SU925816A1 - Устройство дл контрол и регулировани установки трубопроводного транспорта - Google Patents

Description

(54) УСТРОЙСТВО Дл  КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТАНОВКИ ТРУБОПРОВОдаОГО ТРАНСПОРТА

I

Изобретение относитс  к области тру бопроводного транспорта, а именно к уст ройствам дл  контрол  и регулировани  установки трубопроводного транспорта и может быть использовано в горной и горнорудной фомышленности, на горнообогатительных комбинатах, в системах магистрального (дальнего) гидротранспорта сыпучих и кусковых материалов концентратов и отходов производства, золсь. удаленн  на электростанци х, а также в разветвленных системах коммунального хоз йства дл  транспорта отходов в потоке сточной жидкости.

Известно устройство дл  автоматического пуска и контрол  пускового режима углесосов гидротранспортных трубопроводов , включающее датчики температзфы подшипников и корпуса и датчик давлени  воздуха в корпусе двигател  углесоса , датчики уровн  в зумпфе, датчики давлени  смазки и уплотнительной жидкости , подшипников углесосов, датчики давлени  в напорном трубопроводе,

цевые выключатели от1фыти  н закрыти  задвижек на всасывающем и напорном трубопроводах, св занные через контакты исполнительных реЛе с входными цеп ми блока сигнализации к разрешающими и исполнительными цеп ми программного устройства (реле времени), контакты которого включены во входные цепи пусковых устройств исполнительного механизма регулирующего шибера и дви10 гателей углесосов. Известное устройство обеспечивает автоматический пуск углесосных агрегатов только на промытый трубопровод, или при работе на воде, при наличии всех разрешающих и испол«5 нительных сигналов, характеризующих нормальные режимы двигател  и углесосного агрегата, .а также контроль состо ни  их в пусковом режиме Г 11 .

