Способ управления насосной станцией Советский патент 1991 года по МПК F04D15/00 

Изобретение относится к насосостроению и может быть использовано в системах управления насосными станциями насосные агрегаты которых подключены парал лельно к общему напорному трубопроводу

Цель изобретения - повышение надежности и экономичности работы станции путем увеличения точности поддержания технологического параметра и уменьшения количества включений и отключений насо сов

На фиг.1 показана схема устройства м равления насосной станцией, реализучлд ч данный способ упрарлг-ния; нч фн 2 - Гр,г

менты Н Q диаграмм иллюстрирующие данный способ управления.

Насосная станция (фиг.1) содержит группу насосов (блок 1), параллельно соеди печных к общему напорному коллектору че рез обратные клапаны, блок 2 контропч текущего значения контролируемого техно- ло ического параметра (например, датчик .. аналоговым выходом), блок 3 сравнения ю- кущего значения контролируемого тс-хнг in гического парамртра со средним чрнием за ЗНАЧИМЫЙ предшестчуыщги п;л;4 пежуток (блок 3 опгедргпрт ч-ч j чие контролируемого т& : {опрг 1ч р

,00

-N

00 ICO

параметра, соответствующее установившемуся (рабочему) режиму, т.е. значение контролируемого технологического параметра, соответствующее точкам А, В, С, Д, Е и т.д. (характеристики 11 и 21 характеризуют воз- можные положения характеристик 1 и 2 при наличии утечек), блок 4 вычисления среднего значения контролируемого технологического параметра за заданный промежуток времени, блок 5 фиксации мгновенных зна- чений контролируемого технологического параметра, блок 6 контроля состояния (работы) насосов, блок 7 задания расчетных или опытных величин диапазонов изменения контролируемого параметра AI, 61, Az, 6 и Дз или дополнительных уставок, ограничивающих диапазон Д блок 8 сравнения установившегося значения контролируемого технологического параметра с граничными значениями (расчетных или опытных) вели- чин диапазонов его изменения AI и Дз (или с заданными дополнительными уставками), блок 9 формирования промежуточных (вторичных) уставок включения и выключения насосов, блок 10 аварийной сигнализации, блок 1 i выдержки времени, блок 12 сравнения текущего значения контролируемого технологического параметра со сформированными в блоке 9 устлзками, блок 13 задания и счета времени, блок 14 формирования управляющего сигнала, блок 15 управления, блок 1G задания первичных уставок включе ния и выключения насосов (первичные уставки задаются согласно известному способу), блок 17 сравнения текущего зна- чения контролируемого технологического параметра с первичными уставками включения и выключения насосов и блок 18 временной блокировки включения и выключения насосов.

Соединение элементов схемы показано на фиг.1.

Способ управления насосной станцией осуществляется следующим образом

Сет ь предваоительно заполняется откачиваемой жидкостью с помощью вспомогательного насоса и в ней поддерживается заданное давление последним за счет функционирования локальной системы автома- тики. При включении потребителя и соответствующем увеличении подзчи вспомогательного насоса до заданной величины локальная система автоматизации включает первый основной насос (порядок включения и выключения насосов устанавливается по времени выработки) и включает в работу систему автоматики насосной станции С этого момента Слоки i, 6 непрерыннп к..и

тролируют заданный технологический параметр и работу насосов (работает - не работает) при функционировании хотя бы одного насоса. Через данные блоком 13 интервалы времени блок 5 фиксирует показания датчиков блока 2 и по истечении заданного блоком 13 времени блок 4 вычисляет среднее значение контролируемого технологического параметра за заданный промежуток времени. Блок 3 сравнивает текущее значение контролируемого технологического параметра с его средним значением, вычисленным блоком 4. Если они отличаются друг от друга на величину, большую заданной, повторно определяют среднее значение контролируемого технологического параметра и сравнивают его с текущим значением. Это продолжают до тех пор, пока абсолютное значение разности между сравниваемыми величинами не 6/дет меньше заданного. В этом случае по имеющемуся установившемуся значению контролируемого технологического параметра осуществляется формирование вторичной установки включения и выключения очередною насоса. Далее алгоритм автоматического управления насосной станцией может бить задан в трех вариантах.

вариант - количественное сочетание работающих основных насосов с характеристикой X обслуживает одно единственное количественное сочетание потребителей с характеристикой П (фиг.2э).

