Устройство для управления насосной установкой Советский патент 1982 года по МПК E05B5/00 G05D27/00 

Изобретение относится к насосным установкам и может быть использовано в водоснабжении, в частности, в системах автоматического управления насосами.

По основному авт.св. № 779522 известно устройство для управления насосной установкой, включающее установленные на напорной емкости датчики давления, блоки управления электродвигателями . насосов, где о целью оптимизации поочередной работы Насосов путем выравнивания времени рабочих состояний насосов для обеспечения их равномерного износа устройство содержит конденсаторы, связанные с контактами магнитных пускателей электродвигателей насосов, и транзисторные ключи, соединенные с контактами магнитных пускателей, и реле разряда конденсаторов, подключенное к блоку питания через контакты магнитных пускателей и промежуточного реле tl.

Недостатком устройства является то, что при начальных условиях работы схемы устройства, когда конденсаторы разряжены полностью, требуется вмешательство обслуживающего персонала для ручного подзаряда одного

из конденсаторов. Конденсаторы полностью разряжены перед пуском устройства в эксплуатацию, когда устройства пребывает в исходном (нулевом) .состоянии. Полный разряд обоих конденсаторов возможен и в течение эксплуатационного периода насосной установки при равенстве времени продолжительностей циклов работы обоих

10 насосов, после чего требуется вмешательство обслуживающегоперсонала для подзаряда одного из конденсаторов. Это значительно снижает надежность функционирования устройства и

15 насосной установки. Кроме того, устройство не учитывает реальное тепловое состояние электродвигателей, связанное с условиями рабо.ты насосов в каждом цикле работы насосной уста20новки и .оказывающее влияние на износ электродвигателей, что также снижает надежность насосной установки.

Цель изобретения- повышение надежности работы устройства.

