CN204921334U

CN204921334U - 一种节能式lng柱塞泵控制系统

Info

Publication number: CN204921334U
Application number: CN201520711897.9U
Authority: CN
Inventors: 许方华
Original assignee: CHENGDU HUATAI GAS EQUIPMENT Co Ltd
Current assignee: CHENGDU HUATAI GAS EQUIPMENT Co Ltd
Priority date: 2015-09-15
Filing date: 2015-09-15
Publication date: 2015-12-30
Anticipated expiration: 2025-09-15

Abstract

本实用新型公开了一种节能式LNG柱塞泵控制系统，包括分别用于采集柱塞泵前后压力信息及温度信息的压力变送器和温度变送器，以及用于对柱塞泵进行紧急切断的气动紧急切断阀；还包括：与压力变送器、温度变送器以及气动紧急切断阀相连接的智能控制单元；与智能控制单元相连接用于根据智能控制单元发送的信息实时调整柱塞泵的转速使其始终处于高效节能运行状态的电源变频单元。本实用新型通过智能控制单元和电源变频单元对柱塞泵的调节控制，实现在柱塞泵许可差压和极限转速范围内的变频调节功能，提高柱塞泵的运行效率，进而达到变频节能的效果。

Description

一种节能式LNG柱塞泵控制系统

技术领域

本实用新型涉及一种控制系统，具体涉及到一种节能式LNG柱塞泵控制系统。

背景技术

柱塞泵是往复泵的一种，属于体积泵，其柱塞靠泵轴的偏心转动驱动，往复运动，其吸入和排出阀都是单向阀。当柱塞外拉时，工作室内压力降低，出口阀关闭，低于进口压力时，进口阀打开，液体进入；柱塞内推时，工作室压力升高，进口阀关闭，高于出口压力时，出口阀打开，液体排出。当传动轴带动缸体旋转时，斜盘将柱塞从缸体中拉出或推回，完成吸排油过程。柱塞与缸孔组成的工作容腔中的油液通过配油盘分别与泵的吸、排油腔相通；变量机构用来改变斜盘的倾角，通过调节斜盘的倾角可改变泵的排量。

传统的LNG柱塞泵，在正常工作时以固定泵速运行，且LNG流量处于较稳定状态，在泵前后压差比较低时（指低于额定压差），特别在是远低于额定压差时，其有效功率与泵的效率都是极低的。因此为了使LNG柱塞泵在安全运行许可的条件下，充分发挥LNG柱塞泵的有功功率与运行效率，让其高效率的运行是有必要的。当LNG柱塞泵压差（或后端压力）较高时，LNG柱塞泵仍恒转速运行，容易造成超负载运行的异常状态。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种节能式LNG柱塞泵控制系统，以解决现有柱塞泵由于以固定泵速运行即不能实现变频调速造成的效率低下与资源浪费的问题。

为达上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：提供一种节能式LNG柱塞泵控制系统，包括分别用于采集柱塞泵前后压力信息及温度信息的压力变送器和温度变送器，以及用于对柱塞泵进行紧急切断的气动紧急切断阀；还包括：与压力变送器、温度变送器以及气动紧急切断阀相连接的智能控制单元；与智能控制单元相连接用于根据智能控制单元发送的信息实时调整柱塞泵的转速使其始终处于高效节能运行状态的电源变频单元。

优化的，智能控制单元包括控制中心、用于采集压力变送器和温度变送器信息的采集模块、用于计算柱塞泵启动时间与运行时间的时钟模块、用于存储柱塞泵关键限制性参数及运行参数的铁电存储模块、用于实时采集柱塞泵电流信息的电流采集模块以及变频信号控制电路；采集模块、时钟模块、铁电存储模块、电流采集模块和变频信号控制电路均与控制中心相连接。

