ЭЛЕКТРОГИДРАВЛИЧЕСКОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ РЕГУЛИРОВАНИЯ ДАВЛЕНИЯ Советский патент 1969 года по МПК G05B19/02 F15B15/00 

Устройство предназначено для автоматического регулирования давления на насосных перекачивающих станциях магистральных трубопроводов, преимущественно нефте- и иродуктопроводов, работающих в подпорном режиме. Устройства автоматического регулирования давления для магистральных трубопроводов, содержащие регулирующие блоки с задатчиками давления входа и выхода, селективный блок выдачи сигнала регулирующего воздействия и регулирующий орган, известны. К недостаткам известных устройств следует отнести большие гидравлические потери при недостаточной точности в процессе регулирования и непрерывную работу маслонасосной установки, приводящую к повышенному расходу электроэнергии. Предлол енное устройство отличается тем, что, с целью повышения точности регулирования, уменьшения расхода электроэнергии и увеличения срока службы маслонасосной установки, шток регулирующего органа через блок жесткой нелинейной обратной связи соединен .0 дросселем переменного сечения сливной лиНИИ гидросистемы исполнительного механизма; выходной канал выносного дифференциального датчика соединен с входным каналом электронного блока, выходной канал которого соединен с одним из входных каналов селективного блока; входные каналы блока управления соединены с соответствующими выходными каналами селективного блока, а выходной канал блока управления соединен с магнитным пускателем двигателя маслонасосной установки. На фиг. 1 приведена схема предложенного устройства; на фиг. 2 - регулирующий блок; на фиг. 3 - селективный блок; на фиг. 4 - блок уиравления; на фиг. 5 - нелинейная зависимость между скоростью пере.мещения и положением регулирующего золотника; на фиг. 6-движение волны давления; на фиг. 7- изменение величины импульса при изменении крутизны фронта движущейся волны давления; на фиг. 8 - изменение давления нри остановке одного насосного агрегата. Устройство состоит из датчиков давления входа 1 и выхода 2, регулирующих блоков с задатчиками давления входа 3 и выхода 4, селективного блока 5, выносного дифференциального датчика 6 с выносным электронным блоком 7, блока управления 8, неуравновешенного регулирующего органа 9, например поворотной дроссельной заслонки, с поршневым гидравлическим исполнительным механизмом W, управляемым от трехпозиционного электромагнитного золотника //, маслонасосиой установки 12 для питания исполнительного механизма и устройства нелинейной ооратной связи 13.

Устройство осуществляет скоростной (астатический) релейный закон регулирования с регулируемой зоной нечувствительности, который формируется в каждом из двух регулирующих блоков (см. фиг. 2).

Выходной потенциометр датчика давления 14 и потенциометр задатчика 15 образуют измерительную мостовую схему, питаемую от источника стабилизированного напряжения. Напряжение рассогласования воздействует на вход собранного на кремниевых триодах усилителя постоянного тока 16 с коэффициентом усиления К. К выходу усилителя через согласующие каскады 17 и 18 с регулируемыми коэффициентами передачи /Ci и Kz подключены два триггера Шмитта 19 и 20 с постоянными порогами срабатывания. При опрокидывании триггера 19 или 20 появляется сигнал Ui (закрытие регулирующего органа) иа одном выходе регулирующего блока или U (открытие регулирующего органа) на другом выходе блока. Разделение сигнала рассогласования по закону достигается применением в указанных двух параллельных каналах после усилителя триодов разного типа проводимости (р-п-р и я-р-п). Раздельная регулировка верхней и нижней границ зоны нечувствительности осуществляется изменением коэффициентов передачи Ki и Kz. Если оба триггера не опрокидываются, это означает, что величина электрического сигнала рассогласования не превышает установленной зоны нечувствительности, и сигналы отсутствуют иа обоих выходах регулирующего блока. Наличие регулируемой зоны нечувствительности повышает устойчивость системы и устраняет влияние малых пульсаций регулируемого давления.

Сигналы с регулирующих блоков поступают на селективный блок 5 (см. фиг. 3). Причем сигналы, требующие закрытия заслоики, проходят беспрепятственно с обоих регулирующих блоков через ячейку «ИЛН 21 на вход блока управления, который выдает соответствующую команду на включение электромагнитного золотника, управляющего поршневым гидравлическим исполптельным механизмом.