В этом случае прибавлением к установившемуся значению контролируемого технологического параметра (оно может соответствовать, например, рабочей точке А) величины Д А + Д (Д1 - возможные нетехнологические колебания контролируемого параметра, например, за счет колебаний уровня откачиваемой жидкости в ее источнике, напряжения питающей сети и т.д.; А - возможные нетехнологические фиктивные отклонения контролируемого параметра из- за погрешности датчиков) или вычитанием от нею блок 9 определяет дополнительные вторичные уставки включения и выключения насосов и выдает их в блок 12. Последний непрерывно сравнивает текущее значение контролируемого технологического параметра, выдаваемое блоком 2 с выработанными блоком 9 установками. Если в результате сравнения текущее значение контролируемого технологического параметра станет больше верхней или меньше нижней заданных вторичных уставок, блок 14 формирует сигнал на включение второго или выключение работающего (первого) насоса. Одтко иыртСотрнный блоком 14 сигнал реализовывается блоком 15 только тогда, кот да с момента осуществления последнего переходного режима истечет заданное в блоке 18 время. Если же одновременно включились или выключились несколько потребителей, время настройки блока 18 истекло, режим совместной работы функционирующего насоса и потребителей не установился, не сформировалась вторичная уставка на включение второго или выключение работающего насоса, а текущее значение контролируемого параметра достигло верхнего или нижнего уровня первичных уставок, предварительно заданных в блоке 16, то по данным блока 17, непрерывно сравнивающего эти параметры,блок 14 подает сигнал на включение второго или выключение работающего насоса.

Таким образом, включается трети насос или выключается второй и т д После включения всех работоспособных насосов вторичная уставка, выработанная блоком 9 и предназначенная для включения очеред- нога(не имеющегося или неработоспособного) насоса, используется в качестве аварийной. При достижении текущего значения контролируемого параметра уровни этой уставки во время работы всех работоспособных насосов блок 14 формирует сигнал Порыв трубопровода. Последний реализовывается блоком 10. При этом одновременно с подачей аварийного сигнала включается блок 11 отсчета времени, настроенный на определенную временную установку. Если до истечения заданного в блоке 11 времени текущее значение контролируемого технологического параметра достигнет уровня первичной уставки очередного включения, то блок 14 по выходному сигналу блока Сформирует команду на аварийное выключение насосной станции и останов блока 11 отсчета времени (в этом случае снятие сигнала Порыв трубопровода осуществляется вручную). Если до истечения заданного о блоке 11 времени суммарная подача уменьшится и текущее значение контролируемого параметр станет выше уровня нижней вторичной уставки и ниже уровня верхней, то блок 14 снимает с блока 10 аварийный сигнал Порыв трубопровода и останавливает (обнуляет показания) блок 11 отсчета времени. Если же до истечения ладанного в блоке 11 времени режим совместной работы насосов и потребителей не изменится, то по истечении указанного времени блок 14 формирует сигнал на останов блока 11,снятие аварийного сигнала с блока 10 и аварийное выключение насосной станции.

li иариапт -каждое количественное гч четание работы основных насосов с характеристикой X обслуживает дна и более количественны сочетаний потребителей с

характеристиками ГН, П2 и Пз, причем заданы расчетные или опытные величины рано чих диапазонов изменения контролируемого технологического параметра Ai, /V и Аз (фиг. 26).

В этом случае в блоке В прореряется

попадает ли установившееся значение контролируемого технологического чраметра при заданном количестве рабо га1 -.,...,их сон (их работа контропируогся блоюм 0)

определенное блоком 3, на расчетные или опытные граничные рабочий диапазоны, например Ai и Ач или в нерабочие диапазоны (5i и62 изменения контролируемою гехнспо- гимеского параметра, заданные п блоке 7

или нет. Если оно попэдчет п упомянутые граничные диапазоны, то блок 9 формирует соответственно уставку выключения работающего или включения второго насоса и выдает их п блок 12 Если оно попадает в

нерабочие диапазоны 5i и & (они т о-ко задаются и блоке 7). то включается блока 11 отсчета времени и подается блоком 10 ana рнинни сигнап Порыв трубопрг иода . Рели в те,ение времени, заданного о блоке 11

изменится подача работающих насосов, то с блока 10 снимается аварийный сигнал, останавливается блок 11 отсчета времени, опять выявляется установившийся режим, и алгоритм повторяется. Если в течение этого

времени режимы работы насосов и потребителей не изменяются, то по его истечении блок 14 формирует сигнал на аварийное выключение блоком 15 насосной станции (блока 1) и выключение блока 11. Формирование

вторичных уставок на включение третьего, выключение второго и т д. насосов осуществляется аналогично.

