RU2498116C1 - Turbine unit automatic control system - Google Patents

Turbine unit automatic control system Download PDF

Info

Publication number
RU2498116C1
RU2498116C1 RU2012142804/06A RU2012142804A RU2498116C1 RU 2498116 C1 RU2498116 C1 RU 2498116C1 RU 2012142804/06 A RU2012142804/06 A RU 2012142804/06A RU 2012142804 A RU2012142804 A RU 2012142804A RU 2498116 C1 RU2498116 C1 RU 2498116C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
unit
centrifugal pump
pipeline
input
pump
Prior art date
Application number
RU2012142804/06A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Олег Васильевич Кабанов
Сергей Викторович Самоленков
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Национальный минерально-сырьевой университет "Горный"
Priority to RU2012142804/06A priority Critical patent/RU2498116C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2498116C1 publication Critical patent/RU2498116C1/en

Links

Landscapes

  • Control Of Non-Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: machine building.
SUBSTANCE: turbine unit automatic control system comprises a centrifugal pump, an electric motor, a device to change the speed of the centrifugal pump rotor, an automatic control system providing for the specified centrifugal pump rotor speed, a switch unit for frequency input signals, a pressure sensor at the pump inlet and a pressure sensor at the pump outlet, a liquid flow metre, a parameter calculation unit, a unit to set the form of head-capacity curve of the compressor, a unit to set the form of pump efficiency factor, a unit to form the pump operating parameters, a detector of the actual operating parameters of the pump and the pipeline, a unit to calculate the actual rotor speed, a unit to set the design characteristic of the pipeline, a detector of design operating parameters of the pump and the pipeline, a unit to calculate the design rotor speed.
EFFECT: providing operation of turbine units with maximum possible efficiency coefficient irrespective of variation of pipeline characteristic.
1 dwg

Description

Изобретение относится к области управления турбоагрегатами, в частности нефтеперекачивающими, водоотливными и компрессорными установками, включающими центробежные или осевые машины, и предназначено для обеспечения их работы с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от изменения характеристики трубопровода.The invention relates to the field of control of turbine units, in particular oil pumping, sump and compressor units, including centrifugal or axial machines, and is intended to ensure their operation with the highest possible efficiency, regardless of changes in the characteristics of the pipeline.

Известна система управления погружным электроцентробежным насосом (патент RU №2341004, опубл. 10.12.2008), содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, блок сравнения, датчик динамического уровня жидкости, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, блок дифференцирования, сумматор.A known control system of a submersible electric centrifugal pump (patent RU No. 2341004, publ. 10.12.2008), comprising a block for setting a dynamic fluid level diagram, a comparison unit, a dynamic fluid level sensor, a unit for calculating the required frequency, a frequency converter, a submersible electric centrifugal pump, differentiation unit, adder.

Недостатком этого устройства является уменьшение коэффициента полезного действия при изменении производительности или напора.The disadvantage of this device is the reduction in efficiency when changing productivity or pressure.

Известно устройство управления насосной установкой (патент RU №2095633, опубл. 10.11.1997), содержащее датчик давления и магнитный пускатель, которым включается электропривод насосной установки. Оно снабжено блоком преобразования сигналов, блоком задания уставок, программным и запоминающим блоками и усилителем. При этом датчик давления выполнен аналоговым и соединен с первым входом блока преобразования сигналов, второй вход которого соединен с выходом блока задания уставок, а третий вход с первым выходом программного блока, первый вход его соединен с выходом блока преобразования сигналов, второй выход программного блока соединен с входом запоминающего блока, выход которого соединен со вторым входом программного блока, третий выход которого соединен с входом усилителя, выход которого с магнитным пускателем.A control device for a pumping unit is known (patent RU No. 2095633, publ. 10.11.1997) containing a pressure sensor and a magnetic actuator, which turns on the electric drive of the pumping unit. It is equipped with a signal conversion unit, a setting unit, software and memory units, and an amplifier. The pressure sensor is made analog and connected to the first input of the signal conversion unit, the second input of which is connected to the output of the setting unit, and the third input to the first output of the program unit, its first input is connected to the output of the signal conversion unit, the second output of the program unit is connected to the input of the storage unit, the output of which is connected to the second input of the program unit, the third output of which is connected to the input of the amplifier, the output of which is with a magnetic starter.

