RU115842U1

RU115842U1 - PUMP STATION AUTOMATIC CONTROL SYSTEM

Info

Publication number: RU115842U1
Application number: RU2011151018/06U
Authority: RU
Inventors: Альмансур Измайлович Надеев; Олег Николаевич Кладов; Николай Алексеевич Медников; Геннадий Юрьевич Кузьмин
Priority date: 2011-12-14
Filing date: 2011-12-14
Publication date: 2012-05-10

Abstract

Система автоматического управления насосной станцией, содержащая частотно-регулируемый преобразователь, реверсивные коммутаторы по числу используемых двигателей с обмотками управления, включенными последовательно с размыкающими контактами блокировки, датчик технологического параметра, двигатели, микроконтроллерную систему управления, отличающаяся тем, что содержит программируемый контроллер с алгоритмом нечеткой логики, датчики входного и выходного давления, датчики температуры электродвигателей и датчики уровня вибрации насосных агрегатов, входы контроллера соединены с выходами датчиков давления, температуры и вибрации, а выход контроллера соединен с входом контакторов, на вход преобразователя частоты поступают управляющие сигналы с выхода контроллера, а с выхода преобразователя частоты на вход контроллера поступает информация о состоянии электродвигателей и насосных агрегатов, при этом контроллер сравнивает полученные сигналы с датчиков с программно установленными, формирует управляющие сигналы и подает их на информационный вход преобразователя частоты, который осуществляет включение или отключение работающих двигателей с плавным торможением от силовой сети при повышении допустимого уровня вибрации насосного агрегата и температуры двигателей, осуществляет попеременную работу двигателей по заданным временным параметрам. Automatic control system of a pumping station, containing a frequency-controlled converter, reversible switches according to the number of motors used with control windings connected in series with interlock break contacts, a process parameter sensor, motors, a microcontroller control system, characterized in that it contains a programmable controller with a fuzzy logic algorithm , input and output pressure sensors, electric motor temperature sensors and vibration level sensors of pumping units, controller inputs are connected to the outputs of pressure, temperature and vibration sensors, and the controller output is connected to the input of the contactors, control signals from the controller output are sent to the input of the frequency converter, and from output of the frequency converter to the input of the controller receives information about the state of electric motors and pumping units, while the controller compares the received signals from the sensors with the software installed, generates control signals and sends them to the information input of the frequency converter, which switches on or off the running motors with smooth braking from the power network when the permissible vibration level of the pumping unit and the temperature of the motors increases, and alternately operates the motors according to the specified time parameters.

Description

Полезная модель относится к области машиностроения, в частности к автоматическому управлению насосной станцией, и может быть использовано при управлении работой таких станций, а также при управлении электродвигателями переменного тока и насосными агрегатами.The utility model relates to the field of engineering, in particular to the automatic control of a pumping station, and can be used to control the operation of such stations, as well as when controlling AC electric motors and pump units.

Известна система управления насосами, содержащая регуляторы режима работы насосов, датчики давления на выходах насосов и датчик давления в сети, соединенные с регуляторами режимов работы. Однако в данной системе отсутствуют плавные режимы пуска и останова электродвигателей (см. патент РФ №1366704, 1988).A known pump control system containing regulators of the pump operation mode, pressure sensors at the pump outputs and a pressure sensor in the network connected to the regulators of the operation modes. However, in this system there are no smooth modes of starting and stopping electric motors (see RF patent No. 1366704, 1988).

Наиболее близким по совокупности существенных признаков решением является система автоматического управления насосной станцией, содержащая частотно-регулируемый преобразователь, реверсивные коммутаторы по числу используемых двигателей с обмотками управления, включенными последовательно с размыкающими контактами блокировки, датчик технологического параметра, двигатели, микроконтроллерную систему управления Система управления на базе микропроцессорного контроллера выполнена с возможностью реализации функции определения работоспособности частотно-регулируемого преобразователя и сравнения сигнала с датчика технологического параметра с заданными значениями (см. патент РФ №2154891, 1999).The closest solution to the set of essential features is an automatic control system for a pumping station, which contains a frequency-controlled converter, reversible switches according to the number of used motors with control windings connected in series with the NC interlock contacts, a process parameter sensor, motors, a microcontroller control system Based on the microprocessor controller is configured to implement a job definition function capacity variable frequency inverter and the comparison signal from the process variable sensor with predetermined values (see. Russian patent №2154891, 1999).

