Система защиты насосного агрегата

.И. Малаховскии, Сакаев и А.К. Слатнительная техника. ред. А.И. Голубева и шинострение, 1986,Ы НАСОСНОГО А О ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬС(71) Киевский институтсъезда КПСС(57) Изобретение предназначено для применения в качестве средства защиты при нарушениях уплотнений вращающихся валов. Цель изобретения - повышение чувствительности системы защиты путем повышения ее быстродействия, Система защиты насосного агрегата включает генератор 7 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 8, первый вход которого соединен с генератором 7 тактовых импульсов, а второй вход - соединен с выходом блока 4 управления, коммутатор 9 параметрического сигнала, управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, а информационный вход - с выходом преобразователя 3 анало1700284 гового сигнала, блок 10 оперативной памяти, вход которого соединен с выходом коммутатора 9 параметрического сигнала, сумматор 1, первый вход которого соединен с выходом блока 10 оперативной памяти, а второй вход - с выходом преобразователя Э аналогового сигнала, первый сигнализатор (ПС) 12, один из входов которого соединен с выходом сумматора 11, второй сигнализатор (ВС) 13, один из входов которого соединен с выходом сумматора 11, задатчик 14 ПС 12, выход которого соединен со вторым входом ПС 12, задатчик 15 ВС 13, выход котоИзобретение относится к гидромашиностроению и предназначено для применения в качестве средства защиты принарушениях уплотнений вращающихся валов. 5Цель изобретения - повышение чувствительности системы защиты путем повышения ее быстродействия.На фиг. 1 представлена функциональная схема системы защиты; на фиг. 2 - график процессов в системе уплотненийнасоса при ее нормальном и аварийном состоянии,Система защиты насосного агрегатавключает бачок 1 с затворной жидкостью и 15последовательно соединенные датчик 2уровня, по входу связанный с бачком 1 сзатворной жидкостью, преобразователь 3аналогового сигнала, блок 4 управления,первый элемент 5 выдержки времени и выходную шину 6 первого канала защиты,В систему введены генератор 7 тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ 8, пер. вый вход которого соединен с генератором7 тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом блока 4 управления, коммутатор 9 параметрического сигнала,управляющий вход которого соединен с выходом элемента ИЛИ 8, а информационныйвход - с выходом преобразователя 3 аналогового сигнала, блок 10 оперативной памяти, вход которого соединен с выходомкоммутатора 9 параметрического сигнала,сумматор 11, первый вход которого соединен с выходом блока 10 оперативной 35памяти, а второй вход-с выходом преобразователя 3 аналогового сигнала, первыйсигнализатор 12, один из входов которогосоединен с выходом сумматора 11, второйсигнализатор 13, один из входов которого 40соединен с выходом сумматора 11, задатчик рого соединен со вторым входом ВС 13, второй элемент 16 выдержки времени, вход которого соединен с выходом ПС 12, выходную шину 17 второго канала защиты, соединенную с выходом второго элемента 16 выдержки времени, выходную шину 18 третьего канала защиты, соединенную с выходом ВС 13, второй элемент 19 ИЛИ, входы которого соединены с выходными шинами 6, 17, 18 первого, второго и третьего канала защиты, и общуювыходную шину 20, соединенную с выходом второго элемента 19 ИЛИ. 1 з,п. ф-лы, 2 ил. 14 первого сигнализатора 12, выход которого соединен с другим входом первого сигнализатора 12, задатчик 15 второго сигнализатора 13, выход которого соединен с другим входом второго сигнализатора 13, второй элемент 16 выдержки времени, вход которого соединен с выходом первого сигнализатора 12, выходная шина 17 второго канала защиты, соединенная с выходом второго элемента 16 выдержкивремени, выходная шина 18 третьего канала защиты, соединенная с выходом второго сигнализатора 13, второй элемент ИЛИ 19, входы которого соединены с выходными шинами 6, 17, 18 первого, второго и третьего канала защиты, и общая выходная шина 20, соединенная с выходом второго элемента ИЛИ 19.Блок 4 управления выполнен в виде первого спускового устройства 21, второго спускового устройства 22, первого и второго задатчиков 23 и 24 спусковых устройств и триггера 25, причем первые входы спусковых устройств 21 и 22 объединены и являются входом блока 4 управления, а вторые входы соединены с соответствующими задатчиками 23 и 24, выходы спусковых устройств 21 и 22 соединены с прямым и инверсным входами триггера 25 и являются соответственно первым и вторым вспомогательными выходами блока 4, а прямой выход триггера 25 является выходом блока 4. На фиг. 1 также представлены насосный агрегат 26, гидроклапана с приводом 27 и устройство 28 для создания избыточного давления затворной жидкости, которые непосредственно в систему защиты не входят.