Недостатками этого устройства является то, что не предусмотрено регулирование заданного расхода путем изменения числа оборотов вала насоса, это не позволяет его использовать как регулятор расхода. Поэтому его применение как регулятора расхода требует дополнительной установки в потоке жидкости регулятора давления, что ведет к дополнительным капитальным и эксплуатационным затратам.The disadvantages of this device is that it does not provide for the regulation of a given flow rate by changing the number of revolutions of the pump shaft, this does not allow it to be used as a flow regulator. Therefore, its use as a flow regulator requires an additional installation of a pressure regulator in the fluid flow, which leads to additional capital and operating costs.

Известна система управления центробежным насосом (патент RU №2418990, опубл. 20.05.2011), принятая за прототип. Система содержит блок задания параметра регулирования, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход центробежного насоса соединен с датчиком регулируемого параметра, датчик регулируемого параметра, сумматор, блок дифференцирования, второй вход блока сравнения соединен с выходом сумматора, блок интегрирования присоединен к выходу блока сравнения, выход блока интегрирования соединен с входом асинхронного электродвигателя, выход которого соединен с входом центробежного насоса, асинхронный электродвигатель соединен с датчиком частоты вращения, выход которого соединен со вторым блоком дифференцирования, выход которого соединен с первым входом сумматора, датчик регулируемого параметра соединен с входом блока дифференцирования, выход которого соединен со вторым входом сумматора, третий вход которого соединен с выходом датчика регулируемого параметра.A known control system of a centrifugal pump (patent RU No. 2418990, publ. 05/20/2011), adopted as a prototype. The system contains a control parameter setting unit, the output of which is connected to the first input of the comparison unit, the output of the centrifugal pump is connected to the adjustable parameter sensor, an adjustable parameter sensor, an adder, a differentiation unit, the second input of the comparison unit is connected to the output of the adder, the integration unit is connected to the output of the comparison unit , the output of the integration unit is connected to the input of an induction motor, the output of which is connected to the input of a centrifugal pump, the asynchronous motor is connected speed sensor, whose output is connected to the second differential unit whose output is connected to the first input of the adder, controlled parameter sensor connected to the input differential unit whose output is connected to the second input of the adder, a third input coupled to an output of the sensor control parameter.

Недостатком этого устройства является уменьшение коэффициента полезного действия при изменении производительности или напора.The disadvantage of this device is the reduction in efficiency when changing productivity or pressure.

Техническим результатом является повышение коэффициента полезного действия турбоагрегата до максимально возможного.The technical result is to increase the efficiency of the turbine unit to the maximum possible.

