Регулятор режима работы насосной станции Советский патент 1980 года по МПК F04B49/06 G05D16/20 

Изобретение относится к автрма-. тиэации насосных станций и предназначено для автоматического регулирования режима работы насосной станции, состоящей из двух последователь но включенных агрегатов, работающей в системе полевых магистральных трубопроводов по схеме из насоса в насосi. Известен регулятор давления жидкости на входе и выходе насосной станции, состоящей из нескольких последовательно включенных насосных йг ресатов и осуществляюиее регулирование режима работы насосной станции за счет дросселирования потока перекачиваемой жидкости при неизменной частоте вращения валов насосов агрегатов и для повыиения быстродействия системы имеет выносной дифференциешьный датчик давления, а также блок нелинейной жесткой обратной сйяэи { Наличие выносного дифференциальнего датчика давления и длинной линии связи {до 5 км) и введение в сис тему дополнительных устройств расшифровки сигналов, поступающих от дтого датчика, снижает надежность, и, кроме того, не обеспечивают высо.. точность и устойчиворть систе « при регулировании заданных параметров при различных возмушениях на трубопроводе. Известен регулятор режима работы насосной станции, содержащий датчик И задатчйк давления жидкости на входе HaccfcHoro агрегата, подключенные через .блок управления к логическому устройству выбора сигналов,, и два однополярных усилителя 2, Известный регулятор не позволяет получить максимальную производительность насосной станции при последов ательиом включении навесных агрегатов и не обеспечивает устойчивость регул1ятора на переходных режимах. Цель изобретения - увеличение произйоДйтёЛьности насосной станции при последовательном включении насосных агрегатов к повыиение устойчивости регулятора иа переходных режимах. Поставленная цель достигается тем, что в регулятор дополнительно введен переключатель установленный на входах логического устройства выбора сигналов, соответствующих командaiM на уменьшение и увеличение частоты врашеиия двигателя насосного агрегата, поступакяаим от датчика давления ямАкости на входе насосного агрегата. идатчик частоты вращения двигателя iSасйсното агрёгата, а кроме тогбу в РУЯ Тар тШетйы- всё ныёэлементы для второго насосного агрегата, соединенного с первым последовательно, и устройстве сравнёния показаний датчиков частоты врашения двигателя насосных агрегатов, (Вржащее два пороговых элемента, 1первый и втор.ой входы которых подключены к датчикам частоты вращения, а выходы, через переключатель,- .к логическому устройству выбора сигналов первого насосного агрегата, причем выходы блока управления последнего, через переключатель второго насосного агрегата подключены к входам логического устройства.выбора сигналов этого агрегата, а выходы однополярных усилителей первого насосного агрегата подключены к выходам однополярных усилителей вторрго насосного агрегата. На Чертеже представлена блок-схема регулятора, . . . Регулятор режима работы насосной станции содержит регулятор 1 давления жидкости первого насосного агрегата 2 и регулятор 3 давления жидкос ти второго насосного агр1егата 4, Регулятор 1 давления первого насосного агрегата 2 содержит датчики.5-и 6 и задатчики 7 и 8 давления жидкости на входе и выходе насосного агрегата блок 9 управления, логическое устрой ство 10 выборов сигн.алов, усилитель 11 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 12, техогеиера- тор 13, два однополярных усилителя 14 и 15, первое пороговое устройство 16 с регулируемым порогом срабатывания, первый логический элемент 17 И, зада;тчик 18 скорости вращения электродвигателя исполнительного 1мёх а низма 12, второе пороговое устройство 19, второй логический элемент 20 И, датчик 21 скорости вращения двига теля насосногр агрегата 2, сдвоенный переключатель 22, Регулятор 3 давления второго насосного агрегата 4 со держйт также датчики 2, 24 йэадат адки if726 дгШёШ1ГШдкости вхоДе. и выходе насрсного агрегата 4, блок 27 управления, логическое устройство 28 выбора сигналов, усилител 29 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 30, тахоГенератор 31, два однополярных усилителя 32 и 33, первое пороговое устройство 34.и регулируемым порогом срабатывания, первый логический элемент 35 И, заДатчик 36 скорости вращени1Я электродвигателя исполнительного механизм 30, второе пороговое устройство 37, второй логический элем.ент 38 и, датчик 39частоты вращения вала двигате ля насосного агрегата 4, сдвоенный . переключатель 40, Сдвоенные переключатели 22 и 10 позволяйт осуществлять работу регуля Торов каждого насосного агрегата 2 и 4 как самостоятельно, так ив составе одной насосной станции. При работе насосных агрегатов в составе одной насосной станции переключатели 22 и 40 находятся в положении, указанном на чертеже, . Общим для обоих регуляторов 1 и 3 является устройство 41 сравнения показаний датчиков 21 и 39 частоты вращения. Устройство 41 сравнения со-. аержит два пороговых устройства 42 и 43, первый и ВТСЧ5ОЙ входы которых подключены к датчикам 21 и 39 частоты вращения. Пороговое устройство 42 срабатывает, когда частота вращения вала двигателя насосного агрегата 2 ниже частоты вращения вала Двигате ля насосного агрегата 4 и его выход подключён ко входу логического устройства 10 выбора сигналов, соответствующему команде на. увеличение частоты вршдения вала двигателя по