Регулятор давления жидкости для насосной станции Советский патент 1976 года по МПК G05D16/20 

Изобретение относится к автоматизации насосных станций и предназначено для автоматического регулирования режима работы насосной станции в системе иолевых магистральных трубопроводов, работающих по схеме из «насоса в насос.

Известны регуляторы давления жидкости на входе и выходе насосных станций 1. Такие регуляторы осуществляют регулирование режима работы насосных станций за счет дросселирования потока перекачиваемой жидкости и для повышения быстродействия системы имеют выносной дифференциальный датчик давления, а также блок нелинейной жесткой обратной связи.

Наличие выносного дифференциального датчика давления длинной линии связи (до 5 км) и введение в систему дополнительных устройств для расшифровки сигналов, поступающих от этого датчика, снижает надежность; кроме того, не обеспечивается высокая точность и устойчивость системы при регулировании заданных параметров при различных возмущениях на трубопроводе.

Известен также регулятор давления жидкости на входе и выходе насосной станции 2, осуществляющий регулирование режима работы насосной станции за счет изменения частоты вращения вала насосов и содержащий датчики и задатчики давления жидкости на

входе и выходе насосной станции, выходы которых подключены к входу блока управления, выходы которого подсоединены к входам логического устройства выбора сигналов, и усилитель мощности, соединенный с исполнительным механизмом.

Такая система при регулировании давления не позволяет учесть динамические свойства насосной станции, что приводит к снижению точности регулирования и нарущению устойчивости системы при некоторых видах возмущений перекачиваемой жидкости в трубопроводе.

Цель изобретения - повыщение точности регзлятора и его устойчивости при всех видах возмущений на трубопроводе.

Это достигается тем, что в предлагаемый регулятор давления жидкости для насосной станции введены тахогенератор, два усилителя с однополярными выходами, два логических элемента «И, два иороговых устройства, задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, причем тахогенератор установлен на залу электродвигателя исполнительного механизма и его обмотки подключены к входам первого и второго пороговых устройств, второй вход второго порогового устройства подключен к выходу задатчика скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, а выход - к первому входу первого логического элемента «II выход которого подключен к первому входу усилителя мощности, второй вход которого подключен к выходу второго логического элемента «И, нервый вход которого подсоединен к выходу первого порогового устройства, вход которого подключен к выходам усилителей с однополярными выходами, входы которых соединены с выходами блока управления, а вторые входы логических элементов «И подсоединены к выходам логического устройства выбора сигналов.

На чертеже показана блок-схема предлагаемого регулятора.

Регулятор содержит датчики 1 и 2 и задатчики 3 и 4 давления жидкости на входе и выходе насосной станции, блок унравления 5, логическое устройство 6 выбора сигналов, усилитель мощности 7, электродвигатель 8 исполнительного механизма, тахогенератор 9, насосную станцию 10, два усилителя 11 и 12 с однополярными выходами, первое пороговое устройство 13 с регулируемым порогом срабатывания, первый логический элемент «И 14, задатчик 15 скорости вращения электродвигателя 8 иcпoлнитeJ ьнoгo механизма, второе пороговое устройство 16, второй логический элемент «И 17.

Регулятор работает следующим образом.

Сигналы с датчиков давления 1 и 2 на входе и выходе насосной станции поступают в блок управления 5, где они сравниваются с сигналами соответствующих задатчиков 3 и 4. Блок управления 5 формирует трехпозиционный закон по каждому из регулируемых параметров.

В соответствии с этим на его выходе могут формироваться следующие сигналы по каждому регулируемому параметру: «Давление выще заданного, «Давление равно заданному, «Давление ниже заданного.

:Эти сигналы поступают на вход логического устройства 6 выбора сигналов, которое обеспечивает преимущественное прохождение через него тех сигналов, которые требуют снижения частоты вращения вала двигателя 8.

Выход логического устройства выбора сигналов, подключенный к логическому элементу «И 14, соответствует команде на уменьшение частоты вращения вала двигателя 8, а выход, подключенный к логическому элементу «И 17 - на увеличение частоты вращения вала двигателя 8.