25

Указанная цель достигается тем, что в устройство введена схема автоматического выбора рабочего насоса при возникновении одновременного полного разряда конденсаторов. Эта схе30ма состоит из поляризованного двухпозиционного реле, обмотки которого подключены к блоку питания через раз мыкающий контакт реле разряда конденсаторов и за1 1ыкаю1цие контакты пускателей, при этом закыкающие кон такты поляризованного реле включены параллельно контактам реле транзисто ных ключей в цепях промежуточных рел блоков управления через размыкающие контакты этих реле и реле транзистор ных ключей. Кроме того, для учета тепловолго состояния и износа электродвигателей Насосов в цепи заряда конденсаторов включены позисторы, размещенные в статорных обмотках эле ктродвигателей. На фиг.1 показана функциональная схема автоматизации насосной установки ; на фиг.2 - принципиальная электрическая схема устройства дася управления насосной установкой. Устройство содержит датчики 1 и 2 давления, установленные на напорной емкости, на которую работают насосы, блоки 3 и 4 управления элек. тродвигателями насосов. Блок 3 управления первым насосом содержит тра нзистор 5, в коллекторную цепь которого включено реле с. обмоткой 6 и контактами 7 и 8, конденсатор 9, резисторы 10,11 и 12, промежуточное реле, с обмоткой 13 и контактами 14, 15 и 16 и магнитный пускатель электродвигателя насоса с обмоткой 17 и контактами 18,19 и 20. Блок- 4 управления вторым насосом содержит транзистор 21, в коллекторную цепь которого включено реле с обмоткой 22 и контактами 23 и 24, конденсатор 25, резисторы 26,27 и 28, промежуточное реле с обмоткой 29 и контактами 30, 31 и 32 и магнитный пускатель электродвигателя насоса с обмоткой 33 и контактами 34,35 и 36. Кроме того, схема содержит общее промежуточное реле с обмоткой 37 и кЪнтактами 38 и 39 и реле разряда конденсаторов с обмоткой 40 и контактами 41,42 и 43 Датчик 1 замыкает и размыкает кон такт при давлении Р и Р2 () соответственно, а датчик 2 замыкает и размыкает контакт при .давлении Pj и Р ( 4 соответственно, при э-том и Вместо датчиков давления могут быть использованы датчики уровня и иные органы управления. Транзисторы 5 и 21 являются ключами для управления обмотками 6 и 22 реле соответственно. Кон денсаторы 9 и 25 через резисторы 10 и 26 и контакты 18 и 34 заряжаются при работе первого и второго насосов соответственно и предназначены для уче.та времени работы насосов. Время полного заряда пО RC-цепи 9-10 и 25-26 соответствует максимально возможному времени длительности цикла работы насосов для учета длительност циклов любой продолжительности. Резисторы 11, 12, 27 и 28 предназначены для установления параметров схемы с целью обеспечения идентичности для достижения равного времени разряда конденсаторов 9 и 25 йа транзисторы 5 и 21 соответственно. Это время должно быть одинаковым для блоков 3 и 4 и достаточно малым, не более технологического времени нерабочего состояния насосов. Кроме того, устройство дополнительно содержит схему автоматического выбора рабочего насоса, состоящую из дополнительных paз 1ыкaющиx контактов 44 и 45 реле 6 и 22 соответственно, включенных после замыкающего контакта 39 перед перекидным контактом 46 двухпозиционного реле с двумя обмотками 47 и 48. К выводам перекидного , контакта 46 последовательно п.одключе}1Ы размыкающие контакты 49 и 50 реле. 13 и 29 соответственно, включенные в цепи управления этих реле. Питание на обмотки 47 и 48 двухпозиционного реле подается через замыкак)щие контакты 51 и 52 пускателей 17 и 33 соответственно, причем для исключения одновременного срабатывания обоих обмоток двухпозиционного реле цепи их питания порле контактов Si и 52 включены через размыкающие контакты 53 и 54 пускателей 33 и 17 соответственно. Напряжение на контакты 51 и 52 подается 1ерез дополнительный размыкающий контакт 55 реле 40. При этом двухпозиционное реле включено так, что при подаче напряжения на . обмотку 47 его контакт перекидывается на реле 29, а при подаче напряжения на обмотку 48 - на реле 13. Для учета реального теплового состояния статорных обмоток электродвигателей насосов во время их работы в цепи заряда конденсаторов 9 и 25 последовательно с резисторами 10 и 26 включены позисторы 56 и 57 соответственно, размещенные в статорных обмотках электродвигателей. Устройство рабоггает следующим образом. При первом включении насосной установки и устройства в paeSoTy (ввод в эксплуатацию) конденсаторы 9 и. 25 разряжены и оба реле 13 и 29 блоков 3 и 4 соответственно отпущены, т.е. устройство к работе не готово. При подаче напряжения в -схему реле 37 размыкает свой контакт 38 и замыкает свой контакт 39, отКУда питание подается через контакты 44 и 45 на перекидной контакт 46 двухпозиционного реле, который до того находился в одной из двух конечных позиций, например в такой, что напряжение пошло на обмотку реле 13 (фиг.2), которое, сработав, размыкает свой контакт 49 и становится на самоблокировку через Контакт 14, одновременно замкнув контакт 15 в цепи срабатывания пускателя 17 электродвигателя первого насоса, который, таким образом, становится первым по пуску, . автома- 5 тически выбирается рабочим насосом в первом цикле работы насосной установки . Устройство -ГОТОВО к работе. Вода из источника водоснабжения с помощью насоса нагнетается в на- 10 порную емкость (пневмобак), откуда поступает в водопроводную сеть к потребителям. Нагнетание воды в напорную емкость производится до давления Pg, которое обусловлено вели- 15 чиной необходимого напора в водопроводной сети. При расходовании воды из Напорной емкости ниже допустимого уровня давление воздуха в ней падает до величины Р, , после чего замы- 20 кается контакт датчика 1 и срабатывает магнитный пускатель 17 первого насоса, запуская его электродвигатель. Пускатель 17 замыкает свой, контакт 18 в цепи заряда конденсатора 9.При js достижении уровня воды в напорной емкости необходимой величины и вос-станрвлении давления Р2 контакт дат чика 1 размыкается, обесточивая обмотку 17 магнитного пускателя, кото- рый размыкает контакт 18, прекращая заряд конденсатора 9. Величина заряда конденсатора 9 пропорциональна работы первого насоса и обратно пропорциональна величине нагрева статорной обмотки электро- 35 двигателя насоса, температура кото«рой контролируется позистором 56. После этого через замкнувшийся контакт 20 и контакты 36 и 38 срабатывает реле разряда с обмоток 40, за- 40 мыкающее свои контакты 42 и 43. Далее через- замкнувшийся контакт 19 начинается разряд конденсатора 9 на транзистор 5, в результате чего уменьшается потенциал базы транзистора 45 5 и увеличивается ток коллектора, что приводит к срабатыванию реле с обмоткой 6, замыкающего свой контакт 7. Одновременно с конденсатором 9 начинает разряжаться конденсатор 0 25 на транзистор 21 через контакты 35 и 43,j -вследствие чего уменьшается потенциал базы транзистора 21 и возрастает коллекторный ток, что приводит к срабатыванию реле с об- ее моткой 22, замыкающего свой контакт 23. Контакты 8 и 24 при разряде конденсаторов 9 и 25 разомкнуты.Разряд конденсаторов 9 и 25 начинается при неработающих насосах одновременно и . происходит параллельно. Так как ве- личины зарядов конденсаторов 9 к 25 неодинаковы, то один из них заканчивает разряд раньше другого, например, величина заряда конденсатора 9 больше величины заряда конден- 65