Сигнал закрытия от регулирующего блока 4, попадая на вход ячейки «ИЛН 21, одновременно воздействует на правый вход триггера 22. Последний перебрасывается в состояние, при котором с его правого выхода постуггает сигнал на ячейку «Н 23, запрещающий прохождение сигнала на открытие с регулирующего блока 3. Таким образом, сигнал закрытия, поступающий от регулирующего блока 4, перебрасывает триггер 22 в состояние, при котором система ведет регулирование только но давлению выхода, так как одновременно запрещается сигнал открытия от регулирующего блока 5. Аналогично, сигнал закрытия от регулирующего блока, воздействуя на левый вход триггера 22, перебрасывает последний в состояние, при котором система

ведет регулирование только по давленшо входа.

Сигналы открытия от обоих регулирующих блоков (при отсутствии запрета, налагаемого ячейками «Н 23 и 24) проходят блок управления через ячейку «ИЛН 25 п воздействуют на электромагнитный золотник. Таким образом, схема селективного блока обеспечивает регулирование двух параметров (давлений

входа и выхода) при подключении двух регуляторов релейного действия к одному регулирующему органу.

Появляющиеся на входе блока управления (см. фиг. 4) сигналы закрытия или открытия

с выхода селективного блока воздействуют на соответствующий каскад 26 или 27 управления одиим из двух электромагнитов золотника, включая золотник соответственно на закрытие или открытие. Одновременно любой из эгих

сигналов поступает на входной канал элемента «ИЛИ 28 и, воздействуя на левый вход триггера 29, перебрасывает последний в состояние, при котором с его выхода выдается сигнал, воздействующий на каскад 30 управления двигателем маслонасоса и включающий этот двигатель. Маслонасосная установка остается включенной в течение всего времени регулирования. После завершения процесса регулирования, когда регулируемое давление возвращается в зону нечувствительности (исчезли сигналы открытия и закрытия), схема coBLiaдения, состоящая из элементов «НЕ 31 и 32 и элемента «Н 33, выдает сигнал на включение реле времени 34. По истечении времени выдержки реле срабатывает и его выходной сигнал перебрасывает триггер 29 в исходное сосшяние, воздействуя на его правый вход. В результате маслонасосная установка отключается. Маслонасосная установка включена

всегда, если интервалы иоявления сигналов открытия и закрытия меньше установленной выдержки реле времени 34.

Таким образом, маслонасосная установка включается только при необходимости перемещения регулирующего органа и автоматически отключается по истечении выдержки времени после завершения процесса регулирования. Это исключает необходимость непрерывной круглосуточной работы маслонасосной

установки, увеличивая срок ее службы и сокращая расход электроэнергии.

Трехиозиционный золотник, управляющий поршневым гидравлическим механизмом, имеет два электромагнита. Включение одного

