной работы насосов насосных агрегатов. В этом случае тумблер 29 должен быть разомкнут, а тумблер 31 - замкнут. При этом контакты 30-2 и 30-3 разомкнуты, а контакты 30-1 электромагнитного реле 30 и контакты 32-1 и 32-2 электромагнитного реле 32 замкнуты. Управляю- mjie команды по питанию от источника

6питания через развязьгеающий диод

7поступают к логическому блоку 14 через замкнутый контакт 30-1 и к устройству 5 сравнения расходов через замкнутый контакт 32-1, обеспечивая

их работу согласно функциональному назначению. На фиг.1 положение элементов изображено для этого режима. Регуляторы режима каждого насосного агрегата 1-1, 1-2, l-(n-l), 1-п поддерживают требуемый режим насосных агрегатов по сигналам датчиков 8 и 11 давления жидкости на входе и выходе из. насосных агрегатов, которые поступают на входы блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости. После сравнения сигналов датчиков 8 и 1 1 с сигналами задатчиков 10 и 13 разностные сигналы, соответствуюш 1е значениям, когда давление равно нулю.

вьш1е или ниже заданных значений, с, выходов блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости на выходе и входе насосного агрегата через логический блок 14 и прерыватель 19 сигналов поступают на двухкаскадный усилитель

22мощности и далее - на привод 23 регулятора, который перемещает регулирующий орган насосного агрегата (например рейку управления подачи топлива дизеля) до достижения требуемого значения регулируемого параметра.

При равенстве расходов жидкости через насосные агрегаты, измеряемых датчиками 3 расхода, входные сигналы устройств 5 сравнения расходов равны, а выходные сигналы равны нулю При отличии расхода на одном из насосных агрегатов, например на насосном агрегате 1-п, на первом и втором выходах устройства 5 сравнения (i-n)-ro насосного агрегата появляются сигналы рассогласования: на первом - сигнал, соответствующий 1 который поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 16 логического бло .ка 14 (1-п)-го насосного агрегата, а на втором - частотный сигнал, частота которого меньше на величину, пропорциональную уменьшению расхода на (1-п)-м насосном агрегате, который поступает на второй вход устройства 5 сравнения первого насосного агрегата. Сигнал с второго выхода устройства 5 сравнения расходов (1-п)-го насосно.го агрегата является разрешающей Командой для появления сигнала 1 на первом выходе устройства 5 сравнения расходов насосного агрегата 1-1. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 16 логического блока 14 и воздействует на привод

23через развязывающий диод 18, прерыватель 19 сигналов и усилитель 22 мощности,вызывая вращения привода 23 регулятора в сторону уменьшения расхода (1-1)-го насосного агрегата. Как только произошло уменьшение расхода на первом насосном агрегате, с второго выхода устройства 5 сравнения расходов первого насосного агрегата на второй вход устройства 5 сравнения, расходов (1-2)-го насосного агрегата поступа ет сигнал, соответствующий меньшему значению расхода, что приводит к уменьшению расхода (1-2)-го насосного агрегата, а

5137

затем аналогичным образом происходит уменьшение расхода на других насосных агрегатах.

Прерыватель 19 сигналов в этом случае работает следующим образом.

Как только на насосном агрегате привод начинает вращаться в сторону уменьшения расхода насосного агрегата, одновременно начинает вращаться связанный с приводом тахогенератор

24,что приводит к росту напряжения на его выходе. По превышении напряжением на выходе тахогенератора 24 величины опорного напряжения задатчика 26 срабатывает пороговое устройство