сатора 25, так как второй насос не работал первый насос работал больше времени, чем второй). Тогда конденсатор 25 разряжается- раньше, чем конденсатор 9, и обмотка 22 реле обесточивается, замыкает свой контакт 24 и запитывает обмотку 37 общего промежуточного реле, которое, в свою очередь, размыкает свой контакт 38 и обесточивает обмотку 40 реле разряда конденсаторов, контакты 42 и 43 которого в цепях разряда конденсаторов 9 и 25 размыкаются, прекращая разряд конденсаторов 9 и 25. Разряд конденсатора 9 прекращается, и на нем остается заряд, равный разности зарядов на конденсаторах 9 и 25, Характеризующей разность продолжительностей работы первого и второго насосов, и реальное тепловое состояние электродвигателей в процессе работы, обусловливающее тепловой износ изоляции. После срабатывания общего промежуточного реле с обмоткой 37 замыкается его контакт 39 и через контакт 7 запитывает обмотку промежуточного .реле 29 второго насоса, которое становится на блокировку через свой контакт 30, так как время работы первого насоса больше и следовательно, в очередном цикле должен работать второй насос.- При повторном замыкании контакта 1 подается напряжение на обмотку 33 пускателя второго насоса, и он запускается. Происходит указанный для первого насоса процесс заряда конденсатора 25 второго насоса с учетом реального теплового состояния электродвигателя с последуюищм его разрядом после отключения пускателя 33, остановка насоса и сравнение величин зарядов конденсаторов 9 и 25 с целью определения разности во времени продолжительноетей циклов работы насосов и выбора рабочего насоса для очередного цикла работы насосной установки.

Таким образом, насосы работают с учетом времени работы каждого, что обеспечивает равенство продолжительностей работы первого и второго насосов, следовательно их износ равномерный и одинаковый.

:когда расход, воды из напорной емкости выше производительности одного работающего насоса, давление в емкости падает до величины Р, контакт датчика 2 замыкается, через- контакты промежуточного реле работающего насоса пускатель получает питание и запускается. Например, если первый насос работает, то контакт 16 в цепи пускателя 33 неработающего второго насоса 3aN.KHyT, и в случае замыкания контакта датчика 2 пускатель 33 срабатывает, чем обеспечивается ввод второго насоса. Суммарная производительность двух работающих насосов покрывает дефицит воды, ёмкость начинает эгшолняться, и давление в ней повышается до величины Ру, контакт датчика 2 размыкается и второй насос останавливается. При окончательном заполнении емкости в ней восстанавливается Давление Р и контакт датика 1 размыкается, останавливается первый насос.

Во всех случаях заряд конденсаторов 9 и 25 происходит при работе насосов, и соответственно учитываются время работы каждого насоса и реальное тепловое состояние электродвигателей в процессе работы с последующим сравнением и выбором рабочего насоса с меньшей наработкой и тепловым износом.

Если в процессе эксплуатации насосной установки возникает нулевое. состояние схемы устройства, т.е. когда конденсаторы 9 и 25 полностью разряжаются при совпадении продолжительностей времени работы насосов, то повторяется описанный процесс автоматического выбора рабочего насоса (при вводе установки в эксплуатацию) , причем рабочим выбирается насос, который в предыдущем цикле работы установки был резервным.

Предложенное устройство для управления насосной установкой обеспечивает оптимизацию работы насосов путем выравнивания времени их работы и износа насосов при поочередной их работе, что позволяет повысить надежность работы всей установки.

Формула изобретения

Устройство для управления насосной установкой по авт.св. 779522, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности работы устройства, оно дополнительно снабжено блоком автоматического выбора рабочего насоса, содержащего поляризованное двухпозиционное реле, обмотки которого подключены к блоку питания через размыкающий контакт реле разряда конденсаторов и замыкающие контакты пускателей, при этом замыкающие контакты поляризованного реле включены параллельно контактам, реле транзисторных ключей в цепях промежуточных реле блоков управления

через размыкающие контакты этих реле и реле тpaнзиcтopннxjключей, а в цепях заряда конденсаторов между ними и контактами пускателей включены позисторы, размещенные в статорных

обмотках электродвигателей насосов.

Источники информации, принятые во внимание, при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР № 779522, кл. Е 05 В 5/00, 1979.