CS201443B1

CS201443B1 - Connection of pumping stations with rotating regulation of the pumping aggregates

Info

Publication number: CS201443B1
Application number: CS75079A
Authority: CS
Inventors: Milan Nikl; Frantisek Poledna
Original assignee: Milan Nikl; Frantisek Poledna
Priority date: 1979-02-02
Filing date: 1979-02-02
Publication date: 1980-11-28

Description

Vynález se týká zapojení čerpacích stanic s otáčkovou regulací jednoho nebo více čerpacích agregátů, zejména zapojení jejich regulačních smyček.The invention relates to the connection of pumping stations with speed control of one or more pumping units, in particular the connection of their control loops.

Dosud známý způsob regulace otáček čerpacích agregátů umožňuje regulovat tlak na konstantní, předem nastavitelnou hodnotu, která se v závislosti na průtoku nemění, jak je tomu například podle čs. autorského osvědčení č. 160820. Čerpací stanice obsahuje jeden regulační čerpací agregát, pohánění elektromotorem s proměnnými otáčkami, zadávanými pomocí tlakového čidla, zapojeného na společný výtlak čerpací stanice. Výstupní signál z tlakového čidla se porovnává se signálem nastavené hodnoty tlaku a vzniklá regulační odchylka je zavedena jako vstup do vhodného regulátoru, jehož výstupní signál zadává otáčky regulačnímu čerpacímu agregátu. Z uvedeného vyplývá, že otáčky regulačního čerpacího agregátu se mění na základě odchylky od nastavené konstantní hodnoty tlaku a proto regulace probíhá v celém rozsahu průtoku na stejnou hodnotu tlaku. Uvedený způsob regulace tlaku může být aplikován také tak, že tlak se v rozsahu celého množství čerpací stanice postupně ve dvou nebo i více stupních skokem mění, ale v jednom stupni se vždy reguluje výše popsaným způsobem na konstantní hodnotu tlaku, jak je tomu podle čs. autorského osvědčení č. 184164.The known method of controlling the speed of the pump sets makes it possible to regulate the pressure to a constant, pre-set value, which does not change depending on the flow rate, as is the case, for example, in FIG. No. 160820. The pumping station comprises one regulating pumping unit, driven by a variable speed electric motor, inputted by means of a pressure sensor connected to a common displacement of the pumping station. The output signal from the pressure sensor is compared with the signal of the set pressure value and the resulting control deviation is introduced as an input to a suitable controller whose output signal sets the speed to the control pump set. This implies that the speed of the control pump set varies due to a deviation from the set constant pressure value and therefore the control takes place over the entire flow range to the same pressure value. Said pressure control method can also be applied such that the pressure is gradually changed in two or more stages by a step over the entire quantity of the pumping station, but in one stage it is always regulated to a constant pressure value in the same manner as described above. Certificate No. 184164.

Nevýhodou stávajícího způsobu regulace je, že i při menším objemovém množství pracuje čerpací stanice s plnou hodnotou tlaku, odpovídající jmenovitému množství. Tento rozdíl tlaku znamená značnou energetickou ztrátu a v některých případech také zvýšení investičných nákladů na trubní síť, u které je nutno dimensovat i koncové větve na plný tlak bez odečtení jakýchkoliv tlakových ztrát.A disadvantage of the current control method is that even at a smaller volume volume, the pump station operates at a full pressure value corresponding to the nominal volume. This pressure difference entails a considerable energy loss and, in some cases, also an increase in the investment cost of the pipe network, in which the end branches must also be sized to full pressure without deducting any pressure losses.

Je proto úkolem vynálezu vyřešit takové zapojení čerpacích stanic s otáčkovou regulací čerpacích agregátů, které by v podstatě odstranilo výše uvedené nedostatky tak, aby čerpací stanice pracovala s požadovaným průběhem tlaku v závislosti na okamžité hodnotě průtoku.SUMMARY OF THE INVENTION It is therefore an object of the present invention to provide a pumping station with speed control of pumping units which substantially removes the above-mentioned drawbacks so that the pumping station operates at the desired pressure curve depending on the instantaneous flow rate.

Tento úkol řeší vynález, kterým je zapojení čerpacích stanic s otáčkovou regulací paralelně zapojených čerpacích agregátů, tvořené dále regulátorem otáček, větrníkem, tlakovacími čerpacími agregáty a armaturami a jeho podstata spočívá v tom, že do obvodu regulátoru otáček je zapojen sčítací člen, do kterého jsou zapojeny elektrické analogové výstupy jak manometru, tak i průtokoměru.This object is solved by the invention, which is the connection of pumping stations with speed regulation of parallel connected pumping units, further comprising a speed regulator, a pinwheel, pressurized pumping units and fittings, which is based on the fact that electrical analog outputs of both manometer and flowmeter connected.

