Регулятор режима работы насосной станции

Союэ Советскмк Социалистических РеспубликОП ИСАНИЕИЗОБРЕТЕНИЯК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ/с прмсоедмменмвм эаявнм Йо о 11781389(1) 1(З Г 04 В 49/06 6 05 О 16/20 Госуаарственннй комитет СССР но аелам нюбретеннй н открытий(088,8) Дата опубликоваммя описания 2 3,1 130 В.Е, Чернухин, Н.М. Моисеев, О.М. Науменкои Л.Н, Григорьев(71) Заявмтель 4 ) РЕГУЛ ЯТОР РЕЖИМА РАБОТЫ НАСОСНО СТАНЦИИ1 2Изобретение относится к автома-. при регулировании заданных параметтиэации насосных станций и предназ- ров при раЗличных возмущениях на начено для автоматического регулиро-, трубопроводе. вання режима работы насосной стан Известен регулятор режима работы ции, состоящей иэ двух последователь насосной станции, содержащий датчик но включенных агрегатов, работающей и эадатчйк давления жидкости на вхов системе полевых магистральных тру- де кассетного агрегата, подключенные бопроводов по схеме иэ фнасоса в через блок управления к логическому насос. устройству выбора сигналов, и дваИзвестен регулятор давления жнд однополярных усилителя 2, кости на входе и выходе насосной . Известный регулятор не позволяет станции, состоящей из нескольких по- получить максимальную производитель- следовательно включенных насосных аг- ность насосной стайции при последореаатов и осуществляющее регулирова- вательном включении насосных агрегание режима работы насосной станции 1 я тов и не обеспечивает устойчивость за счет дросселирования потока пере- регулятора ка переходных режимах, качиваемой жидкости при неизменной Цель изобретения в увеличение прочастоте вращения валов насосов агре-иэйодительиостя насосной станции при гатов и для повьваения быстродействия последовательном включении насосных системы имеет выносной дифференци агрегатов к повешение устойчивости альный датчик давления, а также блок регулятора на переходных режимах. нелинейной жесткой обратной связи ( 11, Поставленная цель достигается тем, .Наличие выносного днфференциаль- что в регулятор дополнительно введен його датчика давления и длинной ли- .переключатель, установленный на вхонии связи (до 5 км) и введение в сисф дах логического устройства выбора тему дополнительных устройств для сигналов, соответствующих командам расщифровки сигналов, поступающих от иа уменьшение и увеличение частоты этого датчика, снижает надежность, .вращения двигателя насосного агрегаи, кроме .того, не обеспечивабт высо- та, поступающим от датчика.давлеяия ,куте точность и устойчивость системы у жидкости на входе насосного агрегата,Ф 43 78138 подключен ко входу логического устройства 10 выбора сигналов, соответ ствуюшему команде на увеличение час"тоты вращения вала двигателя по датчику 5 на входе насосного агрегата. Пороговое устройство 43 срабатывает когда скорость вращения вала двигателя насосного агрегата 2 выше скоРегулятор режима работы насоснойстанции содержит регулятор 1 давления жидкости первого насосного агрегата 2 и регулятор 3 давления жидкосфти второго насосного агрегата 4, Регулятор 1 давления первого насосного Зрагрегата 2 содержит датчики 5 и б изадатчики 7 и 8 давления жидкостина входе и выходе насосного агрегата,блок 9 управления, логическое устройство 10 выборов сигналов, усилитель11 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 12, техогенератор 13, два однополярных усилителя14 и 15, первое пороговое .устройство16 с регулируемым порогом срабатывания, первый логический элемент 17 И, 40задатчик 18 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма 12, второе пороговое устройст-,во 19, второй логический элемент 20И, датчик 21.скорости вращения дзигателя насосного агрегата 2, сдвоенныйпереключатель 22, Регулятор 3 давле.ния второго насосного агрегата 4 со "держит также датчики 23 и 24 изадат . "чикй 25 и 26 давленйя"жйдкостй йа вхо входе и выходе насосного агрегата 4,блок 27. управления, логическое устройство 28 выбора сигналов, усилитель29 мощности, электродвигатель исполнительного механизма 30, тахогенератор 31, два однополярным усилителя32 и 33, первое пороговое устройство34.