Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода

Союз Советских Социалистических республик(51)М. Кл. С 05 0 16/20 с присоединением заявки Ио -Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытийДата опубликования описания 27, 10. 80(54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ МАГИСТРАЛЬНОГО ТРУБОПРОВОДА Изобретение относится к автоматическому регулированию насосных станций, работакщих на магистральных тру-. бопроводах "из насоса н насос", и предназначено для автоматического регулирования режима работы насосной станции и для ее остановки при разрыве трубопронода.Известны устройства для регулирования режима работы насосной станции на магистральных трубопроводах.К таким известным устройствам можно отнести электрогидравлическое устройство для регулирования давления и регулятор давления жидкости для насосной станции 11.Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор давления жидкости, содержащий датчики и задатчики давления, установленные на входе и выходе насосной станции и подключенные выходами к соответствующим входам блока управления, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, вторые выходы - с соответствующими входами первого элемента И, а третьи выходысо входами соответствующих усилителей,с однополярными выходами, выходы которых подключены к первому входу первого порогового элемента, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, выход которого подключен к первому входу второго порогового элемента, связанного выходом с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с перным входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы через соответствующие концевые выключатели - с исполнительным механизмом, а также источник питания и установленный на валу электродвигателя исполнительного механизма, тахогенератор, обмотки которого подключены ко вторым входам соответственно первого и второго пороговых элементов 21.Однако такие регуляторы осуществляют регулирование режима работы насосных станция прн изменениях давлений на выходе и входе насосной станции. В случае уменьшения давления на входе насосной станции,что может быть при повреждении трубопровода до насосной станции, уменьшаютчастоту вращения вала двигателя насосной станции вплоть до малой. Однако при повреждении(разрыве) трубопровода впереди насосной станции,этирегуляторы, наоборот, будут стремиться увеличить частоту вращения валадвигателя насосной станции, и темсамым подачу насоса, что будет приводить к большим потерям перекачива-,емого горючего. Работа регулятора вэтом случае не является экономичной.Цель изобретения - повышение точности и экономичности регулятора,Экономичность регулятора определяетсясокращением значительных потерь перекачиваемого горючего, за счет остановки насосной станции при повреждении трубопровода, исключением резкого повьцаения давления на участке трубопровода до останавливаемой насоснойстанции и получением инФормации о состоянии трубопровода после его повреждения(разрыва),Для достижения укаэанной цели врегулятор дополнительно введены последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, и четвертыйэлемент И, а также два резистивныхделителя напряжения развязывающиедиоды, размыкающую кнопку, переключающий тиристор, электромагнитное релеи контактный датчик скорости снижения давления в трубопроводе через замыкающий контакт которого к источникупитания подключен первый резистивныйделитель напряжения, параллельно которому подключены последовательносоединенные электромагнитное реле,.и переключающий тиристор, и размыкающая кнопка, управляющий электрод переключающего тиристора соединен сосредней точкой цервого резистивного,делителя напряжения, параллельно обмотке электромагнитного реле подключены последовательно соединенные второй резистивный делитель напряженияи первый развязывающий диод, анод которого через второй развязывающийдиод подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, средняя точка второго резистивного делителя напряжения через третий развязывающий диодподключен ко входу первого порогового элемента, замыкающий контакт электромагнитного реле подключен параллельно к соответствующему концевомувыключателю, второй вход второгоэлемента ИЛИ, соединен с выходомпервого элемента ИЛИ, а выход - совторым входом второго элемента И,второй вход четвертого элемента Исоединен с выходом первого элемента. И, а выход - с вторым входом третьего элемента И.Блок-схема регулятора представлена на чертеже.Регулятор содержит датчики 1 и 2давления,задатчики 3 и 4 давления на55 бО вала двигателя насосной станции 40, т.е. когда давление на выходе насосной станции выл заданного, а давление на входе насосной станции нижезаданного, На вход первого логического элемента И 8 поступают сигналы, требующие увеличения частоты вращения вала двигателя насосной станции 40, т.е. когда давление на входе насосной станции выше заданного, а давление на выходе насосной станции нивходе и выходе насосной станции, блок5 управления, логическое устройство бвыбора сигналов, которое содержитпервый элемент ИЛИ 7, первый элементИ 8, второй элемент ИЛИ 9, четвертыйэлемент И 10, элемент.