Také je podstatou vynálezu, že do obvodu regulátoru otáček, ve kterém jsou zapojeny alespoň dva sčítací členy, je dále zapojen pře201443 pínač pro postupné zařazování sčítacích členů do obvodu regulátoru otáček.It is also an object of the invention that a switch for sequentially adding the adders to the speed controller circuit is further connected to a speed regulator circuit in which at least two adders are connected.

Vyšší účinek zapojení podle vynálezu spočívá v tom, že čerpací stanice může při menších hodnotách průtoku pracovat s nižšími hodnotami tlaku než při plném výkonu, přičemž se tlak při měnícím se průtoku plynule mění v souladu s požadovaným tlakem. Tento vyšší účinek se projevuje úsporou elektrické energie a v některých případech také snížením investičních nákladů na trubní síť tím, že při jejím dimensování mohou být vzaty v úvahu tlakové ztráty.The higher effect of the circuit according to the invention is that the pump station can operate at lower flow rates at lower flow rates than at full capacity, with the pressure continuously changing in accordance with the desired pressure at varying flow rates. This higher effect results in savings in electrical energy and, in some cases, also in lowering the investment costs of the pipe network, so that pressure losses can be taken into account when dimensioning it.

Příklad provedení vynálezu je schematicky znázorněn na připojených výkresech, kde obr. 1. je zapojení čerpacího zařízení s regulačními čerpacími agregáty, poháněnými elektromotory s jedním sčítacím členem, obr.An exemplary embodiment of the invention is shown schematically in the accompanying drawings, in which Fig. 1 is a circuit of a pumping device with regulating pumping units driven by electric motors with a single addition member;

2. je alternativní zapojení čerpacího zařízení z obr. 1. a obr. 3 a 4 grafy znázorňující průběh tlaku při měnícím se průtoku.2 is an alternative circuit of the pumping device of FIG. 1 and FIGS. 3 and 4 graphs illustrating the pressure flow at varying flow rates.

Podle vynálezu sestává čerpací zařízení ze tří paralelně zapojených čerpacích agregátů 1,According to the invention, the pump device consists of three pump units 1 connected in parallel,

2, 3, přičemž první dva čerpací agregáty 1, 2 jsou neregulační a další čerpací agregát 3 je regulační. Všechny tyto čerpací agregáty 1, 2,2, 3, wherein the first two pumping units 1, 2 are non-regulating and the other pumping unit 3 is regulating. All these pump sets 1, 2,

3, jsou připojeny do společného výtlačného potrubí 9, na které jsou dále připojena tlakovací čerpadla 7, 8 a větrník 17. Motory prvních dvou čerpacích agregátů 1, 2 jsou neregulační a jsou připojeny přes spínače 11, 12 na elektrickou síť 10 o stálé frekvenci 50 H_z. Motor dalšího čerpacího agregátu 3 je regulační a je připojen na regulovatelný zdroj 20 sílového napájení, řízení regulátorem otáček 30. Zdrojem 20 silového napájení může být podle typu regulačního elektromotoru střídač, řízený usměrňovač a další. Zdroj 20 silového napájení je napojen přes spínač 13 na síť 10 o stále frekvenci 50 H_z. Regulátoru 30 je předřazen sčítací člen 31 elektrického analogového výstupu manometru 35. Do sčítacího členu 31 je zaveden signál z manometru 35 opatřeného elektrickým analogovým výstupem a umístěného na větrníku 17 a dále z průtokoměru 36 opatřeného rovněž elektrickým analogovým výstupem a umístěného na výtlačném potrubí 9 za posledním z čerpacích agregátů 3.3, are connected to a common discharge line 9, to which pressure pumps 7, 8 and a pinwheel 17 are further connected. The motors of the first two pump sets 1, 2 are non-regulating and connected via switches 11, 12 to a mains 10 at a fixed frequency 50 H _z . The motor of the other pump assembly 3 is controllable and is connected to a controllable power supply 20, controlled by a speed governor 30. The power supply 20 may be an inverter, a controlled rectifier and others depending on the type of control electric motor. Source 20 is connected to the power supply via the switch 13 on the network 10 of fixed frequency _of 50 H. The regulator 30 is preceded by an adder 31 of the electric analogue output of the pressure gauge 35. The adder 31 receives a signal from a manometer 35 provided with the electrical analogue output and located on the pinwheel 17 and a flowmeter 36 also provided with the electrical analogue output. from pump sets 3.