и регулйруемым порогом срабатывания, первый логический элемент 35 И,задатчик 36 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма.030, второе пороговое устройство 37, " второй логический элемент 38 И, датчик 39 частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4, сдвоенный ,переключатель 40, 65 дам на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосйого агрегата от датчиков давления на выходе б, 24 и входе 5, 23 соответственно,Регулятор режима работы насоснойстанции состоящий иэ двух последовау , тельно включенных насосных агрегатов2 и 4, работает следующим образом. Ь"йдатчик частоты вращения двигателя" йасосньго агрегата, а кроме"того, вффрегулятор Вйедены все вьпаейерЖЧйслеи" ные"элементы для второго насосногоагрегата, соединенного с первым последовательно, и устройство"сравнения показаний датчиков частоты вращения двигателя насосных агрегатов, содержащее два пороговых элемента, йервый и второй входы которых подключены к датчикам частоты вращения, а выходы, через переключатель, - к логическому устройству выбора сигналов первого насосного агрегата,причем выходы блока управления последнего, через переключатель второго насосного агрегата подключены к входам логического устройства выбора сигналов этого агрегата, а выходы однополярных усилителей первого .насосного агрегата подключены к вы" ходам однополярных усилителей второго насосного агрегата,На чертеже представлена блок-схема регулятора,Сдвоенные переключатели 22 и 40 ПозволяЮт осуществлять работу регуляторов каждого насосного агрегата 2 и 4 как самостоятельно, так и в составе одной насосной станции, При работе насосных агрегатов в составе одной насосной станции переключатели 22 и 40 находятся в положении, указанном на чертеже,Общим для обоих регуляторов 1 и 3 является устройство 41 сравнения показаний датчиков. 21 и 39 частоты вращения. Устройство 41 сравнения содержит два пороговых устройства 42 и МЗ, первый и второй входы которых подключены к датчикам 21 и 39 частоты вращения. Пороговое устройство 42 срабатывает, когда частота вращения вала двигателя насосного агрегата 2 ниже частоты вращения вала двигате- ля насосного. агрегата 4 и его выход рости вращения двигателя насосного агрегата 4 и его выход подключен ковходу логического устройства 10 выбора сигналов, соответствующему команде на снижение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2 по датчику 5 на входе насосного агрЕ- гата,Выходы блоков 9 и 27 управления соответствуют: а и б - командам на увеличение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата от датчиков давления на входе 5, 23 и выходе б,24 соответственно;в и г - команЧерез сопротивления 44 и 45 два выхода блока 27 управления второго,- насосного агрегата подключены к корпусу йрй работе насосного агрегата. в составе насосной станции. Сигналы с датчиков, давления на входе 5, 23 и выходе б, 24 насосных агрегатов 2 и 4 поступают в блоки 9 и 27 управления, где они сравниваются с сигналайи соответствующих задатчиков 7, 25 и 8, 26, Блоки 9 и 27. управления формируют трехпозиционный закон по каждому из регулируемях панасосных агрегатов 2 и 4, а выхоДЫ, ПОДКЛЮЧЕННЫЕ К ЛОГИЧЕСКИМ ЭЛЕ- .З 4мейтам 20 и 38 - на увеличение час- .тоты вращения валов двигателей насосных агрегатов 2 и 4,Напряжения рассогласования, соответствующие понижению давлейия навходе каждого насосного .агрегата отблоков У и 2 У управления поступаютиа входы однополярных усилителей 14н 32 а напряжения рассогласованиясоответствующие повышению давленияна выходе каждого насосного агрегата - на входы однополярныхусилителей 15 и 33 соответственйо.Выходные напряжения усилителей14, 15 и 32, 33 поступают на один иэвходов пороговых устройств 16 и 34 50с регулируемым порогом срабатывания,Когда давления на вкоде или выходе каждого насосного агрегата равнызаданным значениям и электродвигатели исполнительных механизмов 12 и 30 уобесточены, напряжения на выхОде тахогенераторов 13 и 31 равны нулю,Приэтом напряжения на выходе пороговыхустройств 16, 34 и 19, 37 равны логическим единицам, За счет этого обеспечивается прохождение сигналов через эОлогические элементы - И 17, 35, и20, 38, двухканальные усилйтелй мощности 11 и 29 н включение электродвигателей исполнительных механизмов 12.и 30, 65 раметров, В соответствии с этим наих выходе формируются сигналы покаждому регулируемому параметру:давление выше заданного, давление равно заданному фдавлениениже заданного,Сигналы ффдавление на входе первого насосного агрегата 2 вьые и ниже заданногоф поступают через сдвоенный переключатель 40 на вход .