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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum zyklischen Umschalten von parallel arbeitenden Aggregaten einer Anlage mit kontinuierlichem Prozessablauf in Abhängigkeit von dem Regelparameter des Arbeitsprozesses und dem Verlassen eines im voraus bestimmten Arbeitsbereiches, welche Einrichtung zwischen einer Messeinrichtung und einer Steuereinrichtung angeordnet ist. Solche Einrichtungen werden beispielsweise bei Pumpenstationen mit gleichen Aggregaten verwendet, die Wasser in eine Druck-Wasserleitung fördern. Diese Einrichtungen dienen zum fallweisen Einschalten von zusätzlichen Aggregaten sowie auch zum Ausschalten eines oder mehrerer derselben entsprechend den Änderungen des Verbrauches, wobei eine bestimmte Reihenfolge der Umschaltungen eingehalten wird.
Es sind automatische Regeleinrichtungen bekannt, die auf die Änderungen der Parameter eines Arbeitsprozesses reagieren und die Anzahl der in Betrieb befindlichen Aggregate in bestimmter Reihenfolge ändern. Sie bringen die Nummern der Aggregate und die Reihenfolge des Anlassens und des Stillsetzens dieser Aggregate in Übereinstimmung. Die Aggregate werden in der Reihenfolge ihrer Nummern angelassen und zwar in zunehmender Aufeinanderfolge und in abnehmender Folge wieder gestoppt ; infolgedessen ist ihr Verschleiss unregelmässig. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird das manuelle Umschalten der Aggregate nach bestimmten Perioden angewendet, wodurch nach einer gewissen Zeit ein Ausgleich des Verschleisses erreicht wird.
Bei der Regelung unter Verwendung eines Druckmediums ist die Anordnung von Zeitrelais mit einer progressiv anwachsenden Verzögerung erforderlich. Diese Verzögerung ist unabhängig von der Nummer des Aggregates und erfordert ein unerwünschtes Abwarten der gesamten Verzögerung. Ausserdem wird die Schaltung infolge der Verwendung der Relais komplizierter und teurer.
Die wesentlichen Nachteile der Regelung der Fördermenge sind die unvermeidlichen Verluste an Förderhöhe im Umformelement, welches das Signal für die Fördermenge abgibt, der wesentlich höhere Preis des Gerätes, keine Möglichkeit der Steuerung von mehr als vier Aggregaten, infolge des quadratischen Zusammenhangs von Fördermenge und Förderhöhenunterschied. Ein Nachteil der beiden Regelverfahren ist die Tatsache, dass beim Ausfall eines beliebigen Aggregates der normale Betrieb gestört wird, da dieses Aggregat nicht automatisch von dem nächstfolgenden Aggregat ersetzt wird.
Eine aus der franz. Patentschrift Nr. 1401215 bekannte Regeleinrichtung dieser Art besitzt keine zyklischen Ein- und Ausschalter. Die in dieser Einrichtung verwendeten Verzögerungselemente dienen zur direkten Ein- und Ausschaltung der Aggregate, mit denen sie starr verbunden sind.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der angeführten Nachteile.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schaltwerk zum Einschalten der Aggregate und ein zweites Schaltwerk zum Ausschalten der Aggregate vorgesehen sind, wobei jedes Schaltwerk eine Reihenschaltung eines Messumformers, vorzugsweise mit Schaltausgang, und eines zyklischen Umschalters für das von den Messumformern an dem entsprechenden Aggregat im Zyklus durchgelassene Steuersignal aufweist sowie eine zwischen den Ausgängen der Messumformer und dem zyklischen Umschalter angeschlossene Verzögerungsstufe zur Schaltfolge des zyklischen Umschalters auf die folgende Stellung. Die erfindungsgemässe Regeleinrichtung besteht aus zwei selbständigen Schaltwerken, die dem Ein- und Ausschalten dienen und unabhängig voneinander wirken.