Podle alternativního provedení, znázorněného na obr. 2. jsou regulátoru 30 předřazeny alespoň dva sčítací členy 31, 32, mezi nimiž a regulátorem 30 je zařazen přepínačAccording to an alternative embodiment shown in Fig. 2, at least two adders 31, 32 are connected upstream of the controller 30, between which a switch is arranged between the controller 30 and the controller 30.

34.34.

Způsob plynulé regulace automatického čerpacího zařízení je dán v dále popsané činnosti sčítacího členu 31, do něhož je kromě analogového signálu z manometru 35 zaveden také analogový signál z průtokoměru 36 a násobený vhodnou konstantou vlivnosti K. Regulační odchylka je u výše popsaného zapojení regulátoru otáček 30 a sčítacího členu 31 dána rovnicí e = p — (Po + KQ), kde je e — regulační odchylka p — skutečná hodnota tlakuThe method of continuously controlling the automatic pumping device is given in the operation of the adder 31 described below, in which, in addition to the analog signal from the pressure gauge 35, an analog signal from the flowmeter 36 and multiplied by a suitable influence constant K is introduced. of the summation element 31 is given by the equation e = p - (Po + KQ), where e - control deviation p - actual pressure value

Po — nastavená hodnota tlaku při Q = 0 Q — okamžitá hodnota průtoku K — konstanta vlivnosti průtoku.Po - set pressure at Q = 0 Q - instantaneous flow rate K - flow rate constant.

Při nulové hodnotě regulační odchylky pak p = Po + KQ, což je rovnice přímky s měnitelným sklonem, změnou nastavení konstanty K a výškou nad osou průtoku, změnou hodnoty Po-tlak při Q = 0. Je patrno, že regulační obvod, sestávající z manometru 35 a průtokoměru 36 opatřených elektrickým analogovým výstupem sčítacího členu 31 regulátoru otáček 30 a jim regulovaného zdroje 20 silového napájení spolu s regulačním čerpacím agregátem 3, udržující při měnícím se průtoku tlak na hodnotách daných přímkou, jejíž sklon i výšku lze měnit vhodnými nastavovacími prvky, například potenciometry, kterými lze nastavit žádanou hodnotu Po a K.At zero value of the deviation then p = Po + KQ, which is the equation of the line with variable slope, changing the setting of the constant K and the height above the flow axis, changing the value of Po-pressure at Q = 0. 35 and a flowmeter 36 provided with an electrical analog output of the speed controller 30 addition member 31 and a power supply 20 thereof, together with a control pump assembly 3, maintaining pressure at varying flow rates at a value given by a straight line. potentiometers with which the setpoint Po and K can be set

Před započetím závlahy nastaví obsluha na sčítacím členu 31 hodnoty Po a K tak, aby průběh tlaku odpovídal co nejvíce potřebnému průběhu tlaku v závlahové síti podle zavlažovači situace v uvažovaném období. Po zahájení závlahy nestačí tlakovací čerpací agregáty 7, 8 krýt zvýšený odběr vody v trubní síti a proto na impuls nezakresleného čidla se zapne spínač 13 a připojí zdroj 20 sílového napájení motoru regulačního čerpacího agregátu 3 na elektrickou síť 10. Regulační čerpací agregát 3 se rozběhne a zvýší tlak na hodnotu odpovídající bodům na přímce 42, znázorněné na obr. 3. Sčítací člen 31 vyhodnocuje nepřetržitě signály z průtokoměru 36 a z manometru 35 opatřených elektrickým analogovým výstupem a zajišťuje, aby při libovolném průtoku odpovídal tlak přímce 42, to jest nastavené závislosti p = Po + K. Q v celém rozsahu průtoku regulačního čerpacího agregátu 3. Při dosažení jeho plného výkonu se na impuls dalšího nezakresleného čidla zapne spínač 11a tím uvede v činnost neregulační čerpací agregát 1. Po jeho rozběhu zajistí sčítací člen 31 a regulátor 30 v součinnosti se zdrojem 20 silového napájení takové snížení otáček regulačního čerpacího agregátu 3, -aby výslednému průtoku běžícího regulačního čerpacího agregátu 3 a běžícího neregulačního čerpacího agregátu 1 odpovídal tlak podle přímky 42. Při dále se zvyšujícím průtoku zajišťuje opět sčítací člen 31 a regulátor 30 v součinnosti se zdrojem 20 silového napájení takové zvýšení otáček regulačního čerpacího agregátu 3, aby tlak odpovídal nastavené závislosti na průtoku, to jest přímce 42. Zcela analogicky probíhá regulační pochod po zapnutí neregulačního čerpacího agregátu 2 spínačem 12 a také při postupném vypínaní neregulačních čerpacích agregátů 2, 1 při snižování průtoku. Tato situace je zobrazena na obr. 3., kde úsečka 43 znázorňuje úsporu tlaku při množství Qi, při regulaci podle přímky 42 oproti dosud používané regulaci tlaku na konstantní hodnotu podle čs. autorského osvědčení 160820, která je graficky vyjádřena vodorovnou přímkou 41.Before starting the irrigation, the operator sets the Po and K values on the addition member 31 so that the pressure curve corresponds as much as possible to the pressure curve in the irrigation network as much as possible according to the irrigation situation in the period considered. After the irrigation has started, the pressurized pumping units 7, 8 are not sufficient to cover the increased water consumption in the pipe network and therefore the switch 13 is switched on to the pulse of the sensor without drawing. The adder 31 continuously evaluates the signals from the flowmeter 36 and the manometer 35 provided with an electrical analog output and ensures that at any flow the pressure corresponds to the line 42, i.e. the set dependence p = Po + K. Q over the entire flow range of the control pump set 3. Upon reaching its full output, the switch 11a is switched on at the pulse of another sensor not shown, thereby actuating the non-control pump set 1. After its start, the adder 31 and controller 30 cooperate. source 20 In order to increase the flow rate, the summation element 31 and the regulator 30, again in cooperation with the power source 20, ensure that the resulting flow rate of the control pump assembly 3 and the non-regulating pump assembly 1 is increasing. By analogy, the control process takes place after the irrigation pump assembly 2 is switched on by the switch 12 and also when the irrigation pump assemblies 2, 1 are gradually switched off as the flow decreases. This situation is shown in Fig. 3, where the line 43 shows the pressure saving at Qi, in the line 42 control compared to the previously used pressure control to the constant value of c. 160820, which is graphically represented by a horizontal line 41.