Технический результат достигается тем, что система автоматического управления турбоагрегатом, включающая центробежный насос, электродвигатель, блок изменения частоты вращения ротора центробежного насоса, систему автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора центробежного насоса, датчик давления на выходе из центробежного насоса, снабжена датчиком давления на входе в центробежный насос, датчиком давления на входе в центробежный насос, устройством измерения расхода жидкости, блоком вычисления параметра, определяющего форму напорной характеристики трубопровода, вычислителем напорной характеристики трубопровода, блоком задания формы напорной характеристики центробежного насоса, блоком задания формы характеристики КПД центробежного насоса, блоком формирования режимных параметров центробежного насоса, определителем фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, блоком вычисления фактической частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса с максимальным КПД при текущем режиме работы, блоком задания проектной характеристики трубопровода, определителем проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, блоком вычисления проектной частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса с максимальным КПД при проектном режиме работы, а на входе системы автоматического регулирования установлен блок переключения входных сигналов частот, при этом входы блока формирования режимных параметров центробежного насоса соединены с выходами блока задания формы характеристики КПД центробежного насоса и блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса, а его выходы соединены с входом определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода и определителя проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, при этом входы блока вычисления параметра, определяющего форму характеристики трубопровода, соединены с выходами датчиков давления на входе в насос и выходе из насоса и с выходом устройства измерения расхода жидкости, а его выход соединен с входом определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, выход которого соединен с входом блока вычисления фактической частоты вращения ротора, а его входы соединены с выходами блока вычисления параметра, определяющего форму характеристики трубопровода и устройства измерения расхода жидкости и блока формирования режимных параметров центробежного насоса, входы блока вычисления фактической частоты вращения ротора соединены с входами блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса и определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, а выход соединен с входом блока переключения входных сигналов частот, входы определителя проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода соединены с выходами блока формирования режимных параметров центробежного насоса и блока задания проектной характеристики трубопровода, а выход соединен с входом блока вычисления проектной частоты вращения ротора, вход которого соединен с выходом блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса, а выход которого соединен с входом блока переключения входных сигналов частот, который соединен с входом системы автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора центробежного насоса, вход которой соединен с устройством для изменения частоты вращения ротора центробежного насоса, соединенного с электродвигателем, а электродвигатель с центробежным насосом.The technical result is achieved by the fact that the automatic control system of the turbine unit, including a centrifugal pump, an electric motor, a unit for changing the rotor speed of a centrifugal pump, an automatic control system that provides a given rotational speed of the centrifugal pump rotor, a pressure sensor at the outlet of the centrifugal pump, is equipped with an inlet pressure sensor to a centrifugal pump, a pressure sensor at the inlet of a centrifugal pump, a device for measuring fluid flow, a unit for calculating pairs a unit that determines the shape of the pressure characteristic of the pipeline, a calculator of the pressure characteristics of the pipeline, a unit for setting the shape of the pressure characteristics of the centrifugal pump, a block for setting the shape of the characteristics of the efficiency of the centrifugal pump, a unit for generating operating parameters of the centrifugal pump, a determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and pipeline, and a unit for calculating the actual speed of rotation rotor, ensuring the operation of a centrifugal pump with maximum efficiency in the current mode of operation, a unit for specifying the design characteristics of the pipeline, a determinant of the design operational parameters of the centrifugal pump and the pipeline, a unit for calculating the design rotational speed of the rotor, which ensures the operation of the centrifugal pump with maximum efficiency at the design mode of operation, and an input frequency switching unit is installed at the input of the automatic control system, while the inputs of the unit for forming operational parameters of the centrifugal pump are connected to the outputs of the unit for specifying the shape of the characteristics of the efficiency of the centrifugal pump pump and the unit for setting the shape of the pressure characteristic of the centrifugal pump, and its outputs are connected to the input of the determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and pipeline and the determinant of the design operating parameters of the centrifugal pump and pipeline, while the inputs of the calculation unit of the parameter determining the shape of the characteristics of the pipeline are connected to the outputs of the sensors pressure at the inlet to the pump and the outlet of the pump and with the output of the device for measuring fluid flow, and its output is connected to the input of the determinant mode parameters of the centrifugal pump and the pipeline, the output of which is connected to the input of the unit for calculating the actual rotor speed, and its inputs are connected to the outputs of the unit for calculating the parameter that determines the shape of the characteristics of the pipeline and the device for measuring fluid flow and the unit for forming the mode parameters of the centrifugal pump, inputs of the unit of calculation the actual rotor speed are connected to the inputs of the unit for setting the shape of the pressure characteristic of the centrifugal pump and the determinant of the actual p pressure parameters of the centrifugal pump and pipeline, and the output is connected to the input of the input frequency switching unit, the inputs of the determinant of the design operating parameters of the centrifugal pump and the pipeline are connected to the outputs of the unit for generating the operational parameters of the centrifugal pump and the unit for specifying the design characteristics of the pipeline, and the output is connected to the input of the calculation unit design rotor speed, the input of which is connected to the output of the unit for setting the shape of the pressure characteristic of the centrifugal pump, and the output is cat cerned connected to the input frequencies of the input signal switching unit that is connected to the input of an automatic control system that provides predetermined rotor speed centrifugal pump, which is connected to the input means for changing the centrifugal pump rotor speed, connected to the motor, and the motor with a centrifugal pump.

Турбоагрегат - совокупность центробежного компрессора, насоса с электрическим приводом или турбины и приводимого ею в действие электрогенератора. В данном случае турбоагрегат включает центробежный насос, электродвигатель в качестве привода и блок изменения частоты вращения ротора центробежного насоса.A turbine unit is a combination of a centrifugal compressor, an electric pump or a turbine and an electric generator driven by it. In this case, the turbine unit includes a centrifugal pump, an electric motor as a drive and a unit for changing the speed of the rotor of the centrifugal pump.

По предложенным формулам, известным из уровня техники, в блоке вычисления проектной частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса с максимальным КПД при проектном режиме работы, рассчитывают проектное значение частоты вращения ротора центробежного насоса, которую сравнивают в блоке переключения входных сигналов частот с частотой вращения, вычисленной в блоке вычисления фактической частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса с максимальным КПД при текущем режиме работы рассчитывают частоту вращения ротора насоса в зависимости от паспортных параметров напорной характеристики и характеристики КПД центробежного насоса, а также от параметра, определяющего форму характеристики трубопровода, а затем подаются. Если разница значений вычисленных частот составит больше 5% от проектной частоты вращения ротора, то на вход системы автоматического регулирования подается фактическая частота вращения ротора. Это обеспечивает повышение коэффициента полезного действия турбоагрегата до максимально возможного.According to the proposed formulas known from the prior art, in the unit for calculating the design rotor speed, which ensures the operation of the centrifugal pump with maximum efficiency at the design mode of operation, the design value of the rotor speed of the centrifugal pump is calculated, which is compared in the switching unit of the input frequency signals with the rotational speed, calculated in the unit for calculating the actual rotor speed, ensuring the operation of a centrifugal pump with maximum efficiency at the current operating mode, calculate the hour OTU pump rotor as a function of parameters passport pressure characteristics and the characteristics of the centrifugal pump efficiency, and also on a parameter defining the characteristics of the pipeline, and then fed. If the difference between the calculated frequencies is more than 5% of the design rotor speed, then the actual rotor speed is fed to the input of the automatic control system. This provides an increase in the efficiency of the turbine unit to the maximum possible.

