Способ автоматического регулирования расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки Советский патент 1992 года по МПК F04F1/18 

Изобретение относится к гидротранспорту, в частности к автоматическому регулированию эрлифтных гидротранспортных установок, может быть использовано при эксплуатации многоступенчатых установок и является усовершенствованием известного способа автоматического регулирования расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки, описанного в авт.св.Мг 687267.

В основном изобретении по авт.св.№ 687267 описан способ автоматического регулирования расхода сжатого воздуха путем формирования управляющего сигнала по перепаду давления на дросселях, установленных между сборным коллектором установки и камерами смешения ступеней, и коррекции его по давлению, измеряемому в сборном коллекторе.

Этот способ недостаточно надежен из- за отсутствия согласования режимов работы различных ступеней эрлифтной установки. В случае повышения уровня в

приемной емкости первой ступени ее производительность повышается, в то время как производительность второй ступени не меняется. В результате переполняется промежуточная приемная емкость между первой и второй ступенями. То же происходит в следующих ступенях установки - по мере повышения уровня предыдущей ступени переполняется следующая. Чтобы предотвратить переполнение, требуется увеличивать размеры промежуточных емкостей, что увеличивает стоимость реализации указанного спо.соба.

Цель изобретения - повышение надежности.

Поставленная цель достигается тем, что при реализации способа по авт.св.М; 687267 дополнительно измеряют уровень в приемной емкости первой ступени и по нему корректируют управляющие сигналы с учетом времени задержки потока.

Новым по отношению к прототипу является то, что управляющий сигнал дополнисг. С

;со

jho

8

ю

тельно корректируют с учетом уровня жидкости в приемной емкости первой ступени многоступенчатой эрлифтной установки, и для каждой ступени корректирующий сигнал задерживается на время транспортного запаздывания по отношению к предыдущей ступени.

Использование корректирующего сигнала, учитывающего уровень жидкости в приемной емкости первой ступени, позволяет согласовать статические режимы рабо- ты ступеней эрлифтной установки между собой по производительности, а задержка корректирующего сигнала для каждой последующей ступени на время транспортного запаздывания по отношению к предыдущей ступени позволяет согласовать переходные процессы при изменении режимов ступеней и тем самым повысить надежность, а также уменьшить стоимость реализации предлагаемого способа за счет уменьшения размеров промежуточных приемных емкостей последующих ступеней эрлифтной установки.

На фиг.1 изображена схема автоматического регулирования расхода сжатого воз- духа многоступенчатой эрлифтной установки, в которой реализуется предлагаемый способ; на фиг.2 изображен режим работы первой ступени установки; на фиг.З - режим работы второй и последующих сту- пеней установки при повышении уровня жидкости в приемной емкости первой ступени.

Схема автоматического регулирования расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки содержит систему 1 питания сжатым воздухом, сборный коллектор 2, трубопроводы 3-6 соответственно первой, второй и последующих ступеней, установленные на них дроссели 7 и 10 (ос- тальные дроссели не показаны), соединенные с этими дросселями регистраторы 8 и 11 перепада давления, регистраторы 9 и 12 давления в сборном коллекторе, регулирующие клапаны 13 и 15, регуляторы 14 и 16 соотношения,регистратор 17 давления в смесителе первой ступени и устройство 18 задержки. Аналогичные элементы третьей и последующих ступеней не показаны.