to

Однако эти устройства не обеспечивают регулировани  пускового режима гидротранспортного трубопровода и не обеспечивают вы влени  и гфедупреждени  закупорок в опасных зонах гидротран- спортного трубопровода. Наиболее близким по технической сущности решением  вл етс  устройство дл  конхрол  и управлени  насосной установкой гидротранспортной системы, содержащее установленный ва трубопроводе датчик расхода, блоки моделировани , элементы сравнени , пороговые бло ки, анализирующий блок, блок сигнализацин , исполнительный механизм регулирующего органа и пусковые аппараты насосных агрегатов, причем вход каждого блока моделировани  соединен с датчико . расхода, а выход - с одним из входов первого, второго и третьего элементов сравнени , выход каждого из которых через пороговый блок соединей с анализирующим блоком, к которому подключен блок сигнализации и один из входов исполнительного механизма регулирующего органа f2j . Данное устройство не обеспечивает надежного процесса пуска гидротранспор ной установки, выхода ее в рабочий режим , поскольку информаци  о пусковом режиме не вырабатываетс ; в процессе .пуска не обеспечивает вы влени  и предупреждени  закупорок в опасных зонах в виде перегибов, подъемов, поворотов и т.п., в которых возможно скопление твердого материала из-за сползани  час тиц, поворотов потока и т.п., не обес печйвает выработки селективной информа ции, характеризующей местх возможной закупорки. Цель изобретени  - повьЕиение надеж ности. Цель достигаетс  тем, что устройств снабжено программным блоком, датчикам перепада давлени , один из которых уст новлен на начальном участке трубопровода , другой на участке трубопровода, в котором имеет место сопротивление движению, а третий - на промежуточном участке, при этом вьосоды первого и тре тьего датчиков и выход четвертого элемента сравнени  подключены к вторым входам первого, второго и третьего эле ментов сравнени , вь1ходы третьего и второго датчиков подключены к входам четвертого элемента сравнени , а программный блок соединен с вторым вхоДом исполнительного механизма регулирующего органа На чертеже представлена функциональ на  схема предлагаемого устройства. Устройство содержит датчик 1 расхо {скорости), установленный в начале тру 92 4 бопровода 2, датчики 3, 4 и 5 перепада давлени , установленные на трубопроводе 2 соответственно на начальном участке длиной 2, . , промежуточно участке длинойЕ . . и на участке, в котором имеет место сопротивление движению, длиной tf. в виде местного сопротивлени , перегибов, подъемов, поворотов и т.п. Выход датчика 1 подключен к входу блока 6 моделировани  начального пускового перепада, моделирующего зависимость перепада давлени  на начальном участке-, длиной скорости гидросмеси в пусковом ре жиме, а также к входам блока 7 моделировани  промежуточного пускового перепада и блока 8 моделировани  допустимого отклонени  пускового перепада, модулирующих соответственно зависимость перепада давлени  на промежуточт ом участке длиной и на участке с местными сопротивлени ми и длиной С о скорости Гидросмеси в нормальном пуско Бом режиме. Выходы блоков 6, 7 и 8 подк:лючены к одним входам элементов сравнени  9, 10 н 11, к другим входам которых пошслючены соответственно выходы датчиков 3 и 4 перепада давлени  и выход элемента 12 сравнени , входы которого подключены к выходам датчиков 4 и 5 перепада Давлени . Элементы 9, 10 и 11 сравнени  своими выходами через соответствующие ка налы пороговьрс блоков 13, преобразующих сигналы оттслонени  в сигналы логического уровн  О или 1, подключены к входам анализирующего блока 14 управлени , формирующего управл ющие воздействи  и информационные сигналы селективного контрол  в зависимости от комбинации логических сигналов на входах . Блок 14 управлени  одним выходом подключен к входу блока сигнализации 15, а другим - к дополнительному входу исполнительного механизма 16, первый вход которого подключен к соответствующему выходу программного блока 17 (реле времени) пуска насосов, а выход - к регулирующему органу 18 (регулируема  заслонка или клапан-задвижка , установленному на обводной ветви 19 дл  отвода потока обратно в приемный зумпф 20, пуска насосов вхолостую и регулировани  скорости (расхода) гидросмеси в трубопроводе 2 в пусковом режиме. Второй выход программного бло j подключен к пусковым аппаратам 21 и 22 электродвигателей группы насоевых агрегатов, состо щей из последовательно подключенных центробежного 23 (подпорного) и поршневого 24 насосов . Предлагаемое устройство пригодно дл автоматического контрол  и регулировани  пусковых режимов как поршневых, так и центробежных насосов. В случае центробежных насосов исполнительный механизм 16 выходом св зан с входом регулирующего органа 25 {управл ема  заслонка ), установленного на напорном трубопроводе 2, а второй выход программного блока 17 - с входом пускового аппарата 26 двигател  центроОежного насоса 27 {на чертеже показан пунктиром). При наличии регулируемого привода управл ющий выход блока 14 управлени  соед ш етс  непосредственно с управл ю щими входами аппаратуры управлени  пр вода дл  регулировани  подачи насосов. Реализаци  узлов предлагаемого уст ройства, кроме типовой аппаратуры пуоковой автоматики, датчиков расхода и перепада давлени , выполнена на микросхемах серии К 140 и К 155. Так, элементы сравнени  9, 10, 11 и 12 выполнены на операционных усилител х {ОУ) К 1УТ401Б. Блоки 6, 7 и 8 соответственно базового, контрольного и допустимого отключени  перепада давлени  на участках трубопровода выполнены по типовой схеме, реализованной на ОУ К1УТ4О1Б, в цел х обратной св зи которых использованы диодные функциональные преобразователи, построенные на диодах типа Д2Б. Точность воспроизведени  модел ми реальных характеристик пор дка 1,5-2%. Блоки 13 представл ют собой амплитудные дискриминаторы с регулируемым порогом сраб атьюани  и построены на ОУ К1УТ4О1Б и диодах Д2Б. Блок 14 управлени  пос троен по схеме комбинационного автомата на логических элементах серии К 155 и имеет три управл ющих логи- ческих входа, вход подготовки к работе и два логических выхода, которые сопр гаютс  через RS-триггеры с выходны цеп ми блока сигнализации 15 и исполнительного механизма 16. Устройство выполн етс  в виде отдельного блока и устанавливаетс  на насосной (углесосной) станции, где сопр гаетс  через согласующие входные элементы с соответствующими узлами аппаратуры пусковой автоматики. Работа устройства по регулированию пускового режима и его контрол  заключаетс  в следующем. После проверки наличи  разрешающих i и исполнительных сигналов на первом выходе программного блока 17 по вл етс  сигнал-команда, поступающа  на соответствующий вход исполнительного механизма 16. По этой команде исполнительный механизм 16, включа сь, открывает заслонку 18 обводной ветви 19. При полном открытии регулирующим органом 18 заслонки и срабатывании концевого выключател , контролирующего полное открытие заслонки, на втором выходе программного блока 17 по вл етс  новый сигнал-команда, котора  поступает на входы пусковых аппаратов 21 и 22, дл  включени  последовательно во времени приводов центробежного 23 и поршневого 24 насосов, р задержкой на врем  выбега группы насосных агрегатов на первом выходе программного блока 17 вновь по вл етс  сигнал-команда, по которой Исполнительный механизм 16 воздействует на регулирующий орган 18, медленно закрыва  заслонку, перекрывающую обводную ветвь 19, тем самым плавно увеличива  скорость потока в гидротранспортном трубопроводе 2. В случае применени  только центробежных насосов указанна  последовательность сигналов-команд с первого выхода программного блока 17 через исполнитель ный механим 16 воздействет на регулирующий орган 25, сначала закрыва , а после выбега, открыва  заслонку, а сиг--, нал-команда со второго выхода программного блока поступает на вход пускового аппарата 26 дл  включени  двигател  центробеншого насоса 27 (на чертеже показано пунктиром). При медленном нарастании скорости в трубопроводе 2 на выходе датчика 1 по вл етс  сигнал, пропорциональный значению скорости (расхода), гидросмеси, по вл ющейс  из-за раздути  (упругой деформации сечени ) трубопровода сначала в начальном участке. Этот сигнал поступает на вход блока 6 базового пускового перепада, на выходе которого формируетс  сигнал, пропорциональный перепаду Давлени  на начальном участке дл  данного расхода в нормальном пусковом режиме. Сигнал модельного начального пускового перепада РИМ поступает на один из входов элементов сравнени .9, где сравниваетс  с сигналом действительного пускового перепада Рц , поступающим на другой его вход с выхода датчика 3, установленного на начальном участке длиной РН По этим