Der für die Regelung verwendete Parameter bewirkt in der Messeinrichtung das Einstellen der Schwellwerte der Arbeitsbereiche der Schaltwerke. Beim Erreichen eines der beiden Schwellwerte wird in dem entsprechenden Schaltwerk ein Steuersignal zum Umschalten bzw. zum Anlassen oder Stoppen des Aggregates erteilt. Jedes der beiden Schaltwerke enthält einen Messumformer für die pulsierenden Komponenten des Signals, eine Einrichtung für eine akustische oder Lichtsignalisierung, einen zyklischen Umschalter, eine Verzögerungsstufe, welche die Zeit des Überganges in eine neue Position regelt, eine Einrichtung zum Übergang zur manuellen Steuerung sowie Einrichtungen zum manuellen Umschalten der zyklischen Umschalter. Die Messumformer und die Verzögerungsstufen können in eine einzige Stufe vereinigt werden. Im den Ausschaltekreis kann eine Begrenzungsstufe eingefügt werden.
Als Messumformer werden Zeitrelais verwendet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden erläuternden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, in der Fig. l das Blockschema der automatischen Einrichtung für das zyklische Umschalten und die Fig. 2, 3 zwei Steuerschaltungen der Einrichtung nach Fig. l zeigt bzw. zeigen.
Das Blockschema der automatischen Einrichtung für das zyklische Umschalten umfasst gemäss Fig. l zwei voneinander unabhängige Schaltwerke. Das erste der beiden Schaltwerke dient zum Anlassen eines neuen Aggregates--A--, und das zweite Schaltwerk dient zum Stillsetzen eines im Betrieb befindlichen Aggregates --B--. Jedes der beiden Schaltwerke enthält einen in Reihe geschalteten Messumformer-l, l'--, vorzugsweise mit Schaltausgang, eine Einrichtung --2-- für eine akustische oder optische Signalisierung und einen zyklischen Umschalter-3, 3'--.
Eine Abzweigung von dem Schaltwerk vor jedem Umschalter --3, 3'-enthalt je eine Verzögerungsstufe--4 und 4'--, welche mit dem Mechanismus zum Übergang des
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und Steuereinrichtung --5-- und- für eine manuelle Steuerung und Hilfseinrichtungen --11,11'-- für das manuelle Umschalten der zyklischen Umschalter--3, 3'--.
In Fig. 2 sind bezüglich des zyklischen Umschaltens die Lage, die Art der Verbindung der einzelnen Blöcke bzw. Einrichtungen einschliesslich ihrer Bezeichnungen die gleichen wie in Fig. 1. Falls eine Druckregelung erfolgt,
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und 3'--gehören. Im Schema gemäss Fig. 2 sind die Einrichtung für akustische oder optische Signalisierung, die Einrichtung --10-- für die manuelle Steuerund und die Einrichtung für die Änderung der Ordnung der
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Die Zeitrelais--El, E2-haben Arbeitskontakte in Steuerkreisen der Stufenwähler--P und Q--und im Steuerkreis von Zwischen-Steuerrelais-Yl und Y2---, welche sich über Selbsthaltekontakte selbst speisen.
Die Steuerkreise der Zwischen-Steuerrelais--Yl und Y2-- enthalten zusätzlich normal geschlossene Ruhekontakte --1N1, 1N2-- von Verzögerungsrelais --N1 und N2--, deren Wicklungen in Reihe mit den Zeitlrelais--Tl und T2--geschaltet sind. Kontakte--2Y1 und 2Y2--der Zwischensteuerrelais--Yl und Y2-- sind in den Steuerkreisen der Verzögerungsstufen--4 und 4'-angeordnet, die ihrerseits über ihre Arbeitskontakte --1T1, 1T2-- die Stufenwähler --P und Q--steuern.