Способ автоматического регулирова- ния расхода сжатого воздуха осуществляют следующим образом. Сжатый воздух от системы 1 питания эрлифтов нагнетается в сборный коллектор 2, откуда он поступает по трубопроводам 3-6 в смесители всех сту- пеней установки. Измеряют перепад давления на дросселях 7 и 10 (и на остальных дросселях, не показанных на чертеже). В соответствии с известным для каждой конкретной установки диапазоном дополнител но измеряют давление сжатого воздуха сборном коллекторе 2 с учетом перепада - дросселях 7 и 10. Регистраторы 8 и 11 пер пада давления на дросселях 7 и 10 и регис раторы 9,12 давления в сборном коллектор преобразуют текущие значения этих пар метров в пропорциональные выходные си налы. Полученную таким образо информацию о параметрах сжатого возду подводят к регуляторам 14 и 16 соотнош ния, в которых фактическое соотношени указанных параметров сравнивают с з, данным и пропорционально отклонени формируют управляющий сигнал регулир ющего воздействия на регулирующие кл, паны 13 и 15. При стабильном режим воздухоснабжения со стороны системы питания сжатым воздухом расход воздух каждой ступенью на заданном уровне I соответствии с установленным на регулятс ре соотношением) поддерживают по пер паду давления на дросселе 7 (или 10 дл второй ступени) с коррекцией по давленик в сборном коллекторе 2. В случае отклож ния режима системы 1 питания эрлифте сжатым воздухом, приводящего к повыше нию (понижению давления в сборном ко/ лекторе 2, одновременно пропорционально заданному соотношенш автоматически повышается (понижаете расход воздуха всеми ступенями, что спс собствует восстановлению давления в сбор ном коллекторе 2 и предотвращав нарушение режима работы эрлифтной устг новки.

При изменениях уровня жидкости в при емной емкости первой ступени описанна система, реализующая способ по авт.св.4 787267, не реагирует на изменение режим установки, что приводит к переполнент приемных емкостей-сначала между перво и второй ступенями, а затем и остальны Система автоматического регулирования реализующая предлагаемый способ, ДОПОУ нена средствами для измерения уровня i задержки сигнала уровня на промежуто времени, равный транспортному запазды ванию по отношению к предыдущей ступе ни.

Предлагаемый способ корректирует ре жим работы установки при изменении уров ня в приемной емкости первой ступен следующим образом. В случае увеличени притока жидкости в приемную емкость пер вой ступени уровень перемещается из точк а в точку б (фиг.2). Это вызывает повы шение производительности первой ступе ни,следовательно, увеличивается и прито во вторую ступень. Уровень в ней долже

повыситься до значения, определяемого точкой б на фиг.З, что может привести к переполнению емкости.

Между уровнем жидкости в приемной емкости и давлением в трубопроводе 3 после регулирующего клапана 13 существует однозначная статистическая и динамическая зависимость. Поэтому для измерения уровня жидкости достаточно измерять давление в трубопроводе 3 после регулирующего клапана 13.

С регистратора 17 сигнал, пропорциональный уровню, поступает на устройство 18 временной задержки. Время задержки равно времени запаздывания первой ступени. Регулятор 16 формирует сигнал регулирующего воздействия на регулирующий клапан 15 второй ступени следующим образом. Вычисляется приращение расхода сжатого воздуха, соответствующее точке в - его величина определяется из экспериментальных или расчетных характеристик эрлифта - и увеличивается на эту величину расход сжатого воздуха через вторую ступень. При нормальных условиях эксплуатации эта поправка прямо пропорциональна уровню жидкости в приемной емкости первой ступени и введение ее в регулирующее воздействие сводится к сложению с сигналом, поступающим на регулирующий клапан в основном способе по авт.св.№ 787267.

Таким образом, изменение производительности ступени, обусловленное изменением расхода сжатого воздуха на величину AQs, эквивалентно изменению производительности, обусловленному изменением уровня, и в результате производительность ступени повышается, а уровень остается неизменным, и приемная емкость не переполняется.

Приток жидкости в приемную емкость второй ступени увеличивается не сразу после повышения уровня жидкости в первой ступени, а через промежуток времени, равный транспортному запаздыванию по отношению к первой ступени. Следовательно, и корректирующий сигнал следует подавать с таким же запаздыванием. Если время транспортного запаздывания 1-й ступени равно тз а 2-й ступени T3t 2 и т.д..задержка корректирующего сигнала для второй ступени , для третьей ступени - Т2 Тз1+Тз2, для четвертой ступени Тз Тз1+Тз2+Тзз и т.д.

Таким образом, корректирующий сигнал уровня проходит по системе параллельно с повышением уровня по всем ступеням.

