Способ управления эрлифтом Советский патент 1989 года по МПК F04F1/18 

1ио-э

Изобретение позволяет повысить КПД эрлифта. В зависимости от давления в смесителе 2 определяют оптимальное значение расхода воздуха (В) в тракте 4. Изменением положения рабочего органа регулятора 5 добиваются равенства текущего и оптимального значений расхода В. При этом в качестве текущего значения используют мгновенное значение расхода В на выходе из тракта 4 в смеситель 2. Для получения мгновенного значения расхода В в модели 16, принимающей сигналы давлений на входе и выходе тракта 4 и положения регулятора 5, решают задачу нестационарного движения В в тракте 4. 1 ил.

j;:

к

149

Изобретение относится к насосо- строению и мажет быть использовано в системах управления эрлифтами газо- шпакоудаления твердотопливных ТЗС„

Цель изобретения - повьппение КПД эрлифта путем учета нестационарности режима работы.

На чертеже показана принципиальная схема эрлифта и устройства, pea- лизуюгдего способ управления эрлифтом

Эрлифт содержит подъемного трубу 1, в нижней части которой расположен смеситель 2 с подающей трубой 3 и трактом 4 подачи воздуха, на кото- ром установлен регулятор 5, в верхней части - воздухоотделитель 6, а Смеситель 2 расположен в зуютфе 7.

Устройство для осуществления способа управления эрлифтом состоит из датчика 8 давления в смесителе 2, регистратора 9, датчика 1 О и регистратора I1 положения рабочего органа регулятора 5, датчика 12 и регистратора 13 температуры воздуха в тракте 4,,датчика 14 и регистратора 15 давления рабочего тела. Выходы регистраторов 9, 11, 13 и 15 подключены к входам модели 16 неустановившегося движения воздуха в тракте 4, Выход регистратора 9 через оптимизатор 17 режимов работы эрлифта подключен к первому входу регулятора 18 расхода воздуха, к второму входу которого подключен выход модели 16. Выход ре- гулятора 18 через блок 19 управления подключен к исполнительному механизму 20 регулятора 5.

Устройство работает следующим образом.

Транспортируемая гидросмесь (например, золошлаковая) поступает в зумпф 7 и оттуда по подающей трубе 3 в смеситель 2„ В смеситель 2 через регулятор 5 по тракту 4 подают ежа- тый воздух. Образовавшаяся в смесителе 2 гидровоздушная смесь транспортируется по подъемной трубе 1 в воздухоотделитель 6, где гидросмесь отделяется от воздуха и транспортирует ся далее по назначению (например, на золоотвал)о

RT 1 - 1-1 -2fd их - 0;

Р;н(2)

(Ml - „,.,). -I,.- (р; - р..,,. .j. IMJ....,

(м; - м,„ ). 4- (f,- - ) - ix. о,

t+i

Измеряют давление в смесителе 2 датчиком 8, положение (например, угол поворота oi) регулятора 5 - датчиком 10, температуру t рабочего тела в тракте 4 - датчиком 12 и давление Р воздуха перед трактом 4 - датчиком 14, Сигналы от датчиков 8, 10, 12 и 14 поступают соответственно на регистраторы 9, II, 13 и 15, где преобразуются в пропорциональные унифицированные сигналы, которые постзт1ают на модель 16.

Модель 16 неустановившегося движения рабочего тела в тракте 4 построена на основании дифференциальных уравнений неустановившегося изотермического движения газа с дозвуковой скоростью в трубопроводе

RT 9М , ЭР „. f 9х 9F

(1)

М

р

71

где М - массовый расход воздуха в рассматриваемом сечении трубопровода;

f - площадь сечения трубопровода диаметром d;

Р - среднее давление воздуха в сечении;

текущая координата вдоль тракта 4; время;

коэффициент Ларси; газовая постоянная;

X - А R

Т (273,15 + t) - абсолютная температура воздуха.

Решая систему (1) для случая неустановившегося изотермического движения рабочего тела с дозвуковой скоростью в тракте 4 подачи воздуха постоянного диаметра, получают систему конечно-разностных уравнений, в которой Дх НТЛо, а текущая координата длины тракта направлена по ходу движения воздуха к эрлифту:

М:

0.5 (М; М;./); М ;,, 0,5 (М; + М-, ); 0,5 (Р; 4 Р;., ); Р;, 0,5 (р Р,,,),

где М| и Р; значершя М и Р ке X в момент

мани о

tCМ:М

1 + 1

1-1

р.

значения М и Р в соседних точках X + + UXHX - соответственно в предыдущий момент времени о Модель 16 неустановившегося движения воздуха в тракте 4 состоит в решении методом итераций системы (2) в реальном масштабе времени для каждого участка тракта 4 с удовлетворением граничных условий на обоих концах участка. Весь тракт 4 при этом представлен состояп1им из ряда участв точ- ков и узлов, к которым примыкают уча- вре- стки: участок конечной длины, который разбивается на i-e расчетные точки,

Q узел с известным давлением, узел с известным расходом, узел с разветвлением, узел с местными потерями давления (местными сопротивлениями), К узлу с местными потерями давления

)5 относятся места движения воздуха через арматуру, места внезапного изменения скорости движения воздуха (диафрагмы, гаайбы), места изменения направления движения воздуха (коле20 ны, отводы).

Для участка конечной дпины значения М и Р в i-й расчетной точке определяются решением системы (2)

М; .. (М,, . М;,,. -J,- (Р,, - Р;,. ) - -,- ( .