79

сигналам на выходе элемента сравнени  9 формируетс  сигнал отклонени  АРц, пропорциональный разности между действительным перепадом Ру, и модельным перепадом имеющимс  при данном расходе Q , т.е., ДРц отклонении дРц, превышающем значение (ГРн порога срабатывани  соответствующего канала блока 13, т.е. ЛР} /сГРн на его выходе формируетс  логический сигнал, поступающий на соответствующий вход блока 14 управлени , измен   тем самым комбинацию входных сигналов на его входах. По этой комбинации в блоке 14 вы вл етс  причина отклонени  пускового Перепада от нормального при пусковом режимвследствие чего на управл ющем выходе блок 14 формирует сигнал-команду, поступающую на дополнительный вход неполнительного механизма 16, который, воздейству  на регулирующий орган 18 j прекращает прикрыти  заслонки и увеличение скорости в трубопроводе 2. Одновременно на информационном выходе бло ка 14 по вл етс  сигнал, который подаетс  в блок сигнализации 15 (либо диспетчеру ), индицирующий место и причину отклонени  пускового режима от нормального: недопустимое превышение перепада на начальном участке.

Вследствие медленной фильтрации жидкости в осевшем слое твердого мате риала, рассасывани , размыва и уноса частиц осадка перепад давлени  Р{ на начальном участке снижаетс , что вызывает уменьшение сигнала с выхода дат чика 3 и сигнала отклонени  Ь на выходе эпемента сравнени  9, При достижении значени  лРу меньше порога cf Рц срабатывани  соответствующего канала блока 13, т.е. , последний отключаетс , вновь из-мен   комбинацию входных сигналов блока 14 управлени , который снимает команду запрета иопо нитепьному механизг у 16 на увеличение скорости в трубопроводе 2 и сигнализацию гфичйны отклонени  режима пуска. Исполнительный механизм 16 под действием сохранившейс  на первом выходе программного блока 17 команды будь т продолжать перекрытие регулирующим органом 18 обводной ветви 19 до достижени  нормальной транспортной скорости в трубопроводе 2 и окончани  процесса пуска. При этом на входах логического блока 14 управлени  будет действовать така  комбинаци ,сигналов, по которой на информационном выходе

6 .8

блока 14 формируетс  сигнал в блок сигнализации 15 об окончании процесса пуска.