25,на выходе которого напряжение становится равным по величине О, что снимает разрешающий сигнал с входа схемы И 21 перерывателя 19 сигна- лов, запрещая тем самьм прохождение сигнала к приводу 23 регулятора от усчройства 5 сравнен1 я сигналов. Это вызывает остановку привода 23 и тахогенератора 24, исчезновение напряже- ния на выходе последнего и срабатывание порогового устройства 25 с появлением разрешающего сигнала на входе схемы И 21. Если к этому моменту значения расходов жидкости через насос- ные агрегаты не сравнялись, происходит повторное включение привода. Так происходит до тех пор, пока не уравняются расходы перекачиваемой жидкости на всех п насосных агрегатах. После уравнивания расходов перекачиваемой жидкости на всех п насосных агрегатах в системе производится сравнение заданных давлений на входе и выходе насосных агрегатов, установленных задатчиками 13 и 10, с фактическими давлениями в линиях трубопроводов 38, измеряемьк датчиками 11 и 8. Если при этом давление на входе насосных агрегатов вьппе заданного, а

на выходе - ниже заданного, то все п насосных агрегатов одновременно увеличивают давление на выходе за счет увеличения частоты вращения вала двигателя и, следовательно, насо- ta, что приводит к увеличению расходов одновременно всех п насосных ai- регатов и, следовательно, насосной станции 40. Таким образом, при автоматическом регулировании п параллельно включенных насосных агрегатов при их работе в составе насосной станции 40 на трубопровод 39 осуществляется автоматическое поддержание равенства.

0 5 Q

5

0

5

0

5

расходов насосных агрегатов и ограничение давлений на входе и выходе насосных агрегатов и насосной станции.

Дпя ручного управления п насосными агрегатами при запуске, прогреве, выводе их на заданный режим работы или в аварийных ситуациях контакты тумблера 29 необходимо замкнуть. В этом случае реле 30 включается и размыкается его контакт 30-1, а контакты 30-2 и 30-3 замыкаются. В результате отключается от линии питания логический блок 14. Одновременно от тумблера 29 пульта 4 управления работой насосного агрегата 1-1 через замкнутый контакт 32-2 автоматически поступает управляющая команда на включение реле 30 в пультах управления работой насосных агрегатов 1-2, l-(n-l) и 1-п, после чего система готова к ручному управлению насосными агрегатами. При нажатии кнопки 28 от источника 6 питания через развязывающий диод 7, замкнутые контакты кнопки 28 и замкнутые контакты 30-3 к логическому элементу И 20 прерывателя 19 сигналов поступает команда на увеличение частоты вращения вала двигателя первого насосного агрегата. При одновременном нажатии кнопки 28 на пультах 4 управления работой насосных агрегатов 1-1, 1-2, l-(n-l) и 1-п происходит увеличение частоты вращения двигателей и увеличение расхода одновременно у всех насосных агрегатов.

При нажатии кнопки 27 от источника 6 питания через развязывающий диод 7, замкнутую кнопку 27 и замкнутые контакты 30-2 к логическому элементу И 20 прерывателя 19 сигналов поступает команда на уменьшение частоты вращения вала двигателя первого насосного агрегата, а при одновременном нажатии кнопок 27 на пультах 4 управления работой насосных агрегатов 1-1, 1-2, 1-(п-1) и 1-п происходит уменьшение частоты вращения двигателей и уменьшение расхода одновременно у всех насосных агрегатов.

Для повьппения надежности работы системы в цепи между логическим блоком 14 и прерывателем 19 сигналов установлены развязывающие диоды 17 и 18.

Работа прерывателя 19 сигналов совместно с тахогенератором 24, пороговым устройством 25 и эадатчиком 26

частоты при этом аналогична описан- HQfi выше.

Прерыватель 19 сигналов как в режиме автоматического регулирования, так и в режиме ручного управления п насосными агрегатами обеспечивает их устойчивую работу без гидравлических ударов с таким повышением или уменьшением давления в трубопроводах 38 и 39, при которых обеспечивается надежная работа за счет исключения гидравлических ударов. Контроль за расходом жидкости насосных агрегатов при ручном управлении режимами их работы осуществляется с помощью указателей 37 расхода, подключенных к вторым выходам каждого из устройств 5 сравнения расходов насосных агрегатов .