优化的，智能控制单元还包括均与所述控制中心相连接的输入模块、显示模块、通信模块、电源电路以及继电器。

优化的，继电器与所述气动紧急切断阀相连接。

优化的，输入模块是按键或触摸屏。

优化的，电源变频单元包括变频单元和与所述变频单元相连接的电流计，以及AC/DC模块；变频单元与变频信号控制电路相连接；电流计与柱塞泵以及电流采集模块相连接。

优化的，智能控制单元通过直流供电线、变频信号线以及电流计信号线与所述电源变频单元连接。

综上所述，本实用新型具有以下优点：

1、本实用新型通过电流计将检测柱塞泵的电流传输给电流采集模块，电流采集模块传输给控制中心处理后，再将处理结果传输给变频单元，从而适时调节柱塞泵电机的转速；实现在柱塞泵许可差压和极限转速范围内的变频调节功能，提高LNG柱塞泵的运行效率，进而达到变频节能的效果。

2、以最大允许电流控制柱塞泵电机转速的增减；低压时迅速达到最大功率（或最佳功率）输出；高压时随压差增高递减转速维持恒功率输出。

附图说明

图1为本实用新型节能式的柱塞泵控制系统的组成框图；

图2为本实用新型节能式的柱塞泵控制系统的PID图；

图3为本实用新型节能式的柱塞泵控制系统的曲线示意图，L1为额定有效功率线，L2为额定轴功率线，P为额定工作点，n为泵速，△P为压差；

其中，1、智能控制单元；2、电源变频单元；3、柱塞泵；4、泵前切断阀；5、泵后切断阀；6、泵前压力变送器；7、泵后压力变送器；8、泵前温度变送器；9、泵后温度变送器；10、控制中心；11、采集模块；12、时钟模块；13、铁电存储器；14、通信模块；15、输入模块；16、继电器；17、电流采集模块；18、变频信号控制电路；19、电源电路；20、显示模块；21、AC/DC模块；22、变频单元；23、电流计；24、气动紧急切断阀。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做详细的说明。

本实用新型的一个实施例中，如图1所示，提供了一种节能式LNG柱塞泵控制系统，包括分别用于采集柱塞泵3前后压力信息及温度信息的压力变送器和温度变送器，以及用于对柱塞泵3进行紧急切断的气动紧急切断阀24；还包括：与压力变送器、温度变送器以及气动紧急切断阀相连接的智能控制单元1；与智能控制单元1相连接用于根据智能控制单元1发送的信息实时调整柱塞泵3的转速使其始终处于高效节能运行状态的电源变频单元2。

智能控制单元1包括控制中心10、用于采集压力变送器和温度变送器信息的采集模块11、用于计算柱塞泵启动时间与运行时间的时钟模块12、用于存储柱塞泵关键限制性参数及运行参数的铁电存储模块13、用于实时采集柱塞泵电流信息的电流采集模块17以及变频信号控制电路18；采集模块11、时钟模块12、铁电存储模块13、电流采集模块17和变频信号控制电路18均与控制中心10相连接；电源变频单元2包括变频单元22。

采集模块11接收泵前压力变送器6、泵前温度变送器8、泵后压力变送器7及泵后温度变送器9采集的信号源，然后采集模块传给控制中心10处理，与控制中心10连接的变频信号控制电路18产生的变频信号传输给电源变频单元2的变频单元22，而变频单元22通过改变柱塞泵3电机的工作电源频率来控制电机的转速，使柱塞泵3始终处于高效节能运行状态。

本实用新型的优化实施例，智能控制单元1还包括与控制中心10连接的输入模块15、显示模块20、通信模块14、电源电路19以及继电器16；继电器16与气动紧急切断阀24相连接，输入模块15是按键或触摸屏；电源变频单元还包括和与变频单元相连接的电流计23及AC/DC模块，变频单元22与变频信号控制电路18相连接；电流计23与柱塞泵3以及电流采集模块17相连接；泵前切断阀4及泵后切断阀5与继电隔离输出接口16连接；泵前压力变送器6、泵前温度变送器8、泵后压力变送器7及泵后温度变送器9与采集模块11连接。