Недостатком данного устройства является отсутствие возможности управления насосной станцией с учетом диагностирования состояния электроприводов и насосного оборудования и равномерного распределения часов работы электроприводов.The disadvantage of this device is the inability to control the pumping station, taking into account the diagnosis of the state of electric drives and pumping equipment and the uniform distribution of hours of operation of electric drives.

Задача полезной модели - создание устройства, позволяющего управлять насосной станцией, проводить диагностику насосных агрегатов и равномерно распределять часы работы двигателей (система наработки по времени).The objective of the utility model is to create a device that allows you to control the pumping station, diagnose pumping units and evenly distribute the hours of operation of the engines (running time system).

Технический результат - увеличение надежности, бесперебойности и стабильности работы насосной станции, а также увеличение срока службы насосных электроприводов. The technical result is an increase in reliability, continuity and stability of the pump station, as well as an increase in the life of the pump electric drives.

Технический результат достигается тем, что система автоматического управления насосной станцией, содержащая частотно-регулируемый преобразователь, реверсивные коммутаторы по числу используемых двигателей с обмотками управления, включенными последовательно с размыкающими контактами блокировки, датчик технологического параметра, двигатели, микроконтроллерную систему управления, согласно полезной модели содержит программируемый контроллер с алгоритмом нечеткой логики, датчики входного и выходного давления, датчики температуры электродвигателей и датчики уровня вибрации насосных агрегатов, входы контроллера соединены с выходами датчиков давления, температуры и вибрации, а выход контроллера соединен с входом контакторов, на вход преобразователя частоты поступают управляющие сигналы с выхода контроллера, а с выхода преобразователя частоты на вход контроллера поступает информация о состоянии электродвигателей и насосных агрегатов, при этом контроллер сравнивает полученные сигналы с датчиков с программно установленными, формирует управляющие сигналы и подает их на информационный вход преобразователя частоты, который осуществляет включение или отключение работающих двигателей с плавным торможением от силовой сети при повышении допустимого уровня вибрации насосного агрегата и температуры двигателей, осуществляет попеременную работу двигателей по заданным временным параметрам. The technical result is achieved in that the automatic control system of the pumping station, comprising a frequency-controlled converter, reversible switches according to the number of motors with control windings connected in series with the NC interlock contacts, the process parameter sensor, motors, microcontroller control system, according to the utility model, contains a programmable controller with fuzzy logic algorithm, input and output pressure sensors, electric temperature sensors motors and vibration sensors of pumping units, the controller inputs are connected to the outputs of the pressure, temperature and vibration sensors, and the controller output is connected to the contactors input, control signals from the controller output go to the frequency converter input, and information about the frequency converter output goes to the controller input condition of electric motors and pump units, while the controller compares the received signals from the sensors with software installed, generates control signals and gives and x to the information input of the frequency converter, which enables or disables running engines with smooth braking from the power network while increasing the permissible level of vibration of the pump unit and the temperature of the motors, provides alternating operation of the motors according to specified time parameters.

Предлагаемое устройство изображено на чертеже (структурная схема).The proposed device is shown in the drawing (structural diagram).

