Способ управления электроприводом башенной насосной установки Советский патент 1990 года по МПК G05D9/12 

Изобретение относится к автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах и комплексах, а также может быть применено для регулирования .уровня жидкостей, используемых для других нужд, и является усовершенствованием изобретения по авт. св. 1472881 по заявке 4181367/24 от 12.01.87 г.

Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет уменьшения влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе.

На чертеже показана структурная схема системы управления электроприводом башенной насосной установки

(БНУ), в качестве примера реализации способа управления.

Система управления электроприводом включает в себя измерительные преобразователи давления (ИПД) 1 и 2, . гидравлическое сопротивление 3 в, виде части нагнетательного трубопровода длиной 1, расположенного горизонтально, и вычислительное устройство 4. При этом ИПДГ предназначен для измерения давления в нагнетатель ном трубопроводе 3 в точке отбора аьления 1, а Wvi 2 - АЛЯ измерения потерь давления на участке 1-2 нагнетательного тру- Сопрово а 3сд

3

сд сп

К

Вычислительное управляющее устройство осуществляет включение электропривода БНУ при давлении в нагне- тateлbнoм трубопроводе, соответствующем фиксированной уставке, а отключение электропривода БНУ осуществляет при давлении в нагнетательном трубопроводе, соответствующем уставке, значение которой в отличие от предлагаемого в известном устройстве, где оно определяется однократно пос- ле завершения переходного процесса |в нагнетательном трубопроводе после включения электропривода БНУ, непре-, рывно корректируется в течение практически всего времени работы БНУ

при

+ и,

При

- П t)t-nn ° Ч

этом вычислительное управляющее устройство k может быть выполнено, например, на базе микропроцессорные комплектов «580, К589 и других с использованием различных алгоритмов реализации корректировочной зависимости. Для определения последней проведем анализ управления электроприводом k башенной насосной установки по давлению в нагнетательном трубопроводе и потери давления на участке нагнетательного трубопровода. Для этого дополнительно введем следующие обозначения:

Д(С), l/,c,d

установкой пос|ле ее включения; значения соотв|етст

венно коэффици

ента

5

0

5

Рл

h,()

ё

гидравлического трения, длины и диаметра нагнетательного трубопровода ;

-подача жидкости насосом в нагнетательный трубопровод;

-инерционный напор,

-плотность воды;

-ускорение свободного падения.

Размерность величин соответстзует системе СИ.

Запишем известную зависимость для момента отключения насоса Ј , пренебрегая инерционной ошибкой измерения h., так как считаем, что измерение проводится в установившемся режиме насосной установки после стабилизации подачи жидкости

(С.,)

fZ

hr().

(1)

30

Представим уравнение (1) в следующем виде

Изобретение относится к средствам автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах и комплексах, а также может быть применено для регулирования уровня жидкостей, используемых для других нужд, и является усовершенствованием известного способа, описанного в авт.св.СССР N1472881. Цель изобретения - повышение точности регулирования за счет уменьшения влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе. Для этого дополнительно измеряют величину потери давления в нагнетательном трубопроводе, текущее и установившееся в момент стабилизации подачи жидкости насосной установкой после включения ее, а отключение насоса производят при величине давления, скорректированном на поправочное значение, учитывающее изменение потерь давления в нагнетательном трубопроводе под действием различных дестабилизирующих факторов. 1 ил.

н

Макс

,н

мин

Рд( Ц

),hr(v,

-значения соответственно верхнего и нижнего уровней воды в водонапорной башне относительно точки отбора давлеь ния 1 на нагнетательном трубопроводе-,

-значение давления в нагнетательном трубопроводе в момент отключения электропривода БНУ-,

( D

л

Л t

nn

) - значения гидравлической ошибки измерения уровня воды в водонапорной башне соответственно в моменты включения и выключения электропривода БНУ и первое установив- иееся в момент ста- Ьилизации подачи . жидкости насосной

/ИНН

рд(ч fgH - -f sMV

f g(H „акс

(2)

Поскольку величина гидродинамической ошибки h г(Ј) при D С п + Спп,

.., 1.1

определяется в основное терями давления в нагнетательном трубопроводе 3. то можно записать следующее соотношение

по45

ь (« - 8 (О сРдСО

(з)

При этом потеря давления р

(г

на гидравлическом сопротивлении будет выражаться следующей формулой

50

.