Далее рключение и выключение насосов осуществляются так же. как при I варианте

III вариант - каждое количественное сочетание работы основных насосов с характеристикой X обслуживает два и более количественных сочетаний потребителей с характеристиками Пт, П и Пз, причем между

граничными расчетными или опытными рабочими диапазонами AI и Аз изменения контролируемого технологического параметра заданы две дополнительные усгапки опре деляющие диапазон при попадании оабочей точки в который формирование управляющего сигнала не осуществляется (фиг. 26) В этом случае в блоке 3 проверяется, выходиi ли установившееся значение контролируемого технологического сартмлгра

при имеющемся количестве работающих насосов за пределы диапазона изменения контролируемого параметра Л1 ограниченного дополнительными уставками, задаваемые в блок 7. Если оно выходит за пределы указанного диапазона изменения контролируемого технологического параметра при заданном числе насосов, то блок 9 формирует соответственно уставки на включение второго или выключение работающего насосов. При этом диапазон Л может быть задан для каждого количественного сочетания работы насосов индивидуально. Формирование вторичных уставок на включение третьего, выключение второго и т.д. насосов осуществляется аналогично. После формирования соответствующих уставок в блоке 9 включение и выключение насосов осуществляется так же. как при I варианте. Во II и III вариантах соответственно формирование уставок на включение осуществляется каждый раз при попадании установившегося значения контролируемого технологического параметра в граничные рабочие диапазоны Ai и Дз или при выходе его за пределы диапазона по новой.

Для насосных станций, в которых одни количественные сочетания совместной работы насосов обслуживают по одному количественному сочетанию потребителей, а другие по два и-более, I вариант может использоваться в сочетании со II и III вариантами.

Таким образом, при реализации предлагаемого способа автоматического управления насосной станцией значительно сокращаются колебания давления на выходе насосной станции и уменьшается требуемый для включения и выключения насосов диапазон изменения контролируемого технологического параметра, что повышает экономичность и надежность автоматизации работы насосной станции.

При этом высокая надежность подачи сигналов управления обеспечивается также за счет дублирования первичными уставками функций промежуточных (вторичных) уставок включения и выключения и за счет задания величины времени блокировки подачи сигналов управления, равной максимальной длительности переходных процессов в напорных коммуникациях насосной станции, определяемой экспериментальным путем.

Формула изобретения

1.Способ управления насосной станцией, включающий измерение технологического параметра, сравнение его с заданными уставками, блокировку сигналов управления на заданный интервал времени после включения или отключения насоса, определение сочетания подключенных потребителей и в зависимоси от него изменение режима работы насосной станции путем включения или отключения насосов с изменяемой очередностью, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности и экономичности работы станции путем увеличения точности поддержания технологического параметра и уменьшения количества включений и отключений насосов, определяют осредненное значение технологического параметра на заданном интервале

времени и определяют разность между ос- редненным и текущим значениями технологического параметра, сравнивают абсолютную величину этой разности с ее заданным значением, при этом сигналы на включение или отключение насосов формируют в зависимости от величины рассогласования технологического параметра с заданными уставками при абсолютной величине разности большей ее заданного значения, при

меньшей разности формируют дополнительные уставки в зависимости от текущего значения технологического параметра и величины его возможных нетехнологических изменений, а сигналы на включение и отключение насосов формируют по результатам сравнения с дополнительными уставками.

2.Способ по п.1,отличающийся тем, что сравнивают текущее значение технологического параметра с границами рабочих диапазонов, соответствующих числу работающих насосов и сочетаниям подключенных потребителей, а дополнительные уставки формируют при попадании в соответствующий рабочий диапазон.

Изобретение позволяет повысить из дежность и экономичность работы станции путем увеличения точности поддержания технологического параметра и умен шения количества включений и отключений насосов. Измеряют технологический параметр сравнивают его с заданными уставками и блокируют сигналы управления на зэдан2 ный итервал времени мосле вкь,;,. отключения насосов При этом опр . осредненноа значение IPXHCJUOI и г ,- параметра на заданном интервале гфег -ч н и определяют разность между этим и ru , щим значениями технологи-leci-ото T--,I мефа Сравнивают абсолютную воли1, згой разности с се зад жним . Формирование cm налоь нл включив л - отключение насосов осуществляют п симости от величины рассогласо т шч нологического параметра с отданными уставками при абсолютной ПРЛГЧШЮ pn-l о сти бопьи)еи заданного зн;. ениг я меньшей разности формируют i ГРЛЬНЫС устазки в ча игимогти от , г, значения те ногогичоского г рлг- р ПиТ и R личины его v iiefoxnom ,мгски- изменений Сигнчпч на вк/.ючение и отклю чрпие насосо ч этом спучае формируют по результатам сравнения с дополнительней i уставь arm 1 з п 41 лы 2 ил W