Оно содержит программируемый контроллер 1, автоматические выключатели 2, 3, преобразователь частоты 4, который реализует частотное управление электроприводом и содержит насосную карту, позволяющую переключать насосные агрегаты исходя из наработки по времени, три контактора 5, 6 и 7, электродвигатели 8, 9, датчики температуры 10 и 11, насосные агрегаты 12, 13, вибродатчики 14 и 15, датчики входного и выходного давления 16, 17, а также входной и выходной трубопроводы 18, 19. При этом входы контроллера 1 соединены с выходами контакторов 5, 6, 7, датчиков входного 16 и выходного 17 давления, температуры 10, 11 и вибрации 14, 15. Преобразователь частоты 4 имеет двустороннюю связь с контроллером 1: с выхода контроллера на вход преобразователя частоты поступают управляющие сигналы, а также имеется обратная связь с выхода преобразователя частоты на вход контроллера, с помощью которой контроллер получает информацию о состоянии электродвигателей и насосных агрегатов.It contains a programmable controller 1, circuit breakers 2, 3, a frequency converter 4, which implements frequency control of the electric drive and contains a pump card that allows switching pump units based on the operating time, three contactors 5, 6 and 7, electric motors 8, 9, sensors temperature 10 and 11, pump units 12, 13, vibration sensors 14 and 15, input and output pressure sensors 16, 17, as well as input and output pipelines 18, 19. The inputs of the controller 1 are connected to the outputs of the contactors 5, 6, 7, input sensors 1 6 and output 17 of pressure, temperature 10, 11 and vibration 14, 15. Frequency converter 4 has two-way communication with controller 1: control signals are received from the controller output to the input of the frequency converter, and there is also feedback from the output of the frequency converter to the controller input, with the help of which the controller receives information about the state of electric motors and pump units.

Система работает следующим образом.The system operates as follows.

При включении автоматического выключателя 2 подается питание на преобразователь частоты 4, который поддерживает обороты электродвигателя 8 такими, чтобы давление в выходном трубопроводе 19 поддерживалось постоянным при изменении расхода воды. Это обеспечивается тем, что преобразователь частоты 4 содержит встроенный ПИД-регулятор, который получает сигнал от программируемого контроллера, а тот в свою очередь от датчика выходного давления 17.When the circuit breaker 2 is turned on, power is supplied to the frequency converter 4, which maintains the speed of the electric motor 8 so that the pressure in the outlet pipe 19 is kept constant when the water flow rate changes. This is ensured by the fact that the frequency converter 4 contains a built-in PID controller that receives a signal from a programmable controller, and that in turn from the output pressure sensor 17.

Контроллер 1 выполняет всестороннюю диагностику системы: накапливает данные по расходу электроэнергии, воды и динамике изменения входного и выходного давления. Он получает сигналы от датчиков давления 16, 17, температуры 10, 11, и вибрации 14, 15, величина которых сравнивается с заранее заданными программно значениями, требуемыми для нормального режима работы системы, а затем выдает управляющий сигнал преобразователю частоты 4, который определяет необходимое значение частоты вращения электродвигателя 8 в соответствии с полученным сигналом.Controller 1 performs comprehensive system diagnostics: it accumulates data on the consumption of electricity, water and the dynamics of changes in the input and output pressure. It receives signals from pressure sensors 16, 17, temperatures 10, 11, and vibrations 14, 15, the value of which is compared with pre-programmed values required for the normal operation of the system, and then gives a control signal to the frequency converter 4, which determines the required value the rotational speed of the electric motor 8 in accordance with the received signal.

Датчик входного давления 16 выполняет функцию «датчика сухого хода», по сигналу которого система отключается при отсутствии воды на входе.The inlet pressure sensor 16 performs the function of a “dry run sensor”, at the signal of which the system turns off when there is no water at the inlet.

Преобразователь частоты 4 осуществляет также включение в работу и плавный разгон второго электродвигателя 9 с помощью контактора 6. В случае необходимости (выходе из строя преобразователя частоты) прямой пуск электродвигателя 9 осуществляется путем замыкания контактора 7, Возможен также прямой пуск электродвигателя 8 с помощью контактора 5. Этим обеспечивается бесперебойность работы насосной станции.The frequency converter 4 also enables the second motor 9 to be switched on and smoothly accelerated using the contactor 6. If necessary (failure of the frequency converter), the electric motor 9 can be directly started by closing the contactor 7, it is also possible to directly start the electric motor 8 using the contactor 5. This ensures the uninterrupted operation of the pumping station.