(0

Тогда из уравнений (3) и (4) мож

но записать при

si I-I

1n + nn

следующее соотношение:

ЈЈllL

AC

const

(5)

Из соотношения (5) следует

йр п(п + d2na) М п + ЧСп„) (ч)

Откуда

ь гч ч - Р(ц)„

hr(4 -„р,г()

+ Спп ).

рр,г(С„ + ) -Др«(Дц) ЛР „(в„+ 4t nfl)

(6)

+ dp ft(u) 5dp tl«3n + )

(12)

ОЛ( n+ яп - PA( +

10

fg(H

- H

MHW

;

(7)

При Up „ () - Д1 12 ( С n + ) (12)

уравнение описывает корректировочную зависимость для определения

Запишем условие включения электро- уставки давления,соответствующей привода БНУ по аналогии с формулойверхнему уровню воды в водонапорной

башне и моменту отключения электропривода БНУ, предложенную в прототипе и приводимую ниже 20

р/1(Г1п + «п) +

(1)

н

мни

ьг(„).

(8)

Тогда подставляя Нммн из уравнения (8) и hr(n) из уравнения (7) в уравнение (2),получим

P/() +fghr( +

+ §(НмаКс Нмин

).

(13)

25Однако в общем случае и особенно

для БНУ с нагнетательным трубопроводом длиной свыше 1 км ) 5. ЛР Г2( Зп+ пг) и поскольку в большинстве случаев ЬГС2П) Т hr( Гп +

fg(H

Н,

f 8

макс -мин

р«С dpfl (я +аъ

) (Ц)

Т1 П

пп

).

Поскольку за время уровень воды в водонапорной башне практически, не успевает измениться, то по аналогии с формулой (1) можно записать

мин

Рд(п + t пп )

+ hr(0n

+ дО

пп

).

Решая совместно уравнения (8) и (10),получим

+ f g(H ма(кс - Н

Тогда момент включения электропривода БНУ определяют по фиксированной уставке давления в нагнетательном 50 трубопроводе рЛ(Г0) const, а момент выключения электропривода БНУ в

РА( ьп + ) .рд( t соответствии с корректировочной зависимостью (1) в вычислительном Л управляющем устройстве .

Подставляя h г( i „ + tnn) из Сравним моменты выключения элект- уравнения (.11) в уравнение (9),полу- .ропривода БНУ в предлагаемом техни- чим, ческом решении и в прототипе,для чего из уравнения (1) вычтем уравне- Рд(ч) - PA(Јn fghr(n ние (13)

hr(n+ nn ЬР( („)/о t- ПП

1575155

рр,г(С„ + ) -Др«(Дц) ЛР „(в„+ 4t nfl)

(6)

+ dp ft(u) 5dp tl«3n + )

(12)

ОЛ( n+ яп - PA( +

fg(H

- H

MHW

;

При Up „ () - Д1 12 ( С n + ) (12)

уравнение описывает корректи вочную зависимость для определени

(8)

+ §(НмаКс Нмин

).

(13)

25Однако в общем случае и особенно

для БНУ с нагнетательным трубопроводом длиной свыше 1 км ) 5. ЛР Г2( Зп+ пг) и поскольку в большинстве случаев ЬГС2П) Т hr( Гп +

30 + пп и не- превышает 0,10 0,15 м, то величиной

(9)

Р(,ь ( ()-4p ft(gu) 1 f8hrUn l4P|1(V впп )J

в формуле (12) можно пренебречь и записать уравнение (12) в следующем виде

40

45

х(Рд(Са + ) - РЛ(ГП);/ +

+ f g(H ма(кс - Н

мин

).

(и)

4р (С } .СРл( gn+ gnn) - Рл(п)3 Слр гМ - ZJP u(r, )3 , (15)

Л Ч Др, + /))пп У

В выражении (15) АР А V это Последнее поправочное значение среди ряда определяемых во время работы $НУ, при котором давление в нагнетаТаким образом, предложенный сп соб позволит повысить точность опре-. деления значения верхнего уровня соответственно момента отключения

тельном трубопроводе впервые достигло 10электропривода БНУ. Это, в свою оче| ли превысило сумму уставки давленияредь, предотвратит преждевременноэ

а отключение электропривода БНУ,выключение электропривода БНУ, сн

определяемую в соответствии с извест-зит число его включений и соответ;тЛым устройством в момент стабилиза-венно скорости пескования насосной

ции подачи жидкости насосной установ-15скважины и износа сайого насоса.