.. .i5i-l5jil) ,х1;(3)

Р;., J

-55 Г,

1 2f

(М;,+ M,V, ) +

-рф-(Р,--, + Р,Ч, ) - -2fd

,(.L..%LM..u),J.

;- M+-I j

Ддя узлов с известными давления- РСМ и РП значения м определяют( .f

I

ся из системы (2) Шйми:

MC« MI--,

RT

f .-.-, -й--г см

+ Р.:.

М

;-и кф п iVi fd

Для узлов с местными потерями задвижки, вентили) и определяется

давления коэффициент гидравлическо- д положением арматуры, например для го сопротивления постоянен регулятора 5, коэффициент гидравли- const (диафрагмы, шайбы, колены, ческого сопротивления которого явля- отводы) и определяется только геомет- ется функцией угла поворота об « рической конфигурацией, или переме- |(вб). ,

ней во времени (-) (клапаны, Определяит значения М , и Р,,м:

55

Р- . -И

RT |м( I MJ

;j- - .

Р : + Р:

ЫЧ

i.l H

(4)

I

ся из системы (2)следующими выраже- Шйми:

см

+ Р.:.

(5)

)MH,

-Li Л Y

-QA,

(6)

(7)

:

i.l H

14955268

где fд - площадь сечения узла с i местными потерями,

-1 I.

М; -1-- -В + RTA-IClJsignCc),

А В J|- (Л,., н- Л ;„ ); С Д., - Л, ;

Начальные условия задаются либо при отсутствии расхода М j О, Р; Pq, где Рд - баррометрическое давление, либо при стационарном режиме работы трякта подачи воздуха по известному расходу М const следующими выражениями: если известно давление Р, то

КП -fT

А.

d

P.. лк7--р- м .

.i+. Ч «,- IM если, известно давление

Р

,-, f;

RT -ь YM AX;

.. .

В.модели 16 сигнал от регистратора 11, характеризующий положение (угол поворота) регулятора 5 е , преобразуется в реальном масштабе времени в его коэффициент гидравлического сопротивления v (oL, определяются постоянные коэффициенты гидравлического сопротивления других лов с местными потерями, а затем по сигналам от регистраторов 9,13,-15, характеризующих параметры Pt,, t и , определяются в реальном масштабе времени согласно выражениям (З) - (6), (8) - (Ю) истинное мгновенное значение расхода воздуха,поступающего непосредственно в смеситель

IQP ОТ оптимизатора поступает на первый вход регулятора

2 М(,, сигнал, соответствующий кото-18, который по двум сигналам и

(8)

5

0

5

0

(10)

режу с выхода модели 16 поступает на второй вход регулятора 18.

Сигнал от регистратора 9, характеризующий РСИJ поступает также на оптимизатор 17 режимов работы эрлифта, в котором согл-асно зависимости

,)-J, (и)

Mofi q(Pc

)Kq(p,

СМ q СМ

где (Р) - минимальный удельный

расход воздуха при оптимальном режиме работы эрлифта по критерию , максимального КПД и данном давлении Р ; ) - коэффициент подачи эрлифта при оптимальном режиме работы по критерию максимального КПД и данном .давлении Р,

.JCgCl

см

см

5

0

5

ff

D ускорение свободного

падения;

эквивалентный диаметр

подъемной трубы 1, преобразуется в мгновенное требуемое значение расхода воздуха,поступающего непосредственно в смеси- тель Mjj . , обеспечивающее минимальный удельный расход на единицу транспортируемой гидросмеси при данном давлении о

Зависимости q(PcM) и Кд(Р.„), входящие в выражение (1), различны для разных классов эрлифтных установок и определяются экспериментально.

Сигнал М,

17

IQP ОТ оптимизатора поступает на первый вход регулятора

18, который по двум сигналам и

М, характеризующим оптимальное и текущее значения расходов воздуха, поступающего непосредственно в смеситель, регулирует режимы работы эрлифта, поддерживая их на оптимальном уровне по критерию максимального КПД.

Сигнал от регулятора 18 поступает через блок 19 управления на исполнительный механизм 20 регулятора 5, В случае, если значение истинного мгновенного расхода воздуха, поступающего непосредственно в смеситель 2, мёньгае (болыче) требуемого оптимального мгновенного значения, обеспечивающего минимальный удельный расход рабочего тела на единицу транспортируемой гидросмеси регулятор 18 отрабатывает разность сигналов и открывает (закрывает) регулятор 5 до тех пор, пока истинный расход воздуха не будет равняться

требуемому М

см

обеспечивая

Mopt- при этом его минимальный удельный

расход на единицу транспортируемой гидросмеси при данном давлении Р, т.е, оптимальный режим работы эрлифт- ной установки по критерию максимапьиф1445526 . 10

ного кпд при данной подаче (производительности) эрлифта.

Таким образом повьшшется КПД эрлифта и достоверность контроля за его режимами работы.

Формула изобретения Способ управления эрлифтом, включающий измерение параметра работы смесителя, формирование сигналов,соответствующих текущему и оптимальному значениям расхода воздуха, сравнение их между собой и в зависимости от рассогласования регулирование расхода воздуха путем изменения положения рабочего органа регулятора в тракте подачи воздуха, отличающийся тем, что, с целью повьппе- ния КПД эрлифта путем учета нестационарности режима работы, измеряют гидравлические сопротивления участков тракта подачи воздуха, давление на его входе, положение рабочего органа регулятора, по полученным значениям формируют сигнал, пропорциональный расходу воздуха на выходе из тракта подачи, и используют его в качестве текущего значения расхода

воздуха.