логического устройства 28 выбора сигналов 1сигналы давление на выходе пер=вогонасосного агрегата 2 выаеи ниже заданного 1 - на входлогического устройства 10 выборасигналов; сигналы 1 давление навыходе второго насосного агрега-15та 4 выше и ниже заданногона вход логического устройства 28выбора сигналов; сигналы давлениена входе второго насосного агрегата4 выше и ниже заданного - через Юсопротивления 44 и 45 подключаютсяк корпусу.Логические устройства 10 и 28 выбора сигналов обеспечивают преимущественное прохождение через них сиг- рналов, которые требуют снижения час"тоты вращения валов двигателей насос-ных агрегатов 2 и 4,Выводы логических устройств 10 и28 выбора сигналов, подключенныек логическим элементам 17 и 35 И соответствуют командам на уменьшениечастоты вращения валов двигателей При повышении давления жидкости на входе регулятора 1 насосного агрегата 2 на выходе а блока 9 управления появляется команда ффдавление выше заданногоф, которая через переключатель 40 поступает на вход логического устройства 28 выбора сигналов и затем к логйческому элементу 38 И. Так как при отсутствии напряжения на тахогенераторе 31 на выходе порогового устройства 37 с регулируемым порогом срабатывания напряжение,равно логической единице,то команды на увеличение частоты вращения вала двигателя насосногоагрегата 4.проходит через логическийэлемент 38 И, усилитель 29 мощностии тем самым обеспечивает включение:электродвигателя исполнительного механизма 30, Кактолько произойдетвключение исполнительного механизма30, на выходе тахогенератора 31,ра"- положенного на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма30, появится напряжение. Как толькоэто напряженке сравняется с напряжением на выходе из эадатчика 36, иавыходе порогового устройства 37 появится сигнал, соответствующий логическому нулю, что воспрепятствуетпрохождению команды давление выаезаданногоф с выхода а блока 9 управ- .ления через логический элемент 38 И,За счет этого электродвигатель исполнительного механизма 30 отключаетоя,на выходе тахогенератора 31 напряжение станет равно нулю, а на выходе порогового устройства 37 - логической единице, И если насосный агрегат4 к этому времени не вышел на заданный режим. работы, определяеьнйдавлением на его выходе, которое измеряется датчиком 24, снова происходит включение исполнительногомеханизма 30 и двигатель насосногоагрегата 4 увеличивает частоту вращения,. что вызывает повышение давления на выходе насосного агрегата.Длительность интервалов между включенйями исполнительного механизма .определяется напряжением задатчика36 и выбирается так, чтобы обеспечить плавный выход йасосного агрегата на заддвиый режим работы при :пуске насосной станции в работу иисключить резкое повипение давленияна выходе насосной станции и в трубопроводе при случайных резких тювяаенняхдавления на входе насоснойстанции .Одновременно с увеличением частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 происходит увеличе. ние йапряжения на выходе датчика 39 скорости .Вращения вала двигателя насосного агрегата 4. Как только это напряжение станет выше напряжения датчика 21 скорости вращения двига.теля насосного агрегата 2, в устройстве 41 сраннения происходит срабатывание порогового устройства 42,на выходе которого напряжение равно логической единице, что соотнетстнует команде на увеличение частотывращения вала двигателя насосногоагрегата 3. Это напряжение черезпереключатель 22 поступает на входлогического устройства 10 вЫбора сигналов и затем к логическому элементу20 ИКак и на насосном агрегате 4, навыходе порогового устройства 19 приотключенном электродвигателе исполнительного механизма 12 напряжениеравно логической единице. За счетэтого команда на увеличение частотывращения вала двигателя насосногоагрегата проходит через логическийэлемент 20 И, усилитель 11 мощностии включает днига.ель исполнительногомеханизма 12. Двигатель насосногоагрегата 2 начнет увеличивать частотувращения вала, Увеличение частотывращения" вала так же как и на насосном агрегате 4 происходит плавно засчет периодического включения и отключения электродвигателя исполