Способ управления электроприводом башенной насосной установки

СОЮЗ СОВЕТСНИХСОЦИАЛИСТИЧЕСКИХРЕСПУБЛИН С 05 В 9/12 ТЕНИ х нужд, наприязнечной водыи др, Целье точности реольз я дру ах за плодо овыше учно-исследоваехнологический отноводства доснабжен Коло о СССР ючен что/12, 1981. установки и ения, больш ения, устан илиэации по установкой и НИЯ ЗЛЕКТРОПРИВООЙ УСТАНОВКИ носится к автомайственного водооводческих фермах быть применено ровня жидкостей,(54) СПОСОБ УПРАВЛЕ ДОМ БАШЕННОЙ НАСОС (57) Изобретение о тизации сельскохоз снабжения на живот и комплексах, може для регулирования давл ста ой на значение раэ давления жидкос не между верхи уровней, 5 ил. фиг.2 - график изменения уровня воды в водонапорной башне в автоматическом режиме работы, на фиг,3, 4 и 5 - зависимость гидродинамической ошибки Ь(ь) от водопотребления при изменении давления в нагнетательном трубопроводе из стальных водогазопроводных труб с условным проходом 150 мм.Башенная насосная установа:а (фиг.,1 включает в себя измерительный преобразователь 1 давления, например, типа "Сапфир", расположенный в помещении насосной станции 2 на нагнета,тельном трубопроводе 3, который в сеточ- ьшектурная схеновкиф на ОСУДАРСТ 8 ЕННЫЙ НОМИТЕТО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМРИ ГКНТ СССР ИСАНИЕ ИЗ АВТОРСКОМУ СВИДДТЕЛЬСТ(56) Усаковский В.М,в сельском хозяйстве1981.Авторское свидетел9 1015346, кл, С 05 0 Изобретение относится к автоматизации сельскохозяйственного водоснабжения на животноводческих фермах икомплексах, и может быть примененодля регулирования уровня жидкостей,используемых для других нужд, например в отстойниках загрязненной водыпри мойке корнеплодов и др,Цель изобретения - повышениености регулирования за счет уменния влияния потерь давления в нагнетательном трубопроводе.На фиг.1 показана струма башенной насосной уста мер в отстоиник при мойке корне изобретения - п гулирования за ния потерь давл трубопроводеС троприводом баш новки по давлен трубопроводе бе отбора отличает счет уменьшения влчяения в нагнетательном пособ управления злекенной насосной устаию в нагнетательномз промежуточного водося от известных тем,злектропривода насосроизводят при значениием первого значенияовившегося в моментдачи жидкости насоспосле включения ее,ности гидравлическоготи в водонапорной башм и нижним значениямичении С, соединен с подводящим трубопроводом 4 и в сечении С - с водо- разборным трубопроводом 5. Водонапорная башня 6 соединена с подводящим трубопроводом 4, на котором расположена задвижка , Преобразователь 1 располагается на нагнетательном трубопроводе 3 и в сечении А на расстоянии АС от сечения С в точке с геомет рическим напором Ед относительно поверхности с нулевым геометрическим напором Е = О. Свободная поверхность воды в водонапорной башне 6 находится в сечении В с геометрическим напором 15 Ев и на высоте Н = Е 2 над местомо драсположения преобразователя 1 между верхним Ни нижним Н ; уровнями. При автоматическом управлении (см. фиг,2) в течение цикла регулирования 20 можно различить режим паузы в течение времени с, = Ос когда уровень Н изменяется от Ндо Н и режим работы насоса до момента времени с ч, когда уровень Н изменяется от Н , 25 до Н . При этом по трубопроводам 3, 4, и 5 проходят расходы воды, равные соответственно подаче насоса д, башенному расходу Ци водопотреблению Яп. В Режиме Работы насоса его подача 30 равна номинальному значению 0 д = Ч нф а в режиме паузыд = О. В режиме рал боты насоса в течение времений протекает гидравлический переходный процесс, связанный с пуском насоса, в течение которого ряд гидравлических параметров башенной насосной установки, в том числе и уровень воды в водонапорной башне 6, являются неуста" новившимися. Переходные гидравличес кие процессы происходят при смене одного режима работы другим.Задачей автоматического управления башенной насосной установкой является своевременное определение момента включения насоса, когда вода в водо,напорной башне 6 опускается до уровня Н и момента отключения насоса, когда вода в водонапорной башне 6 достигает уровня Нщ . Для решения 50 этой задачи построим математическую модель измерения уровня воды в водонапорной башне 6 по давлению в нагне- тательном трубопроводе 3, определяемому с помощью преобразователя 1, с учетом следующих ограничений, имеющих место на практике.Трубопроводы 3, 4 и 5 имеют круглые внутренние сечения соответственно с диаметрами (у (4 у о 5 ф равными между собой, т,е.= й = с 1. (1)Длиной подводящего трубопровода 4 можно пренебречь.Местными гидравлическими сопротивлениями в трубопроводах 3 и 5 можно пренебречь.Трубопроводы 3 и 5 соединяются с трубопроводом 4 в сечении С под углом 90Поскольку ЙЙ, где Й в - диаметр напорного бака башни 6, то динамическим напором воды в сечении В можно пренебречь.Промежуточные водоотборы между насосной станцией и водопотребителем отсутствуют, исходя иэ чего"в= д- Ъ (2)Задвижка 7 полностью открыта.Атмосферное давление в месте расположения преобразователя 1 и в сечении В одинаково.