датчику 5 на входе насосного агрегата. Пороговое устройство 43 срабатывает когда скорость вращениж вала двигателя насосиого агрегата 2 выше скорости вращения двигателя насосного агрегата 4 и его выход подключен ко входу логического устройства 10 выбора сигналов,соответствующему команде на снижение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2 по датчику 5 на входе насосного агрегата. . . Выходы блоков 9 и 27 управления соответствуют; а и б - командам на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного, агрегата от датчиков давления на входе 5, 23 и б, 24 соответственно; в и г - командам на уменьшение частоты вращейия вала двигателя насосного агрегата от датчиков давления на выходе 6, 24 и входе 5, 23 срответстйенно, Черей сопротивления 44 и 45 два выхода блока 27 управления второго, насрснргр агрегата подключены к корпусу ) работе насосного агрегата в составе насосной станции. Регулятор режима работы насосной станции, состоящий из двух послёдовательно включенных насрсных агрегатов 2 и 4, работает следующим образом. Сигналь с датчиков давления на входе 5, 23 и выходе 6, 24 насосных агрегатов 2 и 4 поступают в блоки 9 и 27 управления, где они сравниваются с сигналами соотвётствуюшх задатчиков 7, 2.5 и 8, 26, Блоки 9 и 27 управления формируют трехпозиционный закон по каждому из регулируемых параметров. В соответствии с этим на их выходе формируются сигналы по каждому регулируемому параметру: давление выше заданного , давление равно заданному , давление ниже заданного . Сигналы давление навходе первого насосного агрегата 2 выше и ниже заданного поступают через сдвоенный переключатель 40 на вход .логического устройства 2В выбора сигнало сигналы давление на выходе первого насосного агрегата 2 выше и ниже заданного - на вход логического устройства 10 выбора сигналовJ сигналы давление на выходе второго насосного агрегата 4 выше и ниже заданного - на вход логического устройства 2В выбора сигналов; сигналы давление на входе второго насосного агрегата 4 выше и ниже заданного - через сопротивления 44 и 45 подключаются к корпусу. Логические устройства 10 и 2а вывора сигналов обеспечивают преимущественное прохождение через них сиг налов, котс55ые требуют снижения частоты вращения валов двигателей насос ных агрегатов 2 и 4, Выводы логических устройств 10 и 28 выбора сигналов, подключенные к логическим элементам 17 и 35 И. соответствуют командам на уменьшение частоты вращения валов двигателей насосных агрегатов 2 и 4, а выходы, подключенные к логич1еским элементам 20 и 38 - на увеличение частоты вращения валов двигателей насосных агрегатов 2 и 4. Напряжения рассогласования, соответствующие понижению давления на входе каждого насосного агрегата от блоков У и 29 управления поступают на входы однополярных усилителей 14 и 32, а напряжения рассогласования, соответствующие повышению давления на выходе каждого насосного агрегата - на входы однополярныхусилителей 15 и 33 соответственно. Выходные напряжения усилителей 14, 15 и 32, 33 поступают на один и BXogotoB пороговых устройств 1Ь и 34 с регулируемым порогом срабатывания Когда давления на или выходе казвдого насосного агрегата равны заданным значениям и электродвигате ли исполнительных механизмов 12 и 30 обесточены, напряжения на выходе тахогенераторов 13 и 31 равны этом напряжения на выходе пороговых устройств 16, 34 и 19, 37 равны логи ческим единицам. 3ai счет этого обеспечивается прохождение сигналов чере логические элементы - И 17, 35, и 20, ЗВ, двухканальные усилители момности 11 и 29 и включение электродви гателей исполнительных механизмов 1 нЗО, При повышении давления жидкости на входе регулятора1 насосного агрегата 2 на выходе а блока 9 управдавлениеения появляется команда выше заданного , которая через пе- . реключатель 40 поступает на вход логического устройства 28 выбора сигналов и затем к логическому элементу Зй И. Так как при отсутствии напряжения на тахогенераторе 31 на выходе порогового устройства 37 с регулируемым порогом срабатывания напряжение, равно логической единице, то команды на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 проходит через логический злемент 38 И, усилитель 29 мощности и тем самьвл обеспечивает включение: электродвигателя исполнительного механизма 30, Как только произойдет включение исполнительного механизма 30, на выходе тахогенератора 31,расположенного на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма 30, появится напряжение. Как только это напряжение сравняется с напряжением на выходе из задатчика 36, на выходе порогового устройства 37 появится сигнал, соответствующий логическому нулю, что воспрепятствует прохождению команды давление выше заданного с выхода а блока 9 управления через логический элемент 38 И, За счет этого электродвигатель исполнительного механизма 30 отключается, на выходе тахргенератора 31 напряжение станет раёно нулю, а на выходе иорогового устройства 37 - логической €и:{инице, И если насосный агрегат 4 к этому времени не вышел на заданный режим работы, определяемый- . давлением на его выходе, которое измеряется датчиком 24, снова происходит включение исполнительного ме анизма 30 и двигатель насосного агрегата 4 увеличивает частоту врай ния, что вызывает повышение давления на выходе насосного агрегата. Длительность интервалов между включениями исполнительного механизма определяется напряжением задатчика 36 и выбирается так, чтобы обеспечить ппгшиый вахоя насосного агрегата на заданный режим работы при пуске насосной стайции в работу и исключить резкое повшаение давления на .