При пропадании напряжения насосная станция отключается в безопасном режиме. Следовательно, при появлении напряжения система управления отслеживает наличие напряжения на фазах и автоматически запускается в нормальный режим работы.In the event of a power failure, the pumping station is switched off in safe mode. Therefore, when voltage appears, the control system monitors the presence of voltage in the phases and automatically starts in normal operation.

В случае падения давления на выходе контроллер 1, получив сигнал от датчика выходного давления 17, соответствующий пониженному давлению в системе, обрабатывает его и на основе заданной программы выдает управляющий сигнал на преобразователь частоты 4, который в свою очередь повышает обороты двигателя 8 или, если необходимо, вводит в работу второй электродвигатель 9. Контроллер 1 постоянно получает сигналы с датчиков давления 16, 17, температуры 10, 11 и вибродатчиков 14, 15, ведя непрерывную диагностику оборудования насосной станции. За счет этого увеличивается надежность и стабильность работы насосной станции. В случае если показания не соответствуют программно заданным, происходит плавная остановка двигателей и сигнализирование об области неисправности. Система наработки по времени позволяет равномерно распределять работу электродвигателей, включая их поочередно через определенные равные промежутки времени. Отсутствуют длительные режимы работы, вследствие чего уменьшается износ и увеличивается срок службы насосных электроприводов.In the event of a drop in pressure at the output, the controller 1, having received a signal from the output pressure sensor 17, corresponding to a reduced pressure in the system, processes it and, on the basis of a given program, issues a control signal to the frequency converter 4, which in turn increases the engine speed 8 or, if necessary , puts into operation a second electric motor 9. Controller 1 constantly receives signals from pressure sensors 16, 17, temperature 10, 11 and vibration sensors 14, 15, conducting continuous diagnostics of the pump station equipment. Due to this, the reliability and stability of the pumping station increases. In case the indications do not correspond to the programmed ones, the engines stop smoothly and signaling about the fault area. The running time system allows you to evenly distribute the operation of electric motors, including them alternately at certain equal intervals of time. There are no long operating modes, as a result of which wear is reduced and the service life of pumping electric drives is increased.

Предлагаемая полезная модель позволяет проводить всестороннюю диагностику электроприводов насосной станции за счет непрерывного управления контроллером, получающего информацию о системе с датчиков; регулирование скорости электродвигателей при помощи частотного преобразователя позволяет получить экономию энергии; уменьшение износа двигателей за счет их переменной работы, которую осуществляет преобразователь частоты с помощью насосной карты.The proposed utility model allows comprehensive diagnostics of the pump station electric drives due to the continuous control of the controller, which receives information about the system from sensors; adjusting the speed of electric motors with a frequency converter allows you to save energy; reduction of engine wear due to their variable work, which is carried out by the frequency converter using a pump card.

Claims

The automatic control system of the pumping station, containing a frequency-controlled converter, reversible switches according to the number of used motors with control windings connected in series with the NC interlock contacts, a process parameter sensor, motors, a microcontroller control system, characterized in that it contains a programmable controller with a fuzzy logic algorithm , inlet and outlet pressure sensors, motor temperature sensors and pump vibration level sensors units, the controller inputs are connected to the outputs of the pressure, temperature and vibration sensors, and the controller output is connected to the contactors input, control signals from the controller output are received at the input of the frequency converter, and information about the state of electric motors and pump units is received from the output of the frequency converter while the controller compares the received signals from the sensors with software installed, generates control signals and feeds them to the information input of the converter you, who turn on or turn off running engines with smooth braking from the power network while increasing the permissible level of vibration of the pump unit and the temperature of the motors, carry out alternating operation of the motors according to the specified time parameters.