RU2094657C1

RU2094657C1 - Adjustable hydroelectric power plant

Info

Publication number: RU2094657C1
Application number: RU94020893A
Authority: RU
Inventors: Н.Н. Кокошкин; Б.В. Новоселов; В.Д. Быков
Original assignee: Всероссийский научно-исследовательский институт "Сигнал"
Priority date: 1994-06-02
Filing date: 1994-06-02
Publication date: 1997-10-27

Abstract

FIELD: hydroelectric power engineering; adjusting hydroelectric power plants by varying output pressure. SUBSTANCE: power plant has series-connected drive motor 1 and gear pump 2 whose output is connected through diaphragm filter 3 to clean product tank 4 and through safety valve 5, to dirty product tank 6. Automatic control of output characteristics is effected by varying parameters of drive motor 1 by means of electronic frequency changer 8 responding to signals from pressure sensor 7. EFFECT: improved reliability. 2 dwg

Description

Изобретение относится к электрогидравлическим системам регулирования и может быть использовано в системах, обеспечивающих регулирование потока перекачиваемой жидкости. The invention relates to electro-hydraulic control systems and can be used in systems that provide control of the flow of the pumped liquid.

Известные гидростанции, обеспечивающие перекачивание жидкости, можно разделить на две группы:
с использованием нерегулируемых гидромашин (на базе шестеренных насосов);
с использованием регулируемых гидромашин (на базе насосов объемного регулирования).Known hydropower plants providing pumping fluid can be divided into two groups:
using unregulated hydraulic machines (based on gear pumps);
using adjustable hydraulic machines (based on volume control pumps).

Использование гидростанций с регулируемыми объемными насосами ограничено их высокой стоимостью, а также невозможностью создания щадящего режима при перекачивании жидкости, так как при перекачивании, преимущественно, белковых жидкостей требуется обеспечение гарантированного зазора не менее 0,1 мм. The use of hydropower plants with variable displacement pumps is limited by their high cost, as well as the impossibility of creating a gentle mode when pumping liquids, since when pumping mainly protein fluids, a guaranteed clearance of at least 0.1 mm is required.

Наиболее полно поставленным требованиям, особенно при перекачивании белковых жидкостей, отвечают гидростанции, использующие шестеренные насосы постоянной производительности с внешним зацеплением. The most fully set requirements, especially when pumping protein fluids, are met by hydroelectric stations using gear pumps of constant performance with external gearing.

Благодаря своей внутренней простоте, малой стоимости и возможности создания щадящего режима перекачивания они нашли достаточно широкое применение. Due to their internal simplicity, low cost and the ability to create a gentle pumping mode, they have found widespread use.

На фиг. 2 функционально представлена блок-схема регулируемой гидростанции [1] принятой за прототип, состоящий из последовательно соединенных приводного электродвигателя 1, механического вариатора скорости 2, шестеренного насоса 3, выход которого (полость нагнетания) через мембранный фильтр 4 поступает в бак очищенной продукции 5, а через предохранительный клапан 6 с баком неочищенной продукции 7, вход насоса 3 (полость всасывания) связан с баком неочищенной продукции 7. In FIG. 2 is a functional block diagram of an adjustable hydraulic power station [1] adopted as a prototype, consisting of a serially connected drive electric motor 1, a mechanical speed variator 2, a gear pump 3, the output of which (discharge cavity) through a membrane filter 4 enters the tank of cleaned products 5, and through the safety valve 6 with the tank of crude products 7, the inlet of the pump 3 (suction cavity) is connected with the tank of crude products 7.