выходе насосной ста:нции и я трубрщюводе при случайных резких повьЕиемйях давления на входе насосной станций. Одновременно с увеличением частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 происходит увеличение напряжения на выходе датчика 39 скорости вращения вала двигателя насосного, агрегата 4, Как только это напря:«енйе станет выие напряжения датчика 21 скорости вращения двига.теля насосного агрегата 2, в устройстве 41 сравнения происходит срабатывание порогового устройства 42, на выходе котооого напряжение равн6 логической единице, что соответ c-rVyeT команде на увеличение частот вращения вала двигателя насосного агрегата 3, Это напряжение через переключатель 22 поступает на вход логического устройства 10 выбора си налов и затем к логическому элемент .20 И. Как и на насосном агрегате 4, на выходе порогового устройства 19 при отключенном электродвигателе исполнительного механизма 12 напряжение равно логической единице. За счет этого команда на увеличение частот в{эащёния вала двигателя насосного агрегата проходит через логический элемент 20 И, усилитель 11 мощности и включает двигатель исполнительног механизма 12. Двигатель насосного агрегата 2 начнет увеличивать часто ту вра1цения ваша. Увеличение частот вращения вала так же как и на насос ном агрегате 4 происходит плавно за счет периодического включения и отключения электродвигателя исполнительного механизма 12. Длительность интервалов между включениями электродвигателя исполнительного механизма я е тс я, как и в первом случае, напряжением задатчика 18, которое равно напряжению задатчИка 36. Таким.образом, при выводе насос ной станции, состоящей из двух последовательно включенных насосных агрегатов, на заданный режим работы и следующее поддержание задан ного режима осуществляется при постоянной синхронизации по частоте вращения валов двигателей обоих насосных агрегатов. Причем синхроннЬсть работы двигателей осуществляется за счет датчиков 39 и 21 скоро .ти и-устройства 41 сравнения показа ний этих датчиков. За счет синхройной работы двигателей обоих насосны агрегатов суммарная производительность насосной станции максимальна. При снижении давления жидкости на входе насосного агрегата 2 на выходе блока 9 управления появляется напряжение рассогласования, пропорци ональное разности напряжения задат-чика 7 и датчика 5 иодновременно команда на выходе г блока 9 управления - на уменьшение частоты вращения вала двигателя, которая через сдвоенный переключатель 40 поступает на вхбд логичеЬкбго устройства 28 выбора сигналов, и затем, пройдя-логический элемент 38 И, усилитель 29 мощности, включит электродвигатель .исполнительного механизма 30, Напряжение рассогласования с выхода блока 9 управления через однополярный усилитель 14 подается на входы пороговых устройств 16 и 34, Срабатывание порогового устройства 34 происходит- тогда, когда напряжение тахогенератора 31 выгие напряжения на выходе однополярного усилителя 14. Как только сработает пороговое устройство 34 и на его выходе напряжение станет равно логическому нулю,прохождение команды на уменьшение, частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 через логический элемент 34 И прекратится и электродвигатель исполнительного механизма 30 обесточится. Если давление на входе насосного агрегата 2 не восстановилось к этому времени, произойдет повторное включение электродвигателя исполнительного механизма 30. Одновременно, за счет уменьшения частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4, напряжение на выходе датчика 39 станет ниже, чем на датчике 21, что вызовет срабатывание порогового устройства 43 и с его выхода напряжение, равное логической единице, поступает на вход логического yctpoйcтвa 10 выбора снгна.пов, с выхода которого-через логический элемент .17 И и усилитель 11 мощности пройдет команда на включенйе злектродвига теля исполнительного Механизма 12. Исполнительный механизм перемещает рейку топливного насоса на, уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2. Как на насосном агрегате 2, так и на насосном а грегате 4 включение и выключение электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 происходит синхронно за счет того, что на выходах однополярных усилителей 14 и 32 напряжения равны. Длительность интервалов между включениями исполнительных механизмов регулируется величиной напряжения рассоглас авания, пропорционального разности давления по задатчику 7 и -давлению жидкости на входе первого насосного агрегата 2, а также коэффициентом усиления однополярного усилителя 14, который определяется с учетом динамических свойств насосных агрегатов. Таким образом, синхронное снижение частоты вращения валов .двигателей насосных агрегатов при уменьшении давления жидкости на входе насосной станции (на входе первого насосного агрегата 2) происходит с учетом величины отклстення этого давления от заданного и динамических свойств насосных агрегатов. При повышении давления жидкости на выходе насосной ртаниии (на выходе второго насосного агрегата 4) на выходе в блока 27 управления появляется напряжение рассогласования, пропорциональное разности давления по эадатчику 26 и давления жидкости на выходе насосной станции, определяемого датчиком 24, и команда