НЕ 11, второйи третий элементы И 12 и 13, усили-тель 14 мощности, концевые выключатели 15, 1 б и 17, исполнительный механизм 18 с тахогенератором 19, расположенном на одном валу электродвигателем исполнительного механизма,два усилителя 20 и 21 с однополярными выходами, первый пороговый элемент22 с регулируемым порогом срабатывания, второй пороговый элемент 23 с/ 1% устанавливаемым порогом, задатчик 24скорости вращения электродвигателяисполнительного механизма, контактныйдатчик скорости снижения давления 25в трубопроводе, замыкающий контакт щ которого может быть выполнен, например в виде геркона 26, порщень 27 смагнитом, пружину 28, размыкающуюкнопку 29, переключающий тиристор30, электромагнитное реле 31, регулятор содержит также сигнальную лампу 32, развязывающую диоды 33, 34 и35, два резнстивных делителя напряжения состоящих из сопротивленийЗб, 37 38 и 39. Исполнительный механизм 18 воздействует.на рейку уп- ЗО равления подачей топлива к двигателю насосной станции 40, что приводитк изменению частоты вращения валадвигателя в сторону увеличения илиуменьшения, замыкающий коьтакт 41 З 5 электромагнитного реле 31.Работа регулятора давления осуществляется следующим образом.Сигналы с датчиков 1 и 2 давленияна входе и выходе насосной станции 40 поступают в блок 5 управления, гдеони сравниваются с сигналами соответствующих задатчиков 3 и 4. Блок5 управления Формирует трехпозиционный закон по каждому из регулируемых параметров. В соответствии сэтим на его выходах могут формироваться следующие сигналы по каждомурегулируемому параметру: "Давлениевыше заданногоф "Давление равно заданномуф; ."Давление ниже заданного". О Эти сигналы поступают на вход логического устройства выбора сигналовб. Причем на вход первого логического элемента ИЛИ 7 поступают сигналы,требующие снижения частоты вращенияже заданного. Такая схема логическо- го устройства выбора сигналов обеспечивает преимущественное прохождение через него сигналов, требующих частоты вращения вала двигателя насосной станции 40. Выход логического устройства 6 выбора сигналоэ, подключенный ко второму логическому элементу И 12 соответствует команде на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосной станции, а выход, подключенный к третьему логическому элементу И 13 - на увеличение частоты вращения вала двигателя насосной станции. Напряжение рассогласования, соответствующее пойижению давления на входе насосной станции, от блока 15 5 управления поступает на вход усилителя 21 с однополярным выходом, а напряжение рассогласования,. соответствующее понижению давления на выходе насосной станции - на вход усилитеО ля с однополярным выходом 20. Выходные напряжения усилителей 20 и 21 поступают на один из входов порогового элемента 22 с регулируемым порогом срабатывания. Когда давления на входе и выходе насосной станции равны заданным значениям, и электродвигатель исполнительного механизма обесточен, напряежение на выходе тахо- генератора 19 равно нулю. При этом на выходе порогового элемента 22 на. - пряжение равно логической единице, За счет этого обеспечивается первоначальное прохождение сигнала через второй логический элемент И 12, двухканальный усилитель 14 мощности, концевые выключатели 15, 16 и включение исполнительного механизма 18. Прохождение сигналов на увеличение частоты вращения вала двигателя насосной станции управляется тем же тахо О генератором 19 и пороговым устройством 23 с устанавливаемым порогом срабатывания, на один вход которого подается напряжение от задатчика 24, а на другой - от тахогенератора 19. И в том и в другом случаях осуществляется импульсное управление электродвигателем, исполнительного механизма, причем снижение частоты вращения вала двигателя насосной станции происходит 50 пропорционально величине рассогласования, а увеличение частоты вращения в . с постоянной скоростью, которая задается величиной напряжения, снимаемого с задатчика 24.гсВ момент разрыва (повреждения) трубопровода в точке разрыва образуется волна пониженного давления, которая распространяется в оба направления от точки разрыва и подходит к. насоснойстанции, где установлен контакт О ный датчик скорости снижения давления. Волна понижения давления передается как в пространство под поршень с магнитом 27, так и в пространство над поршнем, где в верхней части находится в эластичной оболочкесжатый воздух до давления, равногодавлению в трубопроводе до его разрыва, Однако в пространство над поршнем давление передается через жиклер, в результате чего оно изменяется там с некоторым запаздыванием.Врезультате этого поршень 27 под действием разности давления сверху иснизу перемещается вниз, сжимая пружину 28, Как только магнит поршня 27переместится до уровня, на которомпомещен геркон 26, контакты его замкнутся. После выравнивания давлениясверху и снизу поршень под действиемпружины снова переместится вверх.При заыакании контактов геркона 26,ток через его контакты от плюса источника питания через сопротивление36 н 37 первого резистивного делителя напряжения потечет к минусу источника питания, что вызовет наличиенапряжения положительной полярностина управляемом выводе перекачивающего тиристора 30. В результате чего.этот тиристор 30 откроется и ток отплюса источника питания через раэмыкающую кнопку 29, переключающий тиристор 30, пройдет через обмоткуэлектромагнитного реле 31, сигнальнуюлампу 32 и поступит через развязывающие диоды 33 и 34 к второму логическому элементу ИЛИ 9 и второму резнстнвному делителю напряжения, состоящему из сопротивлений 38 и 39.