SU1493984A2 - Регул тор режимов работы насосной станции - Google Patents

Abstract

Изобретение относитс  к средствам автоматического регулировани  режимов работы насосной станции, может примен тьс  на трубопроводах дл  точного регулировани  производительности трубопровода при использовании в линии различных датчиков расхода и позвол ет повысить точность регулировани  производительности трубопровода. Регул тор режимов работы насосной станции содержит датчик 1 давлени  и задатчик 2 максимального давлени  на выходе насосной станции, компаратор 3, собранный на операционных усилител х 4 и 5, датчик 6 давлени  и задатчик 7 минимального давлени  на входе насосной станции, компаратор 8, собранный на операционных усилител х 9 и 10, элементы ИЛИ 11, И 12 и 14, датчик расхода 15, формирователь 16 пр моугольного сигнала, блок вычитани  17, блок сравнени  18, задатчик 19 производительности трубопровода, преобразователь частота-напр жение 20, пороговые элементы 21 и 22, задатчик 23 скорости вращени  электродвигател  исполнительного механизма, усилитель мощности 24, исполнительный механизм 25, тахогенератор 26, насосную станцию 27 и трубопровод 28. Дл  достижени  цели в регул тор дополнительно введены блок задани  факторов 29, состо щий из задатчика фактора регламентного датчика расхода 30 и задатчика фактора установленного в трубопроводе датчика расхода 31, блок делени  32 и блок умножени  33. 2 ил.

Description

Изобретение относитс  к средствам автоматического регулировани  режимов работы насосных станций, может примен тьс  преимущественно ка сборно-разборных трубопроводах с насосными станци ми, имеющими в качестве привода двигател  внутреннего сго- рани , а также может найти применение на трубопроводах, где предусмот- рены высока  точность регулировани  их производительности в случае использовани  различных датчиков расхода , и  вл тьс  усовершенствованием изобретени  по авт.ев, № 1309000..

Цель изобретени  - повышение точности регулировани  производительности трубопровода с различными датчиками расхода, установленными в линии трубопровода.

На фиг.1 представлена блок-схема регул тора режимов работы насосной

станции; на фиг.;

временна  диаграмма , по сн юща  принцип коррекции сигнала с выхода установленного дат- 25 чика расхода в случае, когда показатель фактора расхода установленного датчика отличаетс  от фактора регламентного датчика расхода.

Регул тор режимов работы насос- 30 ной станции содержит датчик 1 давлени  и задатчик 2 максимального давлени  на выходе насосной станции, подключенные к входам компаратора 3, собранного на двух операционных усилите- 35 л х 4 и 5, датчик 6 давлени  и задатчик 7 М1шимального давлени  на входе насосной станции, подключенные к входам компаратора 8, собранного на двух операционных усилител х 9 40 и 10 (компараторы 3 и 8 образуют блок управлени  (без позиции)),логический блок (без позиции), собранный на элементах ИЛИ 11 и И 12, первьй 13 и второй 14 элементы И, датчик 1 45 расхода 15, формирователь пр моуголь- ного сигнала 16, блок вычитани  17, блок сравнени  18, задатчик 19 производительности трубопровода, преобразователь частота-напр жение 20, о второй пороговьш элемент 21, первый пороговый элемент 22, задатчик 23 скорости вр ащени  электродвигател  исполнительного механизма, усилитель мо цности 24, исполнительньп механизм 25, тахогенератор 26, установленный на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма , который смонтирован на насосной

станции 27, установленной D линии трубопровода 28. В регул тор режимов работы насосной станции дополнительно введен блок задани  факторов 29, состо щий из задатчика фактора регламентного датчика расхода 30 и задатчика фактора установленного датчика расхода 31, блок делени  32 и блок умножени  33.

На схеме фиг.1 введены следующие обозначени : УВ - выход элемента, соответствующий команде на увеличе-i ние частоты вращени  вала насоса; К - выход элемента, соответствующий команде на уменьшение частоты вращени  вала насоса.

Датчик расхода 15 турбинного или вихревого типов выбираетс  на соответствующие расходы в зависимости от диаметра трубопровода 28.