давление выше заданного . Напряжение рассогласования подается на вход однопол яркого усилителя ЗЗ, а команда давление выше заданногочерез логическое устройство 28 выбора сигналов к логическому элементу 35 И и через него поступает к усилителю 29 мощности, которой включает электродвигатель исполнительного механизма 30, От однополярного усилителя 32 напряжение поступает на входы пороговых устройств с регулируекым порогом срабатывания 34 и 16. Но из-за отсутствия напряжения на вторых их входах, соединенных с тахогенераторами 31 и 13, срабатывание их не происходит , и на их выходе напряжение по-прежнему равно логической единице, Тахогенератор 31 начинает работать одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма 30, Как только напряжение тахогенератора 31 сравняется с напряжением на выходе однополярного усилителя 32, происходит срабатывание порогового устройства34, и на его выходе напряжение равно логическому нулю, Это воспрепятствует прохождению сигнала через логический элемент 35 И, так как на одном его выходе напряжение равно нулю,Электродвигатель исполнительного механизма 30 останавливается и напряжение тахогенератора 31 равно нулю. Если к этому моменту давление на выходе насосной станции не стало равно заданн ;рму, то произойдет повторное включение ис- попнитёльного механизма. Такое поочередное включение электродвигателя исполнительного Механизма 30 происхо дит до тех пор, пока давление на выходе насосного агрегата 4 не сравняется с заданным.