Система поясняется чертежом, где показана функциональная схема. Система включает центробежный насос 1, электродвигатель 2, устройство 3 для изменения частоты вращения ротора центробежного насоса 1, систему 4 автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора центробежного насоса 1, блок 5 переключения входных сигналов частот, датчик 6 давления на входе в центробежный насос 1 и датчик 7 давления на выходе из центробежного насоса 1, устройство 8 измерения расхода жидкости, блок 9 вычисления параметра, определяющего форму напорной характеристики трубопровода, блок 10 задания формы напорной характеристики центробежного насоса 1, блок 11 задания формы характеристики КПД центробежного насоса, блок 12 формирования режимных параметров центробежного насоса, определитель 13 фактических режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода, блок 14 вычисления фактической частоты вращения ротора, блок 15 задания проектной характеристики трубопровода, определитель 16 проектных режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода, блок 17 вычисления проектной частоты вращения ротора.The system is illustrated in the drawing, which shows a functional diagram. The system includes a centrifugal pump 1, an electric motor 2, a device 3 for changing the rotor speed of a centrifugal pump 1, an automatic control system 4 that provides a given rotational speed of the rotor of a centrifugal pump 1, an input frequency switching unit 5, a pressure sensor 6 at the inlet of a centrifugal pump 1 and a pressure sensor 7 at the outlet of the centrifugal pump 1, a fluid flow measuring device 8, a parameter calculating unit 9 determining a shape of a pressure characteristic of a pipeline, a shape setting unit 10 pressure characteristics of a centrifugal pump 1, a block 11 for setting the shape of the efficiency characteristic of a centrifugal pump, a block 12 for generating operating parameters of a centrifugal pump, a determinant 13 for the actual operating parameters of a centrifugal pump 1 and a pipeline, a block 14 for calculating the actual rotor speed, a block 15 for specifying a design characteristic for the pipeline, a determinant 16 design operational parameters of the centrifugal pump 1 and the pipeline, block 17 calculating the design rotor speed.

Система работает следующим образом. На блок 13 формирования режимных параметров центробежного насоса, подают сигналы коэффициентов характеристики КПД центробежного насоса c1, с2, с3 с блока 12 задания формы характеристики КПД центробежного насоса 1 и сигналы коэффициентов напорной характеристики а0, а1, а2 с блока 11 задания формы напорной характеристики центробежного насоса 1, где формируют сигналы расхода Qη max и напора Нη тmax центробежного насоса при максимальном КПД по формулам:The system operates as follows. On the block 13 of the formation of the operational parameters of the centrifugal pump, the signals of the efficiency coefficient coefficients of the centrifugal pump c 1 , 2, 3, 3 from the block 12 of setting the form of the efficiency characteristic of the centrifugal pump 1 and the pressure coefficient coefficients a 0 , a 1 , and 2 from block 11 are fed setting the pressure characteristics of the centrifugal pump 1, where the flow signals Q η max and pressure H η tmax of the centrifugal pump are generated at the maximum efficiency according to the formulas:

Figure 00000001
,
Figure 00000001
 ,

Figure 00000002
,
Figure 00000002
 ,

где c1, с2, с3, - постоянные коэффициенты характеристики КПД центробежного насоса, определяемые по паспортным характеристикам турбоагрегатов или при проведении регламентированных испытаний в процессе эксплуатации, соответственно c/м3, с2/м6, с3/м9;where cone, from2, from3, - constant coefficients of the efficiency characteristic of a centrifugal pump, determined by the passport characteristics of the turbine units or during regulated tests during operation, respectively, c / m3, from2/ m6, from3/ m9;

а0, a1, a2 - постоянные коэффициенты напорной характеристики центробежного насоса, определяемые по паспортным характеристикам турбоагрегатов или при проведении регламентированных испытаний в процессе эксплуатации, соответственно м, с/м2, с2/м5;and 0 , a 1 , a 2 - constant coefficients of the pressure characteristics of the centrifugal pump, determined by the passport characteristics of the turbine units or when conducting regulated tests during operation, respectively, m, s / m 2 , s 2 / m 5 ;

Qηmax и Hηmax - соответственно подача, м3/с и напор, м при максимальном КПД центробежного насоса.Q ηmax and H ηmax , respectively, flow, m 3 / s and head, m at maximum efficiency of a centrifugal pump.