Регул тор режимов работы насосной станции работает следующим образом . Перед началом работы насосной станции 27 задатчиком 2 максимального давлени  устанавливают максимально возможное давление на выходе насосной станции, обусловленное прочностью труб, из которых собран трубопровод 28, задатчиком 7 минимального давлени  - минимально допустимое давление на входе насосной станции 27 , обусловленное требовани ми бес- кавитационной работы насоса станции 27, а задатчиком производительности трубопровода 19 - расчетную заданную производительность трубопровода 28. При этом компараторы 3 и 8 работают следующим образом. Если напр жение с выхода датчика давлени  1 больше напр жени  с выхода датчика давлени  2, то на выходе усилител  4 напр жение равно логической единице, а на выходе усилител  5 - логическому нулю. Такое состо ние компаратора соответстует команде на уменьшение частоты вращени  вала насоса насосной станции 27, котора  в виде напр жени , равного по величине логической единице, поступает на вход логического элемента ИЛИ 11. При равенстве напр жени  с выхода датчика давлени  1 напр жению с выхода задатчика максимального давлени  2 - на выходе обоих усилителей 4 и 5 напр жени  равны логическому нулю . Когда, наоборот, напр жение с выхода датчика давлени  I станет меньше напр жени  с выхода задатчика максимального давлени  2, то на выходе усилител  4 напр жение будет равно логическому нулк:, а на выходе усилител  5 - логической единице . Такое состо ние компаратора соответствует команде на увеличение частоты вращени  вала насоса насосной станции 27, котора  в виде напр жени , равного логической единице, поступает на второй вход второго ло гического элемента И 12.

Аналогично работают датчик давлени  6 и задатчик 7 минимального давлени  на входе насосной станции с компаратором 8. При этом команде . на увеличение частоты вращени  вала насоса насосной станции соответствует по вление на выходе усилител  9 напр жени , равного по величине логической единице, а команде на уменьшение частоты вращени  вала насоса насосной станции - по вление напр жени , равного по величине логической единице, на ьыходе усилител  10.

С началом перекачки жидкости по трубопроводу 28, когда давление на входе насосной станции 27 станет выше значени , устанавливаемого задатч ком 7 минимального давлени , насосную станцию включают в работу и она начинает плавно повышать частоту вращени  вала насоса, а следовательно , и фактическую производительирсть трубопровода 28 до тех пор, пока с помощь,контура регулировани  расхода насосной с танции не будет зафик- сировано равенство заданной и фактической производительности трубопровода 28. Осуществл етс  это следующим образом.

Датчик расхода 15 вырабатывает переменные сигналы, частота которьк пр мо пропорциональна фактической производительности трубопровода. Эти сигналы усиливаютс  и формируютс  в формирователе пр моугольного сигнала 16 и поступают на входы блока вычитани  17 и блока сравнени  18. В блоке сравнени  18, на второй вход которого поступают частотные сигналы, пропорциональные заданной расчетной производительности трубопровода, от задатчика производительности трубопровода 19. Эти сигналы сравниваютс . Если заданна  производительность больше значени  фактической производительности трубопровода, то на первом вькоде блока сравнени  18 напр 0

5

0

5

жение РОВНО логической единице, а на втором выходе - логическому нулю. Если же заданна  производительность трубопровода меньше значени  фактической производительности трубопровода , то на первом выходе блока сравнени  18 напр жение равно логическому нулю, а на втором выходе - логической единице. При равенстве заданной и фактической производительности трубопровода на первом и втором выходах устройства сравнени  частотных сигналов 18 напр жени  равны логическому нулю.

После включени  в работу насосной станции 27, когда фактическа  производительность трубопровода 28 меньше заданной (расчетной), на первом выходе:блока сравнени  I8 напр жение равно логической единице, а на втором выходе - логическому нулю. Напр жение , равное логической единице, поступает на третий вход логичесхо- го элемента И 12, и так как на первых двух его входах напр жени , поступающие с выходов дифференциальных усилителей 5 и 9, также равны логическим единицам, то и на его выходе HanrJ р жение равно логической единице. Это напр жение подаетс  на первый вход второго логического элемента И 14, на втором входе которого нап- р жение, поступающее с выхода второго порогового устройства 21, также равно логической единице. Напр жение с выхода логического элемента И 14 поступает на первый вход усилитей  мощности 2А. Усиленное напр жение с его первого выхода поступает на первый управл ющий вход исполнительного механизма 25 и включает его. Одновременно с включением элекТродви- гател  исполнительного механизма 25 g начинает вращатьс  тахогенератор 26, размещенный на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма 25. Как только его напр жейие станет равно или вьппе напр жени , снимаемого с выхода задатчика 23 скорости вращени  электродвигател  исполнительного механизма, на выходе первого порогового элемента 22, вместо напр жени , равного логической единице ) станет напр жение, равное логическому нулю. В результате чего про, хождение сигнала через второй логический элемент И 14 прекратитс . Электродвигатель исполнительного ме0

5

0

0

5

71493984

ханизма 25 остановитс  вместе с та- хогенератором 26. В результате этого , на выходе первого порогового элемента 22 напр жение снова станет равно логической единице и к исполнительному механизму 25 снова пройдет команда на увеличение частоты вращени  вала насоса насосной станции . Так будет до тех пор, пока фактическа  производительность трубопровода не станет равна заданной, т.е. частота сигналов, поступающих с датчика расхода 15 через формирователь пр моух ольного сигнала 16 на первый вход блока сравнени  18, сравн етс  с частотой сигналов, поступающих с выхода задатчика производительности трубопровода 19 на его второй вход. В этом случае на первом и втором выходах блока сравнени  18 напр жени  станут равны логическому нулю. Прохождение команд через логические элементы И 12 и 14 прекратитс . Ис- полнительньш механизм 25 обесточитс . Насосна  станци  27 и трубопровод 28 будут работать с заданной производительностью .