Při stejném zapojení čerpacího zařízení, tak jak je znázorněno na obr. 1, je možno uvažovat o odlišném způsobu činnosti sčítacího členu 31, jehož parametry Po a K nejsou konstanty, ale mění se v závislosti na průtoku nebo počtu zapnutých čerpacích agregátů. Místo přímky 42 podle obr. 3 je možno docílit jiný potřebný průběh tlaku v závislosti na průtoku, například průběh znázorněný křivkou 45 na obr. 4.With the same connection of the pumping device as shown in FIG. 1, a different mode of operation of the adder 31 may be considered, whose parameters Po and K are not constants, but vary depending on the flow or the number of pumping units switched on. Instead of the line 42 of FIG. 3, a different pressure profile may be obtained depending on the flow rate, for example, the curve shown in curve 45 in FIG. 4.

Regulace otáček podle alternativního zapojení čerpacího zařízení probíhá obdobně jako u výše popsané regulace čerpacího zařízení. Obsluha nastaví parametry Po a K s čítačích členů 31, 32 tak, aby průběh tlaku odpovídal lomené čáře 44, která se co nejvíce blíží potřebnému průběhu tlaku v závislosti na průtoku 45 tak, jak je znázorněno na obr. 4. V rozsahu průtoku od 0 do Q' je přepínačem 34 zařazen do činnosti sčítací člen 31, který v součinnosti s regulátorem 30 a zdrojem 20 silového napájení reguluje otáčky regulačního čerpacího agregátu 3 tak, aby. výsledný tlak při měnícím se průtoku odpovídal levé části lomené čáry 44. Při dosažení průtoku Q' přepínač 34 odpojí jeden sčítací člen 31 a zapojí do činnosti druhý sčítací člen 32, regulace probíhá popsaným způsobem podle levé části lomené čáry 44.The speed control according to the alternative connection of the pumping equipment is similar to the above described regulation of the pumping equipment. The operator sets the parameters Po and K of the counters 31, 32 so that the pressure curve corresponds to the line 44 that is as close as possible to the pressure curve required as a function of the flow 45 as shown in Fig. 4. Into Q ', the adder 31 is actuated by the switch 34 which, in cooperation with the controller 30 and the power supply 20, regulates the speed of the control pump assembly 3 so that. the resulting pressure at the varying flow corresponded to the left portion of the refracted line 44. Upon reaching the flow Q ', the switch 34 disengages one adder 31 and engages the other adder 32, the control proceeding as described for the left portion of the refracted line 44.

Claims

SUBJECT

1. Connection of pumping stations with speed regulation of parallel connected pumping units, further comprising a speed regulator, a vane, pressurized pumping units and fittings, characterized in that an addition member (31) is connected to the speed regulator circuit (30) to which they are connected

OF THE INVENTION electric analog outputs of both the pressure gauge (35) and the flow meter (36).

Wiring according to claim 1, characterized in that a switch (34) for sequentially engaging the addition elements (31, 32) is further connected to a speed regulator circuit (30) in which at least two addition elements (31, 32) are connected. ) into the speed regulator circuit (30).