Работа такой гидростанции осуществляется следующим образом. После подключения к сети приводного электродвигателя 1 и установки механическим вариатором 2 требуемой скорости вращения шестеренного насоса 3 происходит перекачка жидкости через мембранный фильтр 4 из бака неочищенной продукции 7 в бак очищенной 5. Регулирование объема перекачиваемой жидкости при изменении нагрузки на выходе насоса осуществляется вручную оператором, использующим механизм установки механического вариатора. При засорении фильтра 4 или при превышении нагрузки на выходе шестеренного насоса 3 срабатывает предохранительный клапан 6, соединяющий выход насоса 3 с баком неочищенной продукции 7. The work of such a hydroelectric station is as follows. After the drive motor 1 is connected to the network and the required gear pump 3 is installed with the mechanical variator 2, liquid is pumped through the membrane filter 4 from the crude product tank 7 to the cleaned tank 5. The volume of the pumped liquid when the load at the pump outlet is changed is manually controlled by the operator using mechanism for installing a mechanical variator. When the filter 4 is clogged or when the load exceeds the output of the gear pump 3, the safety valve 6 is activated, connecting the output of the pump 3 with the tank of crude products 7.

К существенным недостаткам данного типа регулируемых гидростанций следует отнести
наличие сложного механического прибора (вариатора скорости), что существенным образом увеличивает стоимость гидростанции и снижает показатели надежной работы;
наличие постоянного контроля оператором за процессом перекачивания жидкости, т.е. при возрастании нагрузки необходимо для обеспечения требуемой производительности установки корректировать скорость вращения насоса механическим вариатором.Significant disadvantages of this type of regulated hydroelectric power station include
the presence of a complex mechanical device (speed variator), which significantly increases the cost of the hydroelectric power station and reduces the reliability indicators;
the presence of constant control by the operator of the process of pumping fluid, i.e. when the load increases, it is necessary to adjust the pump rotation speed with a mechanical variator to ensure the required plant performance.

Указанные недостатки не имеет предлагаемая регулируемая гидростанция, принцип действия которой основан на регулировании частоты вращения приводного электродвигателя и реализации автоматического контура регулирования величины скорости вращения приводного электродвигателя в зависимости от величины давления на выходе шестеренного насоса. These disadvantages are not offered by the proposed adjustable hydraulic station, the principle of which is based on the regulation of the rotational speed of the drive electric motor and the implementation of an automatic control loop for controlling the speed of rotation of the drive electric motor depending on the pressure at the output of the gear pump.

Изобретение направлено на обеспечение автоматически регулируемого стабильного расхода на выходе шестеренного насоса гидростанции, при изменении нагрузки, а также повышение надежности за счет исключения механического вариатора скорости из состава гидростанции. The invention is aimed at providing an automatically controlled stable flow rate at the output of the hydraulic pump of a hydraulic power plant when the load changes, as well as increasing reliability by eliminating the mechanical speed variator from the hydraulic power plant.

Изобретение заключается в том, что в гидростанцию, содержащую последовательно соединенные приводной электродвигатель и шестеренный насос, выход которого (полость нагнетания) через фильтр связан с баком очищенной продукции, а через предохранительный клапан с баком неочищенной продукции, который связан с входом шестеренного насоса (полость всасывания), введены электронный преобразователь частоты, связанный с приводным электродвигателем, и датчик давления, вход которого связан с выходом шестеренного насоса (полость нагнетания), а выход -с суммирующим входом преобразователя частоты. The invention lies in the fact that in a hydrostation containing a serially connected drive motor and a gear pump, the output of which (discharge cavity) is connected through the filter to the tank of cleaned products, and through a safety valve to the tank of crude products, which is connected to the gear pump inlet (suction cavity ), an electronic frequency converter connected to a drive electric motor, and a pressure sensor, the input of which is connected to the output of the gear pump (discharge cavity), and the output - summing inputs of the frequency converter.

Предлагаемое техническое решение обладает новизной и соответствует критерию "изобретательский уровень", так как предлагаемые отличительные признаки в указанной совокупности не обнаружены в других аналогичных решениях, используемых с указанной целью, и является промышленно применимым. The proposed technical solution has novelty and meets the criterion of "inventive step", since the proposed distinguishing features in the specified combination were not found in other similar solutions used for this purpose, and is industrially applicable.

Введение электронного преобразователя частоты в совокупности с автоматическим контуром регулирования по выходному давлению позволит обеспечить высокую стабильность автоматически регулируемого расхода на выходе шестеренного насоса гидростанции при изменении нагрузки, а также повысить надежность за счет исключения из состава гидростанции механического вариатора скорости. The introduction of an electronic frequency converter in conjunction with an automatic output pressure control loop will ensure high stability of the automatically regulated flow rate at the output of the hydraulic pump of the hydraulic power station when the load changes, and also increase reliability by eliminating the mechanical speed variator from the hydraulic power plant.

На фиг. 1 функционально представлены блок-схема предлагаемой гидростанции, которая содержит последовательно соединенные приводной электродвигатель 1 и шестеренный насос 2, выход которого через мембранный фильтр 3 связан с баком очищенной продукции 4, через предохранительный клапан 5 с баком неочищенной продукции, который связан с входом насоса 2, через датчик давления 7 -с входом электронного преобразователя частоты 8, выход которого связан с приводным электродвигателем 1. In FIG. 1, a block diagram of the proposed hydroelectric station is functionally presented, which contains a serially connected drive motor 1 and a gear pump 2, the output of which through a membrane filter 3 is connected to the tank of purified products 4, through a safety valve 5 with a tank of crude products, which is connected to the input of pump 2, through a pressure sensor 7, with the input of an electronic frequency converter 8, the output of which is connected to a drive motor 1.

Предлагаемая гидростанция работает следующим образом. The proposed hydroelectric station works as follows.

После подключения к сети приводного электродвигателя 1 на электронном преобразователе частоты 8 устанавливается требуемая скорость вращения шестеренного насоса 2, обеспечивающего перекачивание из бака неочищенной жидкости 6 через фильтр 3 в бак очищенной продукции. При изменении нагрузки на выходе насоса 2 или при засорении (допустимом) фильтра 4 происходит увеличение давления на выходе шестеренного насоса 2, электрический сигнал, снимаемый с датчика давления 7, контролирующего давление на выходе насоса 2, поступает на вход преобразователя частоты 8, который устанавливает требуемую частоту приводного электродвигателя, обеспечивающую стабильность расхода перекачиваемой жидкости. After connecting the drive motor 1 to the network, the required speed of the gear pump 2 is established on the electronic frequency converter 8, which ensures pumping of the crude liquid 6 from the tank through the filter 3 into the tank of cleaned products. When the load at the output of the pump 2 changes or when the (permissible) filter 4 is clogged, the pressure at the output of the gear pump 2 increases, the electrical signal taken from the pressure sensor 7, which controls the pressure at the output of the pump 2, is fed to the input of the frequency converter 8, which sets the required the frequency of the drive motor, which ensures the stability of the flow rate of the pumped liquid.

Таким образом, использование изобретения позволяет обеспечить высокую стабильность автоматически регулируемого расхода на выходе шестеренного насоса на уровне 5%от номинальной величины, а также повысить надежность за счет исключения из состава гидростанции механического вариатора скорости. Данные выводы подтверждены результатами отработки опытных образцов применительно к установке Сартокон-2. Thus, the use of the invention allows to ensure high stability of the automatically controlled flow rate at the output of the gear pump at the level of 5% of the nominal value, and also to increase reliability by eliminating the mechanical speed variator from the hydraulic power station. These findings are confirmed by the results of the development of prototypes in relation to the Sartokon-2 installation.

Claims

An adjustable hydraulic power station containing a serially connected drive motor and gear pump, the output of which through a membrane filter is connected to the tank of cleaned products, and through a safety valve to the tank of crude products, which is connected to the input of the gear pump, characterized in that a pressure sensor and electronic a frequency converter, the pressure sensor input is connected to the output of the gear pump, and the output to the input of the electronic frequency converter, the output of which is connected to the drive electric motor.