От второго резистивного делителя напряжение через разэязывающий диод35 поетупит на вход порогового устройства 22. На входе второго логического элемента ИЛИ 9 появится напряжение, равное логической единице. Навыходе элемента ИЛИ 9 также появится напряжение равное логической единице,. которое пройдет через второйлогический элемент И 12, и с помощюусилителя 14 мощности включит электродвигатель 18 исполнительного механизма, который качнет перемещатьрейку управления подачей топлива кдвигателю насосной станции 40 в направлении уменьшения частоты вращениявала двигателя, Одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма начнет вращаться тахогенератор 19, размещенный на одномвалу с электродвигателем исполнительного механизма, Как только егонапряжение станет равным нли вышевеличины напряжения, снимаемого совторого резистивного делителя напряжения, состоящего из сопротивлений38 и 39, на выходе порогового элемента 22 вместо напряжения, равного логической единице станет напряжение,равное логическому нулю, В результате чего прохождение сигнала черезвторой логический элемент И 12 прекратится. Электродвигатель 18 исполнительного механизма остановится вместе с тахогенератором 19.В результа-.те чего на выходе порогового элемента 22 напряжение снова станет равно логической единице и к исполнительному механизму снова пройдет команда на уменьшение частоты вращения вала двигателя. При срабатывании реле 31 его5 контакты заблокируют концевой выключатель 16 минимальные обороты. Поэтому исполнительный механизм 18 будет уменьшать частоту вращения вала двигателя с заданной скоростью до полной остановки двигателя насосной станции. Скорость уменьшения частоты вращения вала двигателя при разрыве трубопровода будет определяться величиной напряжения, снимаемого со 5 второго резистивного делителя напряжения и подаваемого к пороговомуэлементу 22, и выбирается такой,чтобы исключить резкое повышение давления на участке трубопровода до оста- д навливаемой насосной станции, Применение геркона и переключающего тиристора 30 в качестве исполнительного элемента схемы регулятора, повышает его точность и чувствительность к25 кратковременным понижениям давления в трубопроводе, которое имеет место в точке установки контактного датчика скорости снижения давления 25 при разрыве трубопровода. Остановка насосной станции 40 после разрыва тру- ЗО бопровода резко уменьшает его производительность, что предотвращаетзначительные потери перекачиваемого горючего, а загорание лампы 32 своевременно сигнализирует об аварии на 35 трубопроводе, что позволяет своевременно принять меры к поиску и устранению места разрыва трубопровода.Формула изобретения 4Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода, содержащий датчики и задатчики давления, установленные на входе и выходе насосной станции и подключенные выходами к соответствующим входам блока управления, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, вторые,3 ц выходы - с соответствующими входами первого элемента И а третьи выходысо входами соответствующих усилителей с однополярными выходами, выходы которых подключены к первому входу первого порогового элемента, выход кото рого соединен с первым входом второго элемента И задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, выход которого подключен к первому входу второго пороговогоэлемента, связанного выходом с первымвходом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом уси.лителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы через соответствующиеконцевые выключатели - с исполнительным механизмом,а также источник питания и установленный на валу электродвигателя исполнительного механизма тахогенератор, обмотки которогоподключены ко вторым входам соответственно первого и второго пороговыхэлементов, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностии экономичности регулятора он содержит последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, и четвертый элемент И, а также два резистивных делителя напряжения, развязывающие диоды, размыкающую кнопку,переключающий тиристор, электромагнитное реле и контактный датчик скорости снижения давления в трубопроводе через замыкающий контакт которого к источнику питания подключенпервый резистивный делитель напряжения, параллельно которому подключены последовательно соединенные электромагнитное реле, и переключающийтиристор, и раэмыкающая кнопка, управляющий электрод переключающеготиристора соединен со средней точкойпервого резистивного делителя напряжения, параллельно обмотке электромагнитного реле подключены последовательно соединенные второй резистнвный делитель напряжения и первый развяэывающий диод, анод которого черезвторой развязывающий диод подключенк первому входу второго элемента ИЛИсредняя точка второго резистивногоделителя напряжения через третийразвязывающий диод подключены ко входу первого порогового элемента, замыкающий контакт электромагнитного реле подключен параллельно к соответствующему концевому выключателю, второйвход второго элемента ИЛИ, соединенс выходом первого элемента ИЛИ, авыход - со вторым входом второго элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом первогоэлемента И, а выход - с вторым входомтретьего элемента И.Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРУ 41137, кл. 0 05 0 16/20, 1968,2. Авторское свидетельство СССРР 526863, кл. 0 05 0 16/20, 1974773585 Составитель Л. Цаллаговадактор Г. Волкова Техред И.Петко Корректор М. Коста Филиал ППП"Патент", гужгород, ул. Проектная,4 з 7503/бО ВНИИПИ Государст по делам изоб 113035, Москва, Жираж 956 енного комитетаретеиий и открыт35, Раушская на ПодписноеССР д. 4/5