ки после включения ее, и значенияКроме того, дополнительное измерение

Pxi( ч) - Составляющая выражения (15)потери давления в нагнетательном

Рд( 2П+ ) - Р() представляеттоубопроводе позволит осуществить

собой первое установившееся значениетехнологическую защиту насоса от его

,Потери давления в нагнетательном тру-20незапуска (отключать электропривод

j Ьопроводе в момент стабилизации пода-БНУ при dpf2( (п+ /)Јлп ) 0) , а также

1 ни жидкости насосной установкой и

. для БНУ с длиной нагнетательного

Трубопровода свыше 1 км может составить 1 О s - О5 Па. Составляющая

ftp ,1(Гц) - ппрчггачj,--я--.-Г71 представ

Р ц( Ял + ЛVпп )

ляет собой относительное изменение потерь давления на гидравлическом сопротивлении в нагнетательном трубопроводе и соответственно на всем нагнетательном трубопроводе, вызванное случайными изменениями подачи насоса, даже в нормальных условиях эксплуатации при допустимых колебаниях напряжения Ь сети электропривода ЪНУ - 10 - 7,5% может составить +0,06. Тогда поправочное значение из выражения (15) при управлении электроприводом БНУ с нагнетательным трубопроводом длиной свыше 1 км монет достигнуть +(- -10Э- 18-Ю3 Па, что позволит предотвратить ошибку определения, значения верхнего уровня воды в водонапорной башне до 1-0,6 - 1,8 м при управлении электроприводом БНУ в соответствии с известным уст- оойством.

25

от разрыва нагнетательного трубопровода на участке от насоса до точек отбора давления, забивания нагнетательного трубопровода и оезкого ухудшения Q - Н характеристики насоса (отключать электропривод БНУ при ситуации характеризующемся

30

3р«(м) Д Р г()

7 О

Формула изобретен

35

,06),

и я

40

Способ управления электроприводом башенной насосной установки по авт. св. № 1 72881, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно измеряют значения потери давления в нагнетательном трубопроводе текущее и установившееся в момент стабилизации подачи жидкости не сосной установкой после включения ее, а отключение насосной установки произзо45 дят пр.и ранее определенном знач

давления, скорректированном на поправочное значение, определяемое выражения

энии

лз

p/V

рд(цп-м1 пп ) - рл(0п) СДР ft(gj + , /in .( Я + л0

Лр

7+

пп)

значения давления в нагнетательном трубо- J проводе соответственно в момент включения электропривода башенТаким образом, предложенный сп соб позволит повысить точность опре-. деления значения верхнего уровня соответственно момента отключения

от разрыва нагнетательного трубопровода на участке от насоса до точек отбора давления, забивания нагнетательного трубопровода и оезкого ухудшения Q - Н характеристики насоса (отключать электропривод БНУ при ситуации характеризующемся

3р«(м) Д Р г()

7 О

Формула изобретен

,06),

и я

Способ управления электроприводом башенной насосной установки по авт. св. № 1 72881, отличающийся тем, что, с целью повышения точности регулирования, дополнительно измеряют значения потери давления в нагнетательном трубопроводе текущее и установившееся в момент стабилизации подачи жидкости не сосной установкой после включения ее, а отключение насосной установки произзо45 дят пр.и ранее определенном знач

энии

давления, скорректированном на поправочное значение, определяемое выражения

лз

(0п) СДР ft(gj .( Я + л0

7+

пп)

ной насосной установки и первое установившее ся в момент стабигиза ции подачи жидкости на сосной установкой после ее включения)

т( V

P«(V лглп)

157515

значения потери давления на гидравлическом сопротивлении, включенном в нагнетательной трубопровод, соответственно текущее в момент отключения электропри- Q вода- башенной насосной установки и первое установившееся в момент стабилизации подачи жидкости насосной уста- jj

Q jj

п

ц

дС

пп

10 новкой после ее включеНИЯ)

соответственно моменты времени включения и выключения электропривода башенной насосной установки;

длительность гидравлического переходного процесса в нагнетател ь- ном трубопроводе при включении электропривода башенной насосной установки.

ч

L/