Fig. 3 stellt eine andere Ausbildung der Einrichtung für das zyklische Umschalten der Anzahl der arbeitenden Aggregate entsprechend der Erfindung dar. Der Unterschied der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung gegenüber der gemäss Fig. 2 besteht darin, dass gemäss Fig. 3 als gemeinsamer Messumformer --12-- ein Zeitrelais--E--verwendet wird, welches durch zwei Hilfsrelais--Cm und CM-- ergänzt ist, die die Signale
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entsprechen denen der beiden Fig. l und 2.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende : Ein Steuerparameter--14--, entweder ein Druck oder eine Fördermenge, stellt in der Mess-und Steuereinrichtung--5--, die kombiniert werden kann mit einer Einrichtung für Mehrbereichsregelung, den oberen und unteren Schwellwert--m bzw. M--der Arbeitsbereiche ein. Diese Schwellwerte entsprechen einer bestimmten Anzahl von in Betrieb befindlichen Aggregaten, bzw. dem
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Anlassen des nächstfolgenden Aggregates nach Abgabe eines neuen Steuersignals im Kreis--A--vorbereitet wird. Die Verzögerungsstufe--4--gewährleistet genügend Zeit für das Anlaufen des neueingeschalteten Aggregates und das Erreichen von dessen normalen Betriebsbedingungen.
In Fig. 2 wird das Steuersignal--EI-zum Anlassen, nach Durchgang durch die Ausgleichsstufe --1--, durch den Stufenwähler-P--
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--2Y1-- den Steuerkreis der Verzögerungsrelais,--Tl und N1--. Das Signal gelangt über den Kontakt --IP-- an das entsprechende Anlassrelais--Gl, G2, G3, G4--des Aggregates, das in der Reihe zum Einschalten gekommen ist, während über das Verzögerungsrelais --T1-- mit einer entsprechenden Verzögerung zu einer neuen Position des Stufenwählers--P--übergegangen wird, worauf das Anlassen des nächstfolgenden Aggregates vorbereitet wird. Mit einer etwas grösseren Verzögerung als--Tl-schaltet das Verzögerungsrelais - über seinen öffnenden Ruhekontakt --1N1-- das Zwischen-Steuerrelais --Y1-- ab.
Die Wirkungsweise des Schaltwerkes zum Stillsetzen der Aggregate--B--ist analog. Dieses Schaltwerk bewirkt das Stillsetzen eines Aggregates mittels des Steuersignales, wobei das Signal des Aggregates von der Mess- und Steuereinrichtung --5-- beim Erreichen des entsprechenden Schwellwertes--M--des Arbeitsbereiches abgegeben wird. In Fig. 3 ist das Vereinigen der Verzögerungsstufen der zwei unabhängig voneinander wirkenden Schaltwerke aus technologischen Gründen möglich. Es ist jedoch nicht möglich, gleichzeitig ein Signal zum Anlassen und Stillsetzen eines Aggregates abzugeben.
Die Speisung der Einrichtung kann entweder vom Netz, oder von einer Batterie erfolgen. Die Einrichtung wird, infolge der beiden unabhängigen Schaltwerke zum Anlassen der Aggregate--A--und zum Stillsetzen der
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Aggregate--B--, nicht von einer Störung oder Instandsetzung eines der Aggregate beeinflusst. Da das an ein solches Aggregat gerichtete Signal die Arbeitsbedingungen der Anlage nicht ändert, wird nach Ablauf der von der Verzögerungsstufe bestimmten Zeit das Steuersignal zu dem nächstfolgenden Aggregat weitergeleitet.
Die Einrichtung ist vornehmlich für Pumpenstationen mit gleichen Aggregaten bestimmt, die Wasser in Druck-Rohrnetzen fördern ; sie kann jedoch in allen Fällen angewendet werden, wo ein zyklisches Umschalten von Aggregaten in Abhängigkeit eines Parameters des Arbeitsprozesses erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regeleinrichtung zum zyklischen Umschalten von parallel arbeitenden Aggregaten einer Anlage mit kontinuerlichem Prozessablauf in Abhängigkeit von dem Regelparameter des Arbeitsprozesses und dem Verlassen eines im voraus bestimmten Arbeitsbereiches, welche Einrichtung zwischen einer Messeinrichtung und einer
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dem zyklischen Umschalter (3,3') angeschlossene Verzögerungsstufe (4,4') zur Schaltfolge des zyklischen Umschalters auf die folgende Stellung.