При необходимости использования на трубопроводе для перекачки жидкости одного насосного агрегата последний электрически отсоединяется от остальных насосных агрегатов, для чего тумблер 31 размыкается. При этом реле 32 обесточивается и его контакты 32-1 и 32-2 размыкаются. За счет этого обесточивается устройство 5 сравнения расходов насосных агрегатов .

При работе одиночного насосного агрегата в автоматическом режиме тумблер 29 устанавливается в положение, когда его контакт разомкнут. Реле 30 при этом обесточивается, его контакты 30-1 замыкаются, а контакты 30-2 и 30-3 размыкаются. Управляющая команда по питанию от источника 6 питания через развязывающий диод 7, замкнутые контакты 30-1 поступают к логическому блоку 14. В этом случае регулятор 2 поддерживает требуемый режим насосного агрегата только по сигналам датчиков 8 и 11 давления жидкости на входе и выходе из насосного агрегата 1, как описано выше.

Для ручного управления насосным агрегатом тумблер 29 устанавливается в положение, при котором его контакты замкнуты. При этом срабатывает реле 30, его контакт 30-1 размыкается, а контакты 30-2 и 30-3 замыкаются. За счет размыкания контактов 30-1 обесточивается логический блок 14.

Увеличение и уменьшение частоты вращения вала двигателя, а следовательно, и расхода жидкости насосного агрегата I осуществляется нажатием

кнопок 27 и 28 так же, как и в случае работы п параллельно включенных насосных агрегатов при ручном управлении.

Таким образом, предлагаемая система автоматического регулирования параллельно включенных насосных агрегатов, снабженная дополнительными устройствами сравнения расходов и подключенными к источникам питания пультами управления работой каждого из п насосных агрегатов с ручным и автоматическим задатчиками режимов не только обеспечивает возможность работы неограниченного количества параллельно включенных агрегатов в автоматическом и ручном режимах управления, что необходимо осуществлять при запуске, прогреве и выводе их на заданный режим работы, а также при аварийных ситуациях, но и позволяет значительно повысить надежность системы за счет отключения в необходимые моменты управляющих команд по питанию с тех блоков, которые функционально не участвуют в работе при режиме ручного управления (логический блок 14, устройство 5 сравнения расходов).

Формула изобретения

Система управления насосными агрегатами, содержащая п каналов регулирования по числу насосных агрегатов, установленных на параллельных участках трубопровода, каждый канал регулирования содержит регулятор и датчик расхода жидкости в трубопроводе, выход датчика расхода жидкости первого канала регулирования подключен к первому входу устройства сравнения, связанного первым выходом с первым входом регулятора первого канала регулирования, а каждый регулятор включает в себя первый блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно датчика и задатчика давления жидкости на выходе соответствующего насосного агрегата, второй блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно датчика и .задатчика давления жидкости на входе соответствующего насосного агрегата, усилитель, мощности, подключенный выходом к входу привода насосного агрегата, тахогенератор, установленный на валу электродвигателя

фое

N

Изобретение относится к регулированию режима работы параллельно включенных насосных агрегатов и может применяться в системе сборно- разборных и стационарных магистральных трубопроводов для перекачки жидкостей. Целью изобретения является расширение области применения, повышение надежности системы. Для достижения указанной цели система снабжена дополнительными устройствами срав- неиия расходов, по числу параллельно включенных насосных агрегатов, параллельно подключенными к источникам питания, пультами управления работой каждого насосного агрегата с ручным и автоматическим э.адатчиками режимов работы, а прерыватель сигналов тахо- генератора в каждом регуляторе режима работы насосного агрегата установлен между усилителем мощности и логическим блоком. Предлагаемая система обеспечивает работу насосных агрегатов на один трубопровод с максимально возможной подачей. Применение изобретения позволит повысить коэффициент использования насосных агрегатов на сборно-разборных и стационарных магистральных трубопроводах. 2 ил. . (Л