Если по какой-либо причине производительность трубопровода 28 увеличитс , например, вследствие уменьшени  в зкости перекачиваемого продукта, уменьшени  сопротивлени  трубопровода 2В впереди насосной станции 27, или же в результате неправильной установки насосной- стан- ции в линии трубопровода (вперед по направлению потока), частота сигналов , поступающих с выхода-датчика расхода 15, станет 6ojibme частоты сигналов, поступающих с выхода задатчика производительности трубопровода 19.. Вследствие чего, на первом выходе блока сравнени  18 напр жение станет равно логическому нулю, а на втором выходе - логической единице. Это напр жение поступит на третий вход логического элемента ИЛИ 11 и с его выхода на вход логического элемента И 13.

Одновременно на выходе блока вычи тани  17 по витс  частотный сигнал, равный разности частот сигналов датчика расхода 15 и задатчика производительности трубопровода 19. После преобразовани  этого частотного сигнала в напр жение в преобразователе частота-напр жение 20, он посту- I пает на вход второго порогового элеfQ м

5 ч

2Q д

25 р

30 н

40 т

дс П

35

50

55

8

мента 21 и на его выходе напр жение становитс  равным логической единице , которое поступает на второй вход логического элемента И 13. Это обеспечивает прохождение через него сигнала с выхода блока сравнени  18 к усилителю мощности 23, а от него - усиленного сигнала к исполнительноfQ му механизму 27. Исполнительный механизм включаетс  и, перемеща  рейку управлени  подачей топлива к двигателю насосной станции 27 в соответствующем направлении, уменьшает

5 частоту вращени  вала насоса до

тех пор, пока фактическа  производительность трубопровода 28 не станет равна заданной. В этом случае частота сигналов с выхода датчика расхо2Q да 15 сравн етс  с частотой сигналов с выхида задатчика производительности трубопровода 19, а на первом и втором выходах блока сравнени  18 и блока вычитани  17 напр жени  станут

25 равны логическим нул м. Это вызовет отключение исполнительного механизма 25. Причем в этом случае снижение частоты вращени  вала насоса будет происходить со скоростью, пропорцио30 нальной разности между заданной по задатчику производительности трубопровода 19 и фактической производительностью трубопровода 28. Осуществл етс  это следующим образом.

На выходе преобразовател  частота-напр жение 20, напр жение пропорционально разности частотных сигналов , поступающих с датчика расхода 15 и задатчика производительности .

40 трубопровода 19. Чем больще эта разность , тем вьпие и напр жение на выходе преобразовател  20 частота - напр хчение и соответственно на вто-с ром входе порогового элемента 21.

дс При включении исполнительного механизма 25 одновременно включаетс  тахогенератор 26. Как только на его выходе напр жение, поступающее на второй вход второго порогового элемента 21, сравн етс  с напр жением , поступающим на первьп вход, на выходе второго порогового элемента 21 напр жение станет равно логическому нулю, что воспреп тствует . прохождению сигнала через логический элемент И 13 со второго выхода блока сравнени  18. Исполнительный механизм обесточитс . Если к этому моменту заданна  и фактическа  про35

50

55

изводительность не сравн ютс , то исполнительный механизм включитс  вновь. Продолжительность и частота циклов включени  исполнительного механизма 25 в этом случае зависит от величины разбаланса между заданной и фактической производительность трубопровода 28. Чем больше эта разница , тем больше напр жение на втором входе второго порогового элемента 21, и тем быстрее снюкаетс  частота вращени  вала насоса и быстрее уменьшаетс  фактическа  производительность трубопровода. По мере приближени  фактической производительности трубопровода к заданной продолжительность включени  исполнительного механизма уменьшаетс , за счет чего исключаетс  динамическое отклонение этого параметра в переходных режимах работы насосной станции 27 и трубопровода 28.

В случае применени  датчика расхода 15 с фактором, отличающимс  от фактора регламентного датчика расхода , или при переходе на другой типоразмер датчика, вследствие различи  их факторов частота сигналов с выхода установленкого датчика при той же производительности трубопровода будет другой и будет отличатьг с  от частоты сигналов с выхода регламентного датчика на величину, пропорциональную величине нового фактора . По этой же причине регул тор будет стремитьс  изменить режим работы насосной станции и установить тем самым новую производительность трубопровода. Она может быть больше или меньше заданной, в зависимости от того, в какую сторону изменилс  фактор установленного датчика расхода. Таким образом, на трубопроводе может получитьс  ситуаци , когда одни насосные станции стрем тс  регулировать заданную производительность трубопровода (те насосные станции, на которых установлены регламентные датчики расхода), а другие - отличную от заданной (те, на которых заменили датчики расхода не установленные). В результате имеет место неустойчива  работа трубопровода , котора  может привести к аварии.