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The invention relates to a control device for cyclical switching of parallel working units of a plant with a continuous process sequence depending on the control parameters of the work process and leaving a predetermined work area, which device is arranged between a measuring device and a control device. Such devices are used, for example, in pump stations with the same units that convey water into a pressure water line. These devices are used to switch on additional units on a case-by-case basis and also to switch off one or more of them in accordance with the changes in consumption, with a certain sequence of switchovers being observed.
Automatic control devices are known which react to changes in the parameters of a work process and change the number of units in operation in a specific order. They bring the numbers of the units and the sequence of starting and stopping these units in agreement. The units are started in the order of their numbers and stopped again in increasing and decreasing order; as a result, their wear is irregular. In order to avoid this disadvantage, the units are manually switched over after certain periods, whereby wear is compensated for after a certain time.
In the control using a pressure medium, the arrangement of timing relays with a progressively increasing delay is required. This delay is independent of the number of the unit and requires unwanted waiting for the entire delay. In addition, the use of the relays makes the circuit more complicated and expensive.
The main disadvantages of regulating the delivery rate are the inevitable losses in delivery head in the forming element, which gives the signal for the delivery rate, the significantly higher price of the device, no possibility of controlling more than four units, due to the quadratic relationship between delivery rate and delivery height difference. A disadvantage of the two control methods is the fact that normal operation is disrupted if any unit fails, since this unit is not automatically replaced by the next unit.
One from the French Patent specification No. 1401215 known control device of this type has no cyclic on and off switches. The delay elements used in this device are used to directly switch on and off the units to which they are rigidly connected.
The aim of the invention is to eliminate the disadvantages mentioned.
The invention is characterized in that a first switching mechanism is provided for switching on the units and a second switching mechanism for switching off the units, each switching unit being a series connection of a transmitter, preferably with a switching output, and a cyclic switch for the transmitter on the corresponding unit has a control signal that is allowed through in the cycle and a delay stage connected between the outputs of the measuring transducers and the cyclic changeover switch for the switching sequence of the cyclic changeover switch to the following position. The control device according to the invention consists of two independent switching mechanisms which serve to switch on and off and act independently of one another.
The parameter used for the regulation causes the setting of the threshold values of the working ranges of the switching mechanisms in the measuring device. When one of the two threshold values is reached, a control signal to switch over or to start or stop the unit is issued in the corresponding switching mechanism. Each of the two switching mechanisms contains a transducer for the pulsating components of the signal, a device for acoustic or light signaling, a cyclic switch, a delay stage that regulates the time of transition to a new position, a device for transition to manual control and devices for manual switching of the cyclic switch. The transmitters and the delay stages can be combined into a single stage. A limitation stage can be inserted in the switch-off circuit.
Time relays are used as measuring transducers.
Further details and advantages of the invention follow from the following explanatory description of exemplary embodiments shown in the drawings, in which FIG. 1 shows the block diagram of the automatic device for cyclical switching and FIGS. 2, 3 show two control circuits of the device according to FIG . demonstrate.
According to FIG. 1, the block diagram of the automatic device for cyclical switching includes two mutually independent switching mechanisms. The first of the two switching mechanisms is used to start a new unit - A--, and the second switching mechanism is used to shut down a unit that is in operation --B--. Each of the two switching mechanisms contains a series-connected measuring transducer - 1, 1 '-, preferably with a switching output, a device --2-- for acoustic or optical signaling and a cyclic switch -3, 3' -.