Сигналы расхода Qηmax и напора Нηmax центробежного насоса при максимальном КПД подают на определитель 14 фактических режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода и на определитель 17 проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода. Датчик 6 давления на входе в центробежный насос 1 и датчик 7 давления на выходе из центробежного насоса 1, устройство 8 измерения расхода жидкости подают сигналы соответственно Рвх, Рвых и Q на блок 9 вычисления параметра, определяющего форму характеристики трубопровода по формуле:The flow signals Q ηmax and pressure Н ηmax of the centrifugal pump at maximum efficiency are supplied to the determinant 14 of the actual operating parameters of the centrifugal pump 1 and the pipeline and to the determinant 17 of the design operating parameters of the centrifugal pump and the pipeline. The pressure sensor 6 at the inlet to the centrifugal pump 1 and the pressure sensor 7 at the outlet of the centrifugal pump 1, the device 8 for measuring the flow rate of the liquid signal respectively P in , P out and Q to block 9 calculating a parameter that determines the shape of the characteristics of the pipeline according to the formula:

Figure 00000003
,
Figure 00000003
 ,

где b0, b1 b2 - постоянные коэффициенты характеристики трубопровода, соответственно м, с/м2, с2/м5. Блок 9 подает сигнал b2 на определитель 13 фактических режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода, на который подают сигнал расхода Q с устройства 8 измерения расхода жидкости. Определитель 13 фактических режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода формирует сигналы расхода Qоф/) и напора Ноф фактического режима работы центробежного насоса, определяемые по формулам:where b 0 , b 1 b 2 - constant coefficients of the characteristics of the pipeline, respectively m, s / m 2 , s 2 / m 5 . Block 9 supplies a signal b 2 to the determinant 13 of the actual operating parameters of the centrifugal pump 1 and the pipeline, which is fed a flow signal Q from the device 8 for measuring fluid flow. The determinant 13 of the actual operational parameters of the centrifugal pump 1 and the pipeline generates flow signals Q of /) and pressure Н of the actual operating mode of the centrifugal pump, determined by the formulas:

Figure 00000004
,
Figure 00000004
 ,

где Qηmax и Hηmax соответственно подача, м3/с и напор, м при максимальном КПД центробежного насоса;where Q ηmax and H ηmax, respectively, flow, m 3 / s and head, m at maximum efficiency of a centrifugal pump;

Qоф и Н0ф - соответственно фактическая подача, м3/с и фактический напор, м центробежного насоса.Q of and N 0f - respectively, the actual flow, m 3 / s and the actual pressure, m of a centrifugal pump.

Сигналы расхода Qоф и напора Ноф фактического режима работы центробежного насоса 1 подают на вход блока 14 вычисления частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса 1 с максимальным КПД при текущем режиме работы, на который также подаются сигналы коэффициентов напорной характеристики а0, a1, a2 с блока задания 10 формы напорной характеристики центробежного насоса. Блок 14 вычисления фактической частоты вращения ротора формирует сигнал nпроект, по формуле:Flow signals Q of and pressure H of the actual operating mode of the centrifugal pump 1 are fed to the input of the rotor speed calculation unit 14, which ensures the operation of the centrifugal pump 1 with maximum efficiency in the current mode of operation, which also receives the pressure coefficient coefficients a 0 , a 1 , a 2 from task block 10 of the form of the pressure characteristic of a centrifugal pump. Block 14 calculates the actual rotor speed generates a signal n project , according to the formula:

Figure 00000005
,
Figure 00000005
 ,

где nnасn - номинальная (паспортная) частота вращения ротора центробежного насоса, с-1;where n nac - nominal (passport) rotational speed of the rotor of the centrifugal pump, s -1 ;

Qоф и Ноф - соответственно фактические подача, м3/с и напор, м.Q of and N of - respectively the actual flow, m 3 / s and pressure, m