Одновременно с уменьшением частрты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 за счет снижения напряжения на выходе датчика 39 прсжсходят срабатывание порогового устройства 43, с выхода -которого команда на лменьшение частоты вращения вала ДШ1гателя насосного агрегата 2 через устройство 10 выбора сигналов, логический элемент 17 И проходит к усилителю 11 мощности, который вклю.чит электродвигатель исполнительного механизма 12,

Длительность интервалов между включениями одновременно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 регулируется величиной напряжения рассогласования, пропорционального раэности давления по задат-чику 26 и давлению жидкости на выходе насосной станции, коэффициентом усилеиия однополярного усилителя 32, который определяется с учетом динамических свойств насосных агрегатов, а

также объединением выходов усилителей 14 и 32,

Такое комбинированное импульсное управление скоростью вращения одновременно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 обеспечивает высокую точность системы регулирования давления на входе и выходе насосной станции, состоящей из двух последовательно включенных насосных агрегатов, повышает устойчивость ее на переходных режимах и увеличивает- производительность станции.

Формула изобретения

5

Регулятор режима работы насосной станции, содержащий датчик и задатчик -давления жидкости на входе насосного агрегата, подключенные через блок управления к логическому устрой0ству выбора сигналов, и два однополярных усилителя, отличающийся тем, что, с целью увеличения производительности насосной станции ПЕЙ последовательном включении

5 двух насосных агрегатов и повышения УСТОЙЧИВОСТИ регулятора на пер ходных режимах, в регулятор дополнительно введен переключатель, установленный на входах логического устройства

0 выбора сигналов, соответствующих командам на уменьшение и увеличение частоты вралаения двигателя насосного агрегата, поступающим от датч:ика давления жидкости на Входе на;с6йнОго Sr5регата, и датчик частоты вращения двигателя насосного агрегата, а того, в регулятор введены все вышеперечисленные элементы для второго насосного агрегата, соединенного с перви последовательно, и устройство

0 сравнения показаний датчиков частоты вращения двигателей насосных агрегатов, содержащее два пороговых элемента, первый и В.ТОРОЙ входы которых подключены к датчикам частоты вра5щения, а выходы, через переключатель) - кЛогическому устройству иабора сигналов первого насосного агрегата, причем выходы блока управления последнего, через переключатель

0 второго насосного агрегата подключены, к входам логического устройства выбора сигналов этого агрегата, а выходы одйополярнцх усилителей первого насосного агрегата подключены к выходам однополярных усилителей

5 второго насосного агрегата.

Источники информации, принятые во внимание при экспертизе

1,Авторское свидетельство СССР

0 241173, кл, В 23 Р 19/02, 1969,

2,Автсчрское свидетельство СССР 526863, кл. G 05 D 16/20, 1976,