与柱塞泵连接的电流计23通过实时监测柱塞泵3的供电电流，并将监测的结果传输给电流采集模块17，进而输入到控制中心10处理，从而改变变频信号，从而调节柱塞泵3电机的转速；铁电存储器13用于存储关键限制性参数与运行参数，输入模块15和显示装置20用于设置和显示柱塞泵运行影响参数与限制性参数，如最大允许泵速nmax、最小泵速nmin、最大允许压差、额定轴功率（或最大允许的轴功率）、最大泵速条件下的最大允许压差ΔP2、泵额定运行参数、启动时间及其它运行参数等；时钟模块12用于计算启动时间与运行时间；通信模块14可以是RS485，用于实现与上位机通信。

在柱塞泵3的进液端安装有泵前切断阀4、泵前压力变送器6与泵前温度变送器8；柱塞泵3的出液端安装有泵后切断阀5、泵后压力变送器7与泵后温度变送器9；智能控制单元1与电源变频单元2分别安装于防爆箱中而具有防爆功能。

启动过程开始前检测压差是否超差，超差则需采集紧急措施，关闭泵前切断阀4及泵后切断阀5且不启动泵；启动过程需实时监测压差及泵的供电电流（即功率），防止柱塞泵超负荷运行。在启动阶段，压差低，采用变频调速；低压差启动的过程主要包含四种状态：启动状态、恒泵速运行状态、恒功率运行状态、停止状态；启动时间可通过按键或者触摸屏在智能控制单元中设置。

当启动过程结束后，此时柱塞泵以最大泵速运行，电流采集模块17采集电流计监测到的泵的供电电流，计算出泵的轴功；当未达到最大轴功率时，柱塞泵以最大允许泵速运行，随着压差的增加泵的轴功率也将增加；当功率达到最大允许轴功率后，此时调整泵速以维持恒功率运行，而此时的压差为最大泵速条件下的最大允许压差ΔP2。在ΔP2与最大允许压差ΔPmax0之间，控制系统将实时监测泵前后压差与温差以及泵的轴功率，以使柱塞泵3保持恒功率的运行状态，充分发挥柱塞泵的运行效率；当压差超过最大允许压差ΔPmax0后，将停止运行，并关闭泵前切断阀4及泵后切断阀5。

最大泵速条件下的最大允许压差ΔP2，可通最大允许泵速、最大允许功率及泵的效率来计算获得，其中泵的效率可通过压差与温差等实数计算，也可通过有效功率与监测所得的总功率计算所得。

虽然结合附图对本实用新型的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可作出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。

Claims

1.一种节能式LNG柱塞泵控制系统，包括分别用于采集柱塞泵前后压力信息及温度信息的压力变送器和温度变送器，以及用于对所述柱塞泵进行紧急切断的气动紧急切断阀；其特征在于，还包括：与所述压力变送器、温度变送器以及气动紧急切断阀相连接的智能控制单元；

与所述智能控制单元相连接用于根据智能控制单元发送的信息实时调整柱塞泵的转速使其始终处于高效节能运行状态的电源变频单元。

2.根据权利要求1所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述智能控制单元包括控制中心、用于采集压力变送器和温度变送器信息的采集模块、用于计算柱塞泵启动时间与运行时间的时钟模块、用于存储柱塞泵关键限制性参数及运行参数的铁电存储模块、用于实时采集柱塞泵电流信息的电流采集模块以及变频信号控制电路；所述采集模块、时钟模块、铁电存储模块、电流采集模块和变频信号控制电路均与控制中心相连接。

3.根据权利要求2所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述智能控制单元还包括均与所述控制中心相连接的输入模块、显示模块、通信模块、电源电路以及继电器。

4.根据权利要求3所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述继电器与所述气动紧急切断阀相连接。

5.根据权利要求3所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述输入模块是按键或触摸屏。

6.根据权利要求1所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述电源变频单元包括变频单元和与所述变频单元相连接的电流计，以及AC-DC电源模块；所述变频单元与所述变频信号控制电路相连接；所述电流计与所述柱塞泵以及电流采集模块相连接。

7.根据权利要求1或2所述的节能式LNG柱塞泵控制系统，其特征是，所述智能控制单元通过直流供电线、变频信号线以及电流计信号线与所述电源变频单元连接。