Однако использование только блока 6 моделировани  начального пускового перепада не обеспечивает надежности пускового режима в случае трубопроводов большой прот женности, подвергающихс  большой степени раздути  и работающих на разньж плотност х гидросмеси и при переменных величинах осадка по длине

трубопровода. Дл  обеспечени  нормального пускового перепада по всей длине трубопровода (при отсутствии, опасных зон в виде местных сопротивлений) при разнь х плотност х гидросмеси на его участках служит блок 7 моделировани  промежуточного пускового перепада, моделирующий перепад давлени  в нормальном пусковом режиме на промежуточном участке длиной 6- в зависимости от скорости .

Так, если плотность гидросмеси, на начальном участке трубопровода в 2 раза меньше, чем на промежуточном его участке, то при увеличении скорости гидросмеси в трубопроводе перепад давлени  Рц на начальном участке не превышает модельный гперепад РНМ, и исполнительный механизм 16; воздейству  через регулирующий орган 18, будет увеличивать скорость гидросмеси в транспортном трубопроводе , хот , на промежуточном участке из-за повышенной плотности гидросмеси и местных условий действительньй перепад давлени  будет превышать модельный промежуточньЕй перепад Pprw вследствие чего по вл етс  опасность развити  закупорки на промежуточном участке . В этом случае по сигналу текущего расхода (скорости) от датчика 1, поступающего на вход блока 7 промежуточного перепада, на его выходе формируетс  Сигнал РПМ модельного промежуточного перепада, характеризующий нормальный пусковой режим промежуточного перепада пусковой режим промежуточного участка при данном расходе. Далее модельный игнал ррдд сравниваетс  в элементе сравнени  Юс сигналом, пропорниональ ым действительному перепаду РП поступающему с выхода/датчика 4. При наичии отклонени  сигнала Pf, от РИМ т.е. iP, : р -р„1д , превьпиающего порог рабатывани  ()Рп(&Рп / Г{ оответствущего канала ока 13, аналогичным бразом, как и в первом случае, обрауетс  соответствующа  комбинаци  сигалов на входе блока 14, по которой

формируетс : сигнал-команда исполнительному механизму 16 на запрет увеличени  скорости в трубопроводе 2 за счет прекращени  прикрыти  заслонки регулирующим органом 18 н информационный сигна в блок сигнализации 15 об отклс«ении режима пуска от нормального по причине недопустимого перепада давлени  и определенной степени развити  критнчес--кого режима на промежуточном участке, хот  на начальном участке перепад давлени  может измен тьс  в пределах модельного (нормального).

Одновременно с описанной функцией выходной сигнал Рр от датчика 4 проме«уточного перепада давлени , лимитируемого блоком 7 промежуточного перепада дл  нормального nycija,  вл етс  опорным дл  случа  регулировани  процесса пуска при наличии на трассе трубопровода опасных зон, спусков, перегибов , обусловливающих сползание, скопление части, сгущение гидросмеси, увеличива Еощие местные сопротивлени  и  вл ющиес , как правило, причинами закупорок . При фильтрации и размыве местных сгущений перепад давлени  на учае-рках , включающих эти местные сопротивлени , выше чем на горизонтальных участках. Поэтому при резком увепичеНИИ скорости гидросмеси, что особенно характерно дл  режима пуска, происходит спрессовьшание сгущений, превращающихс  в пробку.

Дл  предупреждени  в режиме пуска закупорок на опасных участках, включающих местные сопротивлени , в предлагаемом устройстве используетс  блок 8 моделировани  допустимого отклонени  пускового перепада давлени . В этом случае по сигналам с выходов датчика 4 перепада давлени  на про1 ежуточном (горизонтальном) участке, сигнал с которого Р в данном случае  вл етс  опорным, и датчика 5 перепада-давле- ни  PC на участке, включающем участие сопротивлений (например, в вида перегибов и подъема, как показано на чертеже), поступающих соответственно на первьгй и второй входы элемента сравнени  12, на его выходе формируетс  сигнал отклонени  , пропорциональный действительной разности пусковых перепадов давлени  на промежуточном и опасном участках. Далее выходной сигнал ДРс выхода элемента сравнени  12 поступает на один из входов элемента сравнени  11, где сравниваетс  с сигналом ЬР модельной (допустимой) разности перепадов , поступающей на другой его вход и формирующейс  на вь,1ходэ блока 8 допустимого откжженн  пускового перепада по сигналу от датчика 1 расхода. Если при плавном увеличений скорости гидросмеси в трубопроводе 2 сигнал от клонени  действительной разности лР от модельной йРс , т.е.(Г1 ; р-дрр, станет выше допустимого значени  порога CJ РПМ срабатывани  ЛРс /сГРс;Соответствующегр канала блока 13, то по сформированной комбинации входных сигналов, бло 14 управлени , как и в первых двух случа х , вьфабатывает команду запрета исполнительному механизму 16, который через регулирующий орган 18 прекращает увеличение скорости в трубопроводе 2 до размыва местного сгущени  и уменьшени  величины сигнала сГРе меньще tf Рслл T.e.cfPj.CcTPcii/v. Одновременно формируютс информационный сигнал в блоке 15 сигнализации о месте и степени развити  критического режима в период пуска.

При использовании в технологической схеме только центробежных насосов, как показано на чертеже пунктиром, предлагаемое устройство работает аналогично, за исключением того, что по управл ющим командам блока 14 исполнительный меха низм 16 прекращает открытие регулирующего органа 25 (дроссельной заслонки) напорного трубопровода 2. А в случае применени  регулируемого Привода tio управл ющим командам от блока 14 прекращаетс  увеличение оборотов приводного двигател  и происходит их стабилизаци  на урошсе, достигнутом в момент поступлени  управл ющей команды.

Таким образом, предлагаемое устройство реагирует на любые возможные ситуации нарушени  режима пуска, обеспечива  надежный пуск и контроль пускового режима всего трубопровода с предупреждением развити  закупорок и местах недопустимых повышений давлени .

Claims (2)

1. Использование иреапагв АК го устройства приводит к повышению надежности гидротранспортных трубопрдаодов, увел чивает производительность гищ)оустано« вок из-за ликвидации простоев по причине пуска, снижает количество поворотных включений насосных агрегатов и вследствие этого их износ, а также накапливающиес  последстви  возможных при этом гидроударов, тем самым сокращает материальные и трудовые затраты на разбутовку трубопроводов при закупорках и на замену труб при порывах от повышени  давлени  при закупорках.- Кроме того, 119 исключение закупорок трубопровода позвол ет снизить дополнительные капитальные затраты на строительство больших резервуаров дл  технической воды, необходимой при длительных прок№шках трубопровода большой прот женности и подготовки его к пуску. Формула изобретени  Устройство дл  контрол  и регулировани  установки трубопроводного транспЬрта , содержащее установленный на трубопроводе датчик расхода, блоки моделировани , элементы сравнени , пороговые блоки, анализирующий блок, блок сигнализации , исполнительный механизм регулирующего органа и пусковые аппараты насосных агрегатов, причем вход каждого блока «моделировани  соединен с датчиком расхода, а выход гг с одним из входов первого, второго и третьего элементов сравнени , выход каждого из которых через пороговый блок соединен с анализирующим блоком, к которому подключен блок сигнализации и один из входов- исполнительного механизма регули612 рующего органа, отличающеес  тем, что, с целью повьпиени  надежности , оно снабжено программным блоком, датчиками перепада давлени , один из которых установлен на начальном участке трубопровода, другой - на участке трубопровода, в котором имеет место сопротивление движению, а третий - на промежуточном участке, при этом выходы первого и третьего датчиков, и выход четвертого элемента сравнени  подключен к вторым входам первого, второго и третьего элементов сравнени , выходы третьего и второго датчиков подключены к входам четвертого элемента сравнени , а программный блок соединен с вторым входом исполнительного механизма- регулирующего органа. Источники информации, прин тые во внимание при экспертизе 1.Спиваковский А. О. и др. Автоматизаци  трубопроводного транспорта в орной промышленности М., Недра, 1972, с. 194-200.
2. 2.Авторское свидетельство СССР № 676515, кл. В 65 О 53/66, 10.02.77 (прототип).