который подается на блок 5 переключения входных сигналов частот. На определитель 16 проектных режимных параметров центробежного насоса 1 и трубопровода подаются сигналы коэффициентов характеристики трубопровода b0, b1, b2 с блока 15 задания проектной характеристики трубопровода. Определитель 16 проектных режимных параметров центробежного насоса 1 формирует сигналы расхода Q0n и напора Н0n, проектного режима работы центробежного насоса 1, определяемые по формулам:which is supplied to the block 5 switching input frequency signals. The determinant 16 of the design operational parameters of the centrifugal pump 1 and the pipeline signals the coefficients of the characteristics of the pipeline b 0 , b 1 , b 2 from block 15 to set the design characteristics of the pipeline. The determinant 16 of the design operational parameters of the centrifugal pump 1 generates flow signals Q 0n and pressure H 0n , the design mode of operation of the centrifugal pump 1, determined by the formulas:

Figure 00000006
,
Figure 00000006
 ,

Figure 00000007
,
Figure 00000007
 ,

где b0, b1, b2 - постоянные коэффициенты характеристики трубопровода, соответственно м, с/м2, с2/м5.where b 0 , b 1 , b 2 - constant coefficients of the characteristics of the pipeline, respectively m, s / m 2 , s 2 / m 5 .

Qηmax и Hηmax - соответственно подача, м3/с и напор, м при максимальном КПД центробежного насоса;Q ηmax and H ηmax , respectively, flow, m 3 / s and head, m at maximum efficiency of a centrifugal pump;

Q0n и Н0n - соответственно проектная подача, м3/с и проектный напор, м центробежного насоса.Q 0n and H 0n are the design flow, m 3 / s and design pressure, m of the centrifugal pump, respectively.

Сигналы расхода Q0n и напора Н0n, проектного режима работы центробежного насоса подают на блок 17 вычисления частоты вращения ротора, обеспечивающий работу центробежного насоса 1 с максимальным КПД при проектном режиме работы. Кроме того на блок 17 подают сигналы коэффициентов напорной характеристики а0, а1, а2 с блока 10 задания формы напорной характеристики центробежного насоса 1. Блок 17 вычисления частоты вращения ротора формирует сигнал частоты вращения ротора центробежного колеса 1 на проектном режиме работы nпроект, вычисленный по формуле:The flow rate signals Q 0n and pressure Н 0n , the design mode of operation of the centrifugal pump is fed to the rotor speed calculation unit 17, which ensures the operation of the centrifugal pump 1 with maximum efficiency during the design operation mode. In addition to the block 17 serves the signals of the coefficients of the pressure characteristics a 0 , a 1 , and 2 from the block 10 to determine the shape of the pressure characteristics of the centrifugal pump 1. Block 17 calculating the rotational speed of the rotor generates a signal of the rotational speed of the rotor of the centrifugal wheel 1 in the design mode of operation n project , calculated by the formula:

Figure 00000008
,
Figure 00000008
 ,

где nnacn - номинальная (паспортная) частота вращения ротора центробежного насоса, с-1;where n nacn is the nominal (passport) rotational speed of the rotor of the centrifugal pump, s -1 ;

QQn и Н0п - соответственно проектные подача, м3/с и напор, м.Q Qn and Н 0п - respectively, design flow, m 3 / s and pressure, m.

Сигнал частоты вращения ротора центробежного колеса 1 на проектном режиме работы nпроект подают на блок 5 переключения входных сигналов частот, где сравниваются проектное значение частоты при максимальном КПД центробежного насоса nфакт и фактическая величина частоты вращения ротора центробежного насоса пфакт.The signal of the rotor speed of the centrifugal wheel 1 in the design mode of operation n the project is fed to the input frequency signal switching unit 5, where the design value of the frequency is compared at the maximum efficiency of the centrifugal pump n fact and the actual value of the rotational speed of the centrifugal pump rotor n fact .

Блок 5 переключения входных сигналов частот формирует сигнал рабочей частоты вращения ротора центробежного насоса 1, который подается на систему 4 автоматического регулирования преобразователя частоты, где происходит формирование сигнала для преобразователя частоты 3. Данный сигнал подается на электродвигатель 2, который механически соединен с центробежным насосом 1.The frequency input signal switching unit 5 generates a signal of the working rotational speed of the rotor of the centrifugal pump 1, which is fed to the automatic control system of the frequency converter 4, where the signal for the frequency converter 3 is generated. This signal is supplied to the electric motor 2, which is mechanically connected to the centrifugal pump 1.

Таким образом, обеспечивается возможность работы турбоагрегата с максимально возможным коэффициентом полезного действия не зависимо от характеристики трубопровода.Thus, it is possible to operate the turbine unit with the highest possible efficiency, regardless of the characteristics of the pipeline.