из электромагнитов переставляет золотник в положение, при котором исполнительный механизм начинает закрывать регулирующий орган. При включении другого электромагнита золотника регулирующий орган начинает открываться. При обесточивании обоих электромагнитов золотник занимает не 1тральное положение. В нейтральном положении золотника обе заполненные маслом полости гидроцилиндра поршневого исполнительного механизфиксируется в том положении, которое он занимал к моменту возврата золотника в нейтральное положение. Плотное занирание золотником обеих полостей гидроцилиндра обеснечивает быстрое гидравлическое торможение регулирующего органа с минимальным заназдыванием и обеспечивает фиксацию неуравновещенного в потоке регулирующего органа. Особенность устройства состоит в том, что в нем предусмотрена жесткая нелинейная обратная связь, устанавливающая нелинейную зависимость между скоростью перемещения и положением регулирующего органа. Такая зависимость может быть осуществлена, например, введением кинематической связи между щтоком регулирующего органа и дросселем с изменяющимся под действием этой связи сечением, установленным на сливной линии гидросистемы порщневого исполнительного механизма. Рассмотрим нелинейную зависимость V V(S) (см. фиг. 5), где V - скорость перемещения регулирующего органа; 5 - положение регулирующего органа. В положениях регулирующего органа, близких к открытому (малое значение 5), когда дросселирующее действие регулирующего органа невелико, скорость перемещения его V максимальна. По мере прикрытия регулирующего органа (увеличение 5) скорость его неремещения V уменьшается и в положениях, близких к закрытому, где дросселирующее действие велико, скорость неремещения регулинующего органа мала. Высокая скорость перемещения регулирующего органа в зоне слабого регулирования позволяет в номинальном режиме обеспечить минимальные потери энергни на регулирующем органе, уменьщить динамическую ощибку при регзлировании и увеличить пропускную способность трубопровода. Малая скорость прикрытия регулирующего органа в зоне сильного дросселирования позволяет уменьщить запаздывание в процессе регулирования. Нелинейная зависимость между скоростью регулирующего органа и его положением обеспечивает устойчивый процесс регулирования с минимальной динамической онгибкой. Особенностью предлагаемого устройства является также то, что кроме описанных местных элементов, расноложенных на регулируемой насосной станции, оно содержнт выносной 55 дифференциальный датчик давления со своим выносным электронным блоком. Датчик подключен к трубопроводу на удалении порядка 5 км от насосной станции в направлении нерекачки и соединен с местной частью устройства 0 линией связи. Измерительная схема дифференциального датчика зависит от скорости изменения давления в трубопроводе. Уровень сигнала, выда50нален скорости нарастания давления во фронте волны. На фиг. 6 нзображено движение волны давления от насосной перекачивающей станции 35 мимо выносного дифференциального датчика 36 с электронным блоком в сторону насосной регулируемой станции 37 в случае частичной или полной остановки насосны.х агрегатов. Величина импульса, выдаваемого измерительной схемой д 1фференциального датчика, меняется при изменении крутизны фронта движущейся волны давления (см. фиг. 7). Имнульс 38 соответствует фронту волны давления, вызванной остановкой одного насосного агрегата на насосной станции 35 (кривая 39). Импульс 40 соответствует фронту волны давления, вызванной остановкой всей насосной станции 35 (кривая 41). Выносной электронный блок дифференциального датчика выдает дискретные сигналы в зависимости от уровня импульсных снгналов измерительной схемы дифференциального датчика и посылает их в линию связи. Это позволяет различать наиболее сильные волновые возмущения, движущпеся по направлению к регулируемой станции с предварением по времени, и дает возможность местной части устройства своевременно реагировать на эти возмущения. Дискретный сигнал, соответствующнй волновому возмущению от остановки одного насосного агрегата на станцни 35, переданный по линии связи на станцню 37, подается на селектнвный блок и используется для предварительного прикрытия заслонки на заданный оптимальный угол. В результате давление АЯ на выходе регулируемой станции (см. фиг. 8) предварительно снижается. Через время Д (время движения волны от выносного датчика до регулируемой станции) быстрый рост давления на выходе станцни (начальный участок кривой 42} начинается не от максимального рабочего давления Япаб, э от давления, предварнтельно сниженного на величину ДЯ. Дальнейщий рост давления в набегающем возмущении постепенно прекращается и регулируемое давление остается в нределах зоны нечувствительности а. При дальнейщем росте давления (пунктирная часть кривой 43) местная часть устройства отрабатывает его без заметной динамической ошибки. Предмет изобретения Электрогидравлическое устройство для регулирования давления, напрнмер, для насосных перекачивающих станций магистральных трубопроводов, работающих в подпорном режиме, содержащее датчики давления входа и выхода, регллирующие блоки с задатчиками давления входа и выхода, селективный блок выбора регулирующих сигналов, порщневой гидравлический исполнительный механизм с

ыосной дифференциальный датчик с электронным блоком, установленный на трубонроводе на расстоянии от насосной станции, иозволяющем предварительно за-фиксировать нонижение или новышение давления в трубопроводе, блок жесткой нелинейной обратной связи и блок управления, отличающееся тем, что, с целью повышения точности регулирования, уменьшения расхода электроэнергии и увеличения срока службы маслонасосной установки, шток регулирующего органа через блок жесткой нелинейиой обратной связи соединен

с дросселем неременного сечения сливной линии гидросистемы исиолнительного механизма; выходной канал выносного дифференциального датчика соединен с входным каналом

электронного блока, выходной канал которого соединен с одним нз входных каналов селективного блока; входные каналы блока управления соединены с соответствующими выходными каналами селективного блока, а выходной канал блока управления соединен с магнитным пускателем двигателя маслонасосной установки.

Линия связи

и,

Д-; 23

33

аг.5

33

fuz.l

fuz.B

fuz-8