Система защиты работает следующим образом.40 45 периодом Т, величина которого выбирается достаточно малой по сравнению с временем т, при котором уровень затворной жидкости в бачке 1 понижается с предельно допускаемой скоростью (график 2 на фиг. 2) от значения Ь до значения йн, но не настолько малой, чтобы флуктуации уровня от помех (вибрации бачка, изменение температуры жидкости и пр.) могли вызвать ложное действие системы (обычно Т =(0,1-0,05) т), Продолжительность (ширина) импульса, равногологической единице, поступающего на управляющий вход коммутатора 9 параметрического сигнала с выхода генератора 7 через элемент ИЛИ 8, должна быть достаточной, для записи значения параметра в блоке 10 оперативной памяти, Итак, при поступлении на управляющий вход коммутатора 9 первого тактового импульса от генератора 6 в блоке 10 оперативной памяти 50 55 Уровень затворной жидкости (масла) в бачке 1 при эксплуатации насоса должен находиться в зоне между предельным врехним значением Ьв (на фиг, 2 Ь = й 1) и предельным нижним значением йн. Уровень 5 затворной жидкости в бачке в этих пределах автоматически поддерживается блоком 4 управления, который реагирует на величину сигнала, поступающего с преобразователя 3: при понижении уровня затворной жидко сти до значения и = йн срабатывает первое спусковое устройство 21, т,е. на его выходе появляется логическая единица, вызывающая открытие гидроклапана 27, обеспечивающего тем самым подпитку бачка из 15 напорного трубопровода. Как только уровень затворной жидкости в бачке 1 достигнет значения й = и, = й 1, срабатывает второе спусковое устройство 22 и с его выхода подается логическя единица на закрытие гид роклапана 27, чем прекращается процесс подпитки. При исправном состоянии уплотнений насосного агрегата расход затворной жидкости незначителен (несколько миллилитров в 1 ч), и уровень в бачке 1 понижает ся медленно. Этот и роцесс иллюстрируется пунктирной линией 1 на фиг. 2. При таком медленном (допустимом) снижении уровня затворной жидкости в бачке 1 (скорость падения уровня затворной жидкости в бачке 30 характеризуется тангенсом наклона графика 19 а = Ы 1/ЛТ) система защиты не выдает никаких аварийных сигналов, Это объясняется следующимДатчик 2 уровня через преобразователь 3 выдает текущее 35 значение йт уровня на информационный вход коммутатора 9 параметрического сигнала и второй вход сумматора 11. Генератор 7 тактовых импульсов генерирует сигналы с фиксируется начальное значение уровня затворной жидкости в бачке 1. Это значение параметра сохраняется в блоке 10 оперативной памяти в течение всего периода Т до момента прихода нового единичного импульса генератора 7 на управляющий вход коммутатора 9 через элемент ИЛИ 8. Зафиксированное блоком 10 памяти значение уровня пф затворной жидкости поступает на первый вход сумматора 11, который сравнивает его с текущим значением уровня Ь; выходное значение ЛЬ сигнала на выходе сумматоре 11 определяется выражением Лй = йф - Ь. В момент прихода первого управляющего тактового импульса от генератора 7 величина Ьи = О, так как пф = =пт. По мере понижения уровня затворной жидкости в бачке 1 значение Ь уменьшается и величина Ьи становится отличной от нуля. Уставка Л Ьу 1 первого сигнализатора 12 задается первым задатчиком 14 и определяется по допустимой скорости понижения уровня затворной жидкости в бачке 1, т.е, по тангенсу угла наклона линии 2 (фиг. 2) Ь Ьу 1 = Т 19 а . При медленном понижении уровня затворной жидкости в бачке 1 (по линии 1 фиг, 2) в течение периода Т все вРемЯ сохРанЯетсЯ Условие ЛйЛ йу 1 и логический сигнал на выходе первого сигнализатора 12 имеет нулевое значение. Кратковременные помехи, например, в виде вибрации бачка 1 и соответственно вибрации уровня затворной жидкости, могущие приводить к кратковременным срабатываниям сигнализатора 12, особенно при приближении значения Л и = Ьф - Ьт к значению Л Ьу 1 локализуются вторым элементом 16 выдержки времени и система защиты продолжает находиться в ждущем режиме, так как по истечении времени периода Т, генератор 7 выдает единичный логический импульс через элемент 8 на управляющий вход коммутатора 9 параметрического сигнала, коммутатор 9 откроется и текущее новое значение параметра Ь = йф = Ь 2 зафиксируется в блоке 10 оперативной памяти, после чего процесс сравнения величин пф и Ь сумматором 11 начнет повторяться со значения Л и = О, Таким образом, контроль скорости тд а понижения уровня затворной жидкости начнется на новом участке Т линии 2 (фиг. 2). При нормальном техническом состоянии уплотнений агрегата 26 скорость понижения уровня затворной жидкости щ а, остается постоянной и система защиты аварийных сигналов не выдает, а сам контроль скорости осуществляется в относительно короткие промежутки времени Т.По достижении уровня затворной жидкости в бачке 1 значения Инкак уже упоминалось, включается в работу блок 4 управления: срабатывает его первое спусковое устройство 21 и триггер 25. Нацинается подпитка бачка 1 затворной жидкостью. Единичный логический сигнал с триггера 25 запускает элемент 5 выдержки времени и через второй вход элемента ИЛИ 8 включает коммутатор 9 параметрическогосигнала. Это обеспечивает непрерывное об-новление параметрической информации в блоке 10 оперативной памяти и равенство значений пф и Ь на входах сумматора 11 ина все время 1 фиг, 2) подпитки бачка 1 затворной жидкостью до уровня Ье, Если зазаданное время 1 бачок 1 не заполнится , затворной жидкостью до уровня Ьв, то эле мент 5 выдержки времени доработает до конца и выдаст единичный логический сиг, нал на выходную шину 6 первого каналазащиты и через элемент ИЛИ 19 на общуювыходную шину 20, осуществляя тем самым , аварийное отключение насосного агрегата.Если техническое состояние уплотне, ний насосного агрегата 26 ухудшится, товозрастет расход затворной жидкости, что , приведет к увеличению скорости пониже ния ее уровня в бачке 1. При достиженииэтой скоростью предельного значения щ а 2 (фиг. 2), в конце периода Т сумматор 11,выдаст параметрический сигнал Л и, рав ный уставке Ь пу, задаваемой первым задатчиком 14, и первый сигнализатор 12 выдаст устойчивый длительный) единичный логический сигнал на вход второго элемента 16 выдержки времени. Элемент 16, отсчитав , заданное время, выдаст единичный логический сигнал на выходную шину 17 второгоканала и через второй элемент ИЛИ 19 наобщую выходную шину 20 системы защиты для осуществления аварийного отключения .насосного агрегата.Если техническое состояние уплотнения ухудшится настолько, что скорость падения уровня затворной жидкости в бачке 1 резко увеличится и достигнет величины 19 Ъ, при которой величина сигнала Л и = = пф - Ьт, выдаваемого сумматором 11, достигнет значения ЛЬу 2, задаваемого вторым задатчиком 15, а первый сигнализатор 12, хотя и сработал, но элемент 16 выдержки времени еще не доработал до конца, то второй сигнализатор 13 сработает и со своего выхода выдаст упреждающий единичный логический сигнал на выходную шину 18 третьего канала и через элемент ИЛИ 19 - на общую выходную шину 20, произведя аварийное отключение насосного агрегата. 5 10 15 20 25 ЗО 35 40 45 50 55 Таким образом, введение в систему генератора тактовых импульсов блока оперативной памяти, сумматора и сигнализаторов с задатчиками, образующих два дополнительнцх канала защиты, позволяет проконтролировать техническое состояние уплотнений насосных агрегатов на относительно малом интервале времени Т, по сравнению с временем полного понижения уровня затворной жидкости в бачке, чем повышается быстродействие ее функционирования.Благодаря повышенному быстродействию предупреждается полное разрушение уплотнения и превращение этого повреждения в крупную аварию, сопровождаемую пожароопасными ситуациями, чем повышается надежность эксплуатации обьекта,Формула изобретения 1. Система защиты насосного агрегата, включающая бачок с затворной жидкостью и последовательно соединенные датчик уровня, по входу связанный с бачком с затворной жидкостью, преобразователь аналогового сигнала, блок управления, первый элемент выдержки времени и вцходную шину первого канала защиты, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью повышения чувствительности системы путем повышения ее быстродействия, в нее введены генератор тактовых импульсов, первый элемент ИЛИ, первый вход которого соединен с генератором тактовых импульсов, а второй вход соединен с выходом блока управления, коммутатор параметрического сйгнала, управляющий вход которого соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а информационный вход - с выходом преобразователя аналогового сигнала, блок оперативной памяти, вход которого соединен с выходом коммутатора параметрического сигнала, сумматор, первый вход которого соединен с выходом блока оперативной памяти, а второй вход - с выходом преобразователя аналогового сигнала, первый сигнализатор, один из входов которого соединен с выходом сумматора, второй сигнализатор, один из входов которого соединен с выходом сумматора, задатчик первого сигнализатора, выход которого соединен с другим входом первого сигнализатора, задатчик второго сигнализатора, выход которого соединен с другим входом второго сигнализатора, второй элемент выдержки времени, вход которого соединен с выходом первого сигнализатора, выходная шина второго канала защиты, соединенная с выходом второго элемента выдержки времени, выходная шина третьего канала защиты, соакаэ 4455 Тираж Подписное ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СС 113035, Москва. Ж, Раушская наб., 4/5 изводственно-издательский комбинат "Патент", г, Ужгород, ул.Гагарина,единенная с выходом второго сигнэлизатора, второй элемент ИЛИ, входы которогосоединены с выходными шинами первого,второго и третьего каналов защиты, и общаявыходная шина, соединенная с выходом 5второго элемента ИЛИ,2. Система по и. 1, о т л и ч а ю щ а я с ятем, что блок управления выполнен в видепервого спускового устройства, второгоспускового устройства, первого и второго 10 задатчиков спусковых устройств и триггера, причем первые входы спусковых устройств объединены и совмещены с входом блока управления, а вторые входы соединены с соответствующими задатчиками, выходы спусковых устройств соединены с прямым и инверсным входами триггера и совмещены соответственно с первым и вторым вспомогательными выходами блока, а прямой выход триггера совмещен с выходом блока.