Claims (1)

Система автоматического управления турбоагрегатом, включающая центробежный насос, электродвигатель, устройство для изменения частоты вращения ротора центробежного насоса, систему автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора центробежного насоса, датчик давления на выходе из центробежного насоса, отличающаяся тем, что она снабжена датчиком давления на входе в центробежный насос, устройством измерения расхода жидкости, блоком вычисления параметра, определяющего форму напорной характеристики трубопровода, вычислителем напорной характеристики трубопровода, блоком задания формы напорной характеристики центробежного насоса, блоком задания формы характеристики КПД центробежного насоса, блоком формирования режимных параметров центробежного насоса, определителем фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, блоком вычисления фактической частоты вращения ротора, обеспечивающим работу центробежного насоса с максимальным КПД при текущем режиме работы, блоком задания проектной характеристики трубопровода, определителем проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, блоком вычисления проектной частоты вращения ротора, обеспечивающим работу центробежного насоса с максимальным КПД при проектном режиме работы, а на входе системы автоматического регулирования установлен блок переключения входных сигналов частот, при этом входы блока формирования режимных параметров центробежного насоса соединены с выходами блока задания формы характеристики КПД центробежного насоса и блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса, а его выходы соединены с входом определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода и определителя проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, при этом входы блока вычисления параметра, определяющего форму характеристики трубопровода, соединены с выходами датчиков давления на входе в насос и выходе из насоса и с выходом устройства измерения расхода жидкости, а его выход соединен с входом определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, выход которого соединен с входом блока вычисления фактической частоты вращения ротора, а его входы соединены с выходами блока вычисления параметра, определяющего форму характеристики трубопровода и устройства измерения расхода жидкости и блока формирования режимных параметров центробежного насоса, входы блока вычисления фактической частоты вращения ротора соединены с входами блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса и определителя фактических режимных параметров центробежного насоса и трубопровода, а выход соединен с входом блока переключения входных сигналов частот, входы определителя проектных режимных параметров центробежного насоса и трубопровода соединены с выходами блока формирования режимных параметров центробежного насоса и блока задания проектной характеристики трубопровода, а выход соединен с входом блока вычисления проектной частоты вращения ротора, вход которого соединен с выходом блока задания формы напорной характеристики центробежного насоса, а выход которого соединен с входом блока переключения входных сигналов частот, который соединен с входом системы автоматического регулирования, обеспечивающую заданную частоту вращения ротора центробежного насоса, вход которой соединен с устройством для изменения частоты вращения ротора центробежного насоса, соединенного с электродвигателем, а электродвигатель - с центробежным насосом. A system for automatic control of a turbine unit, including a centrifugal pump, an electric motor, a device for changing the rotor speed of a centrifugal pump, an automatic control system that provides a given rotational speed of the centrifugal pump rotor, a pressure sensor at the outlet of the centrifugal pump, characterized in that it is equipped with an inlet pressure sensor to a centrifugal pump, a device for measuring fluid flow, a unit for calculating a parameter that determines the shape of the pressure characteristic of a pipe the line, a calculator of the pressure head characteristics of the pipeline, a unit for setting the shape of the pressure characteristics of the centrifugal pump, a block for setting the shape of the efficiency characteristic of the centrifugal pump, a unit for generating operational parameters of the centrifugal pump, a determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and the pipeline, and a unit for calculating the actual rotational speed of the rotor that ensures the operation of the centrifugal pump with maximum efficiency in the current mode of operation, the unit for specifying the design characteristics of the pipeline, a limiter of the design operational parameters of the centrifugal pump and the pipeline, a unit for calculating the design rotational speed of the rotor, ensuring the operation of the centrifugal pump with maximum efficiency at the design mode of operation, and at the input of the automatic control system, a switching unit for input frequency signals is installed, while the inputs of the unit for generating operational parameters of the centrifugal pump connected to the outputs of the unit for specifying the form of the efficiency characteristics of the centrifugal pump and the unit for specifying the form of the pressure head characteristic of prices a robotic pump, and its outputs are connected to the input of the determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and the pipeline and the determinant of the design operating parameters of the centrifugal pump and the pipeline, while the inputs of the unit for calculating the parameter that determines the shape of the characteristics of the pipeline are connected to the outputs of the pressure sensors at the pump inlet and outlet from the pump and with the output of the device for measuring fluid flow, and its output is connected to the input of the determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and piping a gadget whose output is connected to the input of the unit for calculating the actual rotor speed, and its inputs are connected to the outputs of the unit for calculating a parameter that determines the shape of the characteristics of the pipeline and the device for measuring fluid flow and the unit for generating operational parameters of the centrifugal pump, the inputs of the unit for calculating the actual rotor speed are connected to the inputs of the unit for setting the shape of the pressure characteristic of the centrifugal pump and the determinant of the actual operating parameters of the centrifugal pump and pipeline, and the output is connected to the input of the input signal switching unit, the inputs of the determinant of the design mode parameters of the centrifugal pump and the pipeline are connected to the outputs of the unit for forming the operational parameters of the centrifugal pump and the unit for specifying the design characteristics of the pipeline, and the output is connected to the input of the unit for calculating the design rotor speed, the input of which connected to the output of the unit for setting the shape of the pressure characteristic of the centrifugal pump, and the output of which is connected to the input of the input signal switching unit frequency catch, which is connected to the input of the automatic control system that provides a given rotational speed of the centrifugal pump rotor, the input of which is connected to a device for changing the rotational speed of the centrifugal pump rotor connected to the electric motor, and the electric motor to the centrifugal pump.
RU2012142804/06A 2012-10-08 2012-10-08 Turbine unit automatic control system RU2498116C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142804/06A RU2498116C1 (en) 2012-10-08 2012-10-08 Turbine unit automatic control system