Для каждой эрлифтной установки существует своя зависимость между расходом

сжатого воздуха, уровнем и производительностью, а транспортное запаздывание зависит от длины подъемной трубы и скорости движения гидросмеси. Например, 1-я сту- пень многоступенчатого эрлифтного водоотлива шахты Красноармейская имеет рабочую точку со следующими номинальными параметрами:

-расход воздуха м3/ мин; - производительность м/ч;

-уровень жидкости в приемной емкости м,

При повышении уровня на 1 м производительность повышается на 3 м ч. Высота

подъема 200 м, длина подъемной трубы 275 м, скорость движения гидросмеси 494 м/с, следовательно, транспортное запаздывание 275/4,,6 с. Параметры 2-й ступени такие же. При повышении уровня на 1 м

производительность 2-й ступени повышается также на Зм3/ч, но этого можно достичь и за счет увеличения расхода воздуха на 2,5 м3/мин. Таким образом, коэффициент пропорциональности для корректирующего

воздействия равен отношению изменения расхода воздуха к изменению уровня, эквивалентного этому изменению расхода по производительности: ,,5. Задержка корректирующего сигнала для второй

ступени 51,6 с.т. Для 3-й ступени (ее параметры такие же, как и у 1-й и 2-й ступеней) коэффициент пропорциональности такой же, а задержка корректирующего сигнала 103,2 с. Для 4-й ступени задержка 154,8 с, и

т.д. для остальных ступеней.

Устройство для реализации способа может быть выполнено с использованием следующих приборов и средств автоматизации: - дроссель/ нормальная диафрагма - камерная диафрагма типа ДКБ или ДК+6(Авто- матические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие под ред.Б.Д.Кошарского Л.: Машиностроение, 1976, с.71);

- регулирующий клапан - исполнительный механизм типа МЭОБ (там же, с.259);

-регистратор давления - датчик давления, манометр типа завода Тепло- контроль, г.Казань (там же, с.ЗЗ);

- регистратор перепада давления - диф- ференциальный манометр типа ДМ Ивано- Франковского приборостроительного комбината;

-регулятор импульсный типа РБИ Ива- но-Франковского приборостроительного

завода;

-устройство временной задержки, например типа БПЗ-2, комплектуемое по заказу с аналоговой машиной м.

Предлагаемый способ регулирования расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки п,о сравнению с основным изобретением по авт.св.М; 687267 позволяет повысить надежность установки путем согласования режимов работы отдельных ступеней за счет коррекции управляющего воздействия по уровню жидкости в приемной емкости первой ступени и введения задержки на время транспортного запаздывания по отношению к предыдущей ступени. Кроме того, способ позволяет уменьшить стоимость реализации за счет уменьшения размеров приемной емкости промежуточных ступеней, так как основное назначение эрлифтных многоступенчатых установок - откачка воды из глубоких шахт, где стоимость монтажа и эксплуатации всего подземного оборудования значительно

больше, чем на поверхности. Особенно этс характерно для такого крупногабаритной оборудования, как приемные емкости про межуточных ступеней эрлифтной установки В то же время все устройства системы авто матического регулирования могут разме щаться на поверхности.

Формула изобретения Способ автоматического регулировании расхода сжатого воздуха многоступенчатое эрлифтной установки по авт.св.№ 687267 отличающийся тем, что, с цельк повышения надежности и экономичность работы устройства, дополнительно измеря ют уровень жидкости в приемной емкость первой ступени и корректируют по нему уп равляющие сигналы с учетом времени за паздывания сигнала.

Изобретение относится к гидротранспорту, в частности к автоматическому регулированию эрлифтных гидротранспортных установок, может быть использовано при эксплуатации многоступенчатых установок и является усовершенствованием известного способа автоматического регулирования расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки, описанного в а.с № 687267. Целью изобретения является повышение надежности и экономичности работы установки. Поставленная цель достигается тем, что дополнительно измеряют уровень в приемной емкости первой ступени и по нему корректируют управляющие сигналы регулирующего воздействия второй и всех следующих ступеней с учетом времени запаздывания потока. 1 с.п.ф-лы, 3 ил.

„ К CMtfus fjt/0 пвроой ступени

°. .„ч

«,«.,

I

I/, I

| ЛХ.

...

tf регулятору треть tit ступени

X yc/npou(mdi/ ЗвЗержм четбершей с тупен и

1Л. V

Jb)i,4.rl V«