Напряжение рассогласования, соответствующее понижению давления на входе насосной станции, от блока унравления 5 поступает на вход усилителя 12 с однополярным выходом, а напряжение рассогласования, соответствующее повышению давления на выходе насосной станции - на вход усилителя И с однополярным выходом. Выходные напряжения усилителей 11 и 12 поступают на один из выходов порогового устройства 13 с регулируемым порогом срабатывания. Когда давления на входе и выходе насосной станции равны заданным значениям и электродвигатель исполнительного механизма обесточен, напряжение на выходе тахогенератора 9 равно нулю. При этом на выходе порогового устройства 13 напряжение равно логической единице. За счет этого обеспечивается первоначальное прохождение сигнала через логический элемент «И 14, двухканальный усилитель мощности 7 и включение исполнительного

механизма.

При снижении давления жидкости на входе насосной станции на выходе блока управления 5 появляется напряжение рассогласования, пропорциональное разности напряжений

задатчика 3 и датчика 1.

Это напряжение через усилитель 12 подается на вход порогового устройства 13. Однако из-за отсутствия напряжения на втором входе порогового устройства, нодключенном

к тахогенератору 9, срабатывания его не происходит, и на выходе напряжение по-прежнему равно логической единице. Тахогенератор 9 начинает работать одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма за счет сигнала на уменьшение оборотов двигателя насосной станции от устройства 6 выбора сигналов. Этот сигнал проходит через логический элемент «И 14, двухканальный усилитель мощности 7 и включает

электродвигатель 8 исполнительного механизма, напряжение тахогенератора 9 при этом пропорционально скорости вращения электродвигателя 8 исполнительного механиз.ма.

Как только это напряжение сравняется с напряжением на выходе усилителя 12, на выходе элемента «И 14 напр.-Жение станет равно логическому нулю. Это воспрепятствует прохождению сигнала через логический элемент «И 14, так как на одно.м его входе напряжение стало равно нулю. Электродвигатель исполнительного механизма остановится, и напряжение тахогенератора станет равно нулю. Если к этому моменту давление на входе насосной станции не восстановилось, то произойдет повторное включение исполнительного механизма. Такое поочередное включение и выключение электродвигателя 8 исполнительного механизма происходит до тех пор,

пока давление на входе насосной станции не сравняется с заданным. Длительность интервалов между включением исполнительного механизма регулируется величиной напряжения рассогласования, пропорционального разности давления по задатчику 3 и давления жидкости на входе насосной станции, а также коэффициентом усиления усилителя 12 с однополярным выходом, который онределяется с учетом динамических свойств насосной

станции. Таким образом, снижение оборотов двигателя насосной станции при уменьшении давления жидкости на входе насосной станции происходит с учетом величины отклонения этого давления от заданного и динамических свойств насосной станции.

При повышении давления жидкости на выходе насосной станции на i bixo;ic блока унравления 5 появляется напряжение рассогласования, пропорциональное разности дав.тения по задатчику 4 и давления жидкости на выходе насосной станции, определяемого датчиком 2, и одновременно команда «Давление выше заданного.

Напряжение рассогласования подается на вход усилителя И, а команда «Давление выше заданного - к логическому элементу «И 17 и через него поступает в усилителю мощности 7, который включает двигатель исполнительного механизма.

От усилителя 11 сигнал поступает на вход порогового устройства 13 с регулируемым порогом срабатывания. Но из-за отсутствия напряжения на втором его входе, соединенном с тахогенератором 9, срабатывания его не происходит, и на его выходе напряжение попрежнему равпо логической единице. Тахогенератор и в этом случае начинает работать одновременно с включением электродвигателя 8 исполнительного механизма. Как только напряжение тахогенератора сравняется с напряжением на выходе усилителя 11, произойдет срабатывание порогового устройства 13, и на его выходе напряжение станет равно логическому нулю. Это воспрепятствует прохождению сигпала через логический элемент «И 14, так как на одном его входе напряжение стало равно нулю. Электродвигатель исполнительного механизма остановится, и напряжение тахогенератора 9 станет равно нулю.