Дл  исключени  этих негативных  влений , предусмотрена коррекци  выходного сигнала установленного датчика

10

15

20

25

93984 -10

расхода с помощью блока Задани  Лакто- ра расхода. Коррекци  выходного сигнала осуществл етс  следующим образом .

По паспорту установленного датчика расхода определ етс  величина фактора , и с помощью задатчика 31 вводитс  в блок делени  32, где она делитс  на величину фактора расхода регламентного датчика, вводимую с задатчика 30. На выходе блока делени  32 получаетс  число, как частное от делени  величин факторов регламентного и установленного датчиков расхода (К /К.). В блоке уменьшени  33 частное от делени  факторов tK,/K умножаетс  на частоту сигналов, поступающих с выхода формировани  пр мо-угольных сигналов 16.В результате,на - выходе блока умножени  33 формируетс  сигнал,равный по частоте сигналу, который поступал с регламентного датчика (при той же производительности трубопровода ) .

Регул тор режимов работы насосной станции будет регулировать заданную производительность трубопровода в последовательности, описанной выше, и с высокой точностью.

В случае обратной установки (например , после профилактического обслуживани  ) регламентного датчика на

задатчике 31 устанавливаетс  его величина фактора и система работает, как описано выше.

При регулировании режима работы насосной станции 27 по заданной производительности трубопровода, согласно вышеописанному, контуры регулировани  давлени  на выходе и входе насосной станции играют роль ограничени  предельных режимов работы насосной станции. По давлению на выходе предельный режим ограничиваетс  прочностью труб, из которых собираетс  трубопровод 28, а на входе насосной станции - требовани ми бескавита- ционной работы насоса. Пределы задаваемых задатчиками 2 и 7 значений давлени  на выходе и входе насос .ной станции 27 обычно соответствуют аварийным режимам работы трубопро вода, которые могут быть вызваны остановкой на трубоТ1роводе 28 промежу точной насосной станции, засорением трубопровода или прикрытием запорного органа задвижки, которые устанавливаютс  на некоторых участках трубо30

35

40

45

50

55

11493984

провода. При нормальном режиме работы трубопровода режим работы насосной станции по заданной производительности трубопровода обычно измен етс  в пределах минимально допустимого на входе и максимально допустимого на выходе давлени  насосной станции.

Так, например, если давление на выходе насосной станции станет равно предельному, то на выходе усилител  5 компаратора 3 напр жение станет равно нулю, что воспреп тствует прохождению команд через логический элемент И 12 на увеличение частоты вращени  вала насоса, независимо от фактической производительности трубопровода . Насосна  станци  будет ра12

шение частоты вращени  вала насоса, а следовательно, и на уменьшение развиваемого насосной станцией 27 давлени  на выходе.

Аналогично работает «-контур регулировани  давлени  на входе насосной станции.

Таким образом, при неточной расстановые насосных станций, а также, при изменении плотности и в зкости перекачиваемого.продукта в результате воздействи  температуры окружающей среды или при последовательной

перекачке по трубопроводу продуктов с различной плотностью и в зкостью, в том числе и при использовании датчиков расхода с различными факторами , регул тор насосной станции пос

ботать при максимально возможном дав- 2Q то нно поддерживает заданную произволении на выходе, не допуска  повышени  давлени  в трубопроводе сверх допустимого и его разрушени . Если же по каким-то причинам давление на выходе НС будет продолжать расти и стане вьш1е заданного, то на выходе усилител  4 по витс  напр жение равное логической единице. Оно поступит на вход логического элемента ЙЛН 11, а от него к логическому элементу И 13. А так как до момента включени  исполнительного механизма напр жение на выходе тахогенератора 26 всегда равно нулю, а на выходе порогового элемента 21 - лог1 ческой единице, то этот сигнал поступит на первый вход усилител  мощности 24, который включит исполнительный механизм 25 в направлениина умень5

0

5

Claims (1)

1. дительность трубопровода. Формула изобретени 

   Регул тор режимов работы нйсос- ной станции по авт.св. № 1309000, отличающий с  тем, что, с целью повышени  точности регулировани  производительности трубопровода , регул тор содержит последовательно соединенные блок задани  факторов расхода регламентного и установленного в трубопроводе датчиков расхода, блок делени  и блок умножени , подключенный вторым входом к выходу формировател  пр моугольного сигнала, а выходом - к первому входу блока вычитани  и к второму входу блока сравнени .

   и

   HZ

   (pue.2