A branch from the switching mechanism in front of each changeover switch - 3, 3 '- contains a delay stage - 4 and 4' - which is connected to the mechanism for the transition of the
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and control device --5-- and- for manual control and auxiliary devices --11,11 '- for manual switching of the cyclic changeover switches - 3, 3' -.
In FIG. 2, the position, the type of connection of the individual blocks or devices, including their designations, are the same as in FIG. 1 with regard to the cyclical switching.
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and 3 '- belong. In the scheme according to Fig. 2, the device for acoustic or optical signaling, the device --10-- for manual control and the device for changing the order of the
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The timing relays - El, E2 - have normally open contacts in the control circuits of the tap selector - P and Q - and in the control circuit of the intermediate control relays -Yl and Y2 ---, which feed themselves via self-holding contacts.
The control circuits of the intermediate control relays - Yl and Y2-- additionally contain normally closed normally closed contacts --1N1, 1N2-- of delay relays --N1 and N2--, whose windings are connected in series with the time relays - Tl and T2 are. Contacts - 2Y1 and 2Y2 - of the intermediate control relays - Yl and Y2-- are arranged in the control circuits of the delay stages - 4 and 4'-which, in turn, via their normally open contacts --1T1, 1T2-- the stage selectors --P and Q - steer.
3 shows another embodiment of the device for the cyclical switching of the number of working units according to the invention. The difference between the device shown in FIG. 3 and that according to FIG. 2 is that according to FIG. 3 as a common measuring transducer - -12-- a timing relay - E - is used, which is supplemented by two auxiliary relays - Cm and CM-- that transmit the signals
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correspond to those of the two FIGS. 1 and 2.
The function of the device is as follows: A control parameter - 14--, either a pressure or a flow rate, is set in the measuring and control device - 5--, which can be combined with a device for multi-range control, the upper and lower Threshold value - m or M - of the working areas. These threshold values correspond to a certain number of units in operation or the
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Starting the next unit after a new control signal has been issued in circuit - A - is being prepared. The delay stage - 4 - guarantees sufficient time for the newly switched on unit to start up and for its normal operating conditions to be achieved.
In Fig. 2 the control signal - EI - for starting, after passing through the compensation stage --1--, through the stage selector -P--
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--2Y1-- the control circuit of the delay relays, - Tl and N1--. The signal reaches the corresponding starting relay - Gl, G2, G3, G4 - of the unit that was switched on in the series via the contact --IP--, while via the delay relay --T1-- with a corresponding Delay to a new position of the stage selector - P - is passed over, whereupon the starting of the next unit is prepared. With a slightly greater delay than - Tl - the delay relay - switches off the intermediate control relay --Y1-- via its opening normally closed contact --1N1--.
The mode of operation of the switching mechanism for stopping the units - B - is analogous. This switching mechanism brings about the shutdown of a unit by means of the control signal, the signal from the unit being emitted by the measuring and control device --5-- when the corresponding threshold value - M - of the working range is reached. In Fig. 3 the combination of the delay stages of the two independently acting switching mechanisms is possible for technological reasons. However, it is not possible to simultaneously issue a signal to start and stop a unit.
The device can be powered either from the mains or from a battery. The device is, due to the two independent switching mechanisms for starting the units - A - and for stopping the
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Aggregates - B--, not influenced by a malfunction or repair of any of the aggregates. Since the signal directed to such a unit does not change the working conditions of the system, the control signal is passed on to the next unit after the time determined by the delay stage has elapsed.
The device is primarily intended for pumping stations with the same aggregates that convey water in pressure pipe networks; However, it can be used in all cases where a cyclical switchover of units is required depending on a parameter of the work process.
PATENT CLAIMS:
1. Control device for cyclical switching of parallel working units of a plant with a continuous process sequence depending on the control parameters of the work process and leaving a pre-determined work area, which device between a measuring device and a
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the cyclic changeover switch (3,3 ') connected delay stage (4,4') for the switching sequence of the cyclic changeover switch to the following position.
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