Если к этому моменту давление на выходе насосной станции не стало равпо заданному. то произойдет повторное включение исполнительного механизма. Такое поочередное включение и выключение электродвигателя исполнительпого механизма происходит до тех пор, пока давление на выходе насосной станции не сравняется с заданным.

Длительность интервалов между включениями исполнительного механизма регулируется величиной напряжения рассогласования, пропорционального разности давления по задатчику 4 и давления жидкости на выходе насосной станции, коэффициентом усилителя 11, который определяется также с учетом динамических свойств насосной станции.

Прохождение сигналов на увеличение оборотов двигателя насосной станции управляется тем же тахогенератором 9 и пороговым устройством 16 с устанавливаемым порогом срабатывания, на один вход которого подается напряжение от задатчика 15 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, а на другой - напряжение от тахогенератора 9.

При отсутствии напряжения на тахогенераторе 9 напряжение на выходе порогового устройства 16 равно логической единице.

Когда давление на выходе насосной станции ниже заданного, а на входе насосной станции выше заданного, то на выходе устройства 6 1;ыбо|5а сигналов появляется сигнал, который через логически элемент «Н 17 и двухканальпый усилитель мощност 7 проходит к двигателю 8 исполнительного механизма Как только от этого сигнала произойдет включение электродвигателя исполнительлого мехаиизма и напряжение на выходе тахогенератора 9 станет равно напряжению задатчика 15, пороговое устройство 16 сработает и на его выходе напряжение станет равно нулю, что воспрепятствует прохождению сигнала на увеличение оборотов двигателя через логический элемент «Н 17. Если давление на входе или выходе насосной станции не стало равно заданному, то произойдет повторное включение нсполпительпого механизма.

Длительность интервалов между включениями исполнительного механизма определяется напряжением задатчика 15 и выбирается

так, чтобы обеспечить плавный выход насосной станции на заданный режим работы при пуске насосных станций в работу и исключить резкое повышение давления на выходе насосной станции и в трубопроводе при случайных pe3K:ix позьппениях давлен 1я на входе насосной станцп).

Таким образом, осуществляется импульсное правлен11е электродвигателем исполнительного механизма.

Такое комбинирозанное управлепие скоростью вращения электродвигателя исполнительного механизма обеспечивает высокую точность системы регулирования давления на входе и выходе насосной станции в статическом и динамическом режимах ее работы при наиболее сильных возмущениях жидкости в трубопроводе, что позволяет эксплуатировать насоспые станции при максимально возможном рабочем давлении и за счет этого

иовысить производительность трубонровода.

Формула изобретения

Регулятор давления жидкости для насосной станции, содержащий датчик и задатчики давления жидкости. установленные на входе и выходе насосной станции и подключенные к входу блока управления, выходы которого подсоединены к входа.м логического

устройства выбора сигналов, и усилитель мощности, соединенный с исполнительным механизмом, отличающийся тем, что. с целью повышения точности регулятора и его устойчивости, в него введены тахогенератор,

два усилителя с однополярными выходами, два логических элемента «И, два пороговых устройства, задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного ме.ханизма, причем тахогеиератор установлен на валу

эле тродв гателя исполнительного механ зма и его обмотки подключены к входам первого второго пороговых устройств, второй вход второго порогового устройства подключен к выходу задатчика скорости вращения

электродвигателя испо.тнительного механизма, а выход - к первому входу первого логического элемента «И, выход которого подключен к первому входу усилителя мощности, второй вход которого подключен к выходу второго логического элемента «И, нервый вход которого подсоединен к выходу первого порогового устройства, вход которого подключен к выходам усилителей с однополярными выходами, входы которых соединены с выходами блока управления, а вторые входы логических элементов «И подсоединены к выходам логического устройства выбора сигналов.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе изобретения.

1.Авт. св. № 241173, кл. В 23Р 19/02, от 29.11.68.

2.Патент США № 3072058, кл. 103-12, от 18.08.61.

Вход

Выход Направление пергкачки