С учетом ограничений запишем уравнение Бернулли для сечений А и В в режиме работы насосаРд(с) 8 сСдЯ д2 + + -- = 2 (С) +Ау,д - ьф+ +, (Ф Г) +К ( +Рв 80 д 1 дд, С 1 с,8(е1 ( ) 1где Рд (с), Р - значениЯ избыточныхдавлений соответственно в сечениях Аи В, Па;Кд - коэффициент Кориолисадля потока воды внагнетательном трубопроводе 3К ,К, Кв - коэффициенты гидравСлических местных сопротивлений соответственно в сечении С,задвижки 7 и на входев водонапорную башню 6, К = 0,5, К1,0,д - коэффициент гидравлического трения в нагнетательном трубопроводе;Ь (,) - инерционный напор, м.Г,В функции времени с изображены параметры, изменение которых во времени существенно. Из них значенияИз уравнений (7) и (8) видно, чтов режиме работы насоса количествопомех и степень их влияния на точность Ьпределения уровня выше, чемэ режиме паузы, На практике подтверждается низкая точность и надежностьопределения верхнего уровня воды вбашне Нпо давлению в нагнетательном трубопроводеВ качестве примера рассмотрим ба.ценную насосную установку, в которойтрубопроводы 3, 4 и 5 сооружены изстальных водопроводных труб с условным проходом й= 150 мм и длинойтрубопровода 3 1 д Ор 100 и 000 м.Тогда для таких труб; = 0,0126,0,0375, й = 0,155 м. Наибольший предельный расход через трубопровод 3 может составить Ц25 х 10м/с. Принимая 0тИЕХ- Ц(й) = 25 х 10м/с и определяявеличины Киз соотношений в при.очном тройнике, построим зависимостьгидродинамической ошибки Ьот изменения водопотребления Я(о) в соответствии с уравнением (7), Результатырасчетов приведены в виде кривых а-ена фиг.З, 4 и 5. При этом криваясоответствует условиям Э = 1 нфнр( в АСЯ- ф = - 11: 1 ООде м,кривая в - % = Ъ ишьаЯ г - ф =1 1 ОООдсм.кривая д - Ъ =Фа 1 Кривая построена по точкам, рассчитанным для рассматриваемой БНУ по уравнению (8) и показывает характер изменения гидродинамической ошибки регулирования в режиме паузы. Из кривых на фиг,З, 4 и 5 и соотношения (6) можно сделать вывод, что показания измерителя 1 в режиме работы насоса завышены по сравнению с его показаниями в гидростатической системе из,мерения уровня, а в режиме паузы занижены.При этом величина Ь(с,) имеет двесоставляющие, Одна из них связана с длительным монотонным изменением параметров БНУ в течение всего срока эксплуатации, например с увеличением (Й) напорных трубопроводов от % пи до, уменьшением подачи насоса Я иэ-за изменения характеристик водопроводной сети или снижения эксплуатационных характеристик самого насоса. Зту составляющую Ь(с) наэо вем" эксплуатационной, Другую составляющую образуют случайные колебания г 1 г в течение цикла регулирования из-за изменения водопотребления Я (с)и и связанной с ним величины гидравлического сопротивления Кс (С), Кривые а и е на фиг.З отражают характер этой составляющей гидродинамической ошибки Ь(1 при неизменной величине подачи насоса О (с). 510 15 20 25 30 35 40 45 50 Формула изобретения Способ управления электроприводомбашенной насосной установки, оснаванОчевидно, что для рассматриваемой башенной насосной установки со сколько-нибудь значительной длиной трубопровода 3 преобладающее значение имеют положение кривых и расстояние между кривымии 5,ипо оси Ь(С) на фиг.1 и 5 по сравнению с зависимостью Ьг от водопотребле//ния Ц (ь). Т.е. медленные эксплуатационные изменения гидродинамической ошибки, представляющие собой изменение падения напора в нагнетательном трубопроводе 3, являются основной причиной низкой точности, а часто и невозможности измерения верхнего уровня воды в водонапорной башне 6 по давлению в нагнетательном трубопроводе 3.Однако в течение. одного цикла регулирования эти изменения пренебрежимо малы. Тогда, измеряя первое установившееся значение давления в нагнетательном трубопроводе 3 после пуска насоса, можно ожидать, что при неизменной подаче насоса, пренебрегая изменением гидродинамической ошибки от водопотребления, значение давления в нагнетательном трубопроводе 3 в момент отключения насоса (Н = Н ) превышает измеренное значение на значение изменения гидростатического давления при наполнении бака водонапорной башни 6. Считая, что за непродолжительное время Ьсгидравлического переходного процесса уровень воды в башне 6 практически не успевает измениться (Н = Н ,), имеем что два упомянутых значения давления отличаются на значение изменения гидростатического давления при увеличении уровня воды в водонапорной башне от нижнего до верхнего уровня.ный на изменении давления в нагнетательном трубопроводе без промежуточного водоотбор: заключающийся вовключении электропривода башеннойнасосной установки при значении давления, соответствующем уставке нижнего уровня жидкости в водонапорнойбашне, и отключении при другом значении давления, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью повышения точностирегулирования за счет уменьшения влияния потерь давления э нагнетательноктрубопроводе, отключение злектропривода насосной установки производят 5при значении давления большем первого значения давления, установившегося в момент стабилизади подачижидкости насосной установкой послевключения ее, на значение разности 10 гидравлического давления жидкости вводонапорной башне между верхним инижним значениями уровней..Дидык Составител рямиць недактор И.Рыбченко Техред М Корректор С.Черн аз 1710 ВНИИПИ при ГКНТ ССС сударственного113035 роиэводственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород 10 Гага Тираж 788омитета по иэобретеосква, Ж-З 5, Раущск Подписно м и открыт наб., д. 4 а е