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012142804/06A RU2498116C1 (en) 2012-10-08 2012-10-08 Turbine unit automatic control system

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2498116C1 true RU2498116C1 (en) 2013-11-10

Family

ID=49683205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012142804/06A RU2498116C1 (en) 2012-10-08 2012-10-08 Turbine unit automatic control system

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498116C1 (en)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016252C1 (en) * 1991-02-20 1994-07-15 Самарский архитектурно-строительный институт Method for controlling operation of pump plant in well
US5844397A (en) * 1994-04-29 1998-12-01 Reda Pump Downhole pumping system with variable speed pulse width modulated inverter coupled to electrical motor via non-gap transformer
RU2341004C1 (en) * 2007-12-25 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет System of electroloading centrifugal pump control
US7874808B2 (en) * 2004-08-26 2011-01-25 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Variable speed pumping system and method
RU2418990C1 (en) * 2009-11-09 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Control system of centrifugal pump

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2016252C1 (en) * 1991-02-20 1994-07-15 Самарский архитектурно-строительный институт Method for controlling operation of pump plant in well
US5844397A (en) * 1994-04-29 1998-12-01 Reda Pump Downhole pumping system with variable speed pulse width modulated inverter coupled to electrical motor via non-gap transformer
US7874808B2 (en) * 2004-08-26 2011-01-25 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Variable speed pumping system and method
RU2341004C1 (en) * 2007-12-25 2008-12-10 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования Самарский государственный технический университет System of electroloading centrifugal pump control
RU2418990C1 (en) * 2009-11-09 2011-05-20 Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Уфимский государственный авиационный технический университет" Control system of centrifugal pump

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102971539B (en) Turbo machine
US11313343B2 (en) Hydroelectric power generation system
MX2014000421A (en) Estimating Fluid Levels in a Progressing Cavity Pump System.
EP3014122B1 (en) Anti-ripple injection method and pump system
EP3653868B1 (en) Hydroelectric system
CN108700019B (en) Method, system and device for operating a hydraulic turbine
US9568921B2 (en) Method for approximating a static head of a fluid transfer system
RU2522565C1 (en) Well operation method using pump set with variable-frequency drive and device for its implementation
US9835160B2 (en) Systems and methods for energy optimization for converterless motor-driven pumps
RU2498116C1 (en) Turbine unit automatic control system
RU2498115C1 (en) Turbine unit optimal control system
JP6848470B2 (en) Hydropower system
RU2493437C1 (en) Turbine unit control system
JP6389532B2 (en) How to stop pumps and pump station equipment
WO2014181237A1 (en) Method for controlling a part of a pump station
JP2018071100A (en) Hydropower generation system, hydropower generation method, and hydropower generation program
RU2157468C1 (en) Method for regulation of usage of rotary pump
RU2476728C1 (en) Control method of turbine unit for pumping of liquids and gases
JP2009237608A (en) Flow control device
RU2717468C2 (en) Method of determining a working point of a hydraulic machine and an apparatus for realizing said method
RU136939U1 (en) CONTROL DEVICE FOR SYNCHRONOUS FREQUENCY-REGULATED ELECTRIC DRIVE OF MAIN PUMPS
JP2014214711A (en) Fluid device
KR101369332B1 (en) Method for controling maximum power of small hydroelectric power generator using electricity scan
RU2718091C1 (en) Method of pressure stabilization of a pump unit with asynchronous electric drive
RU2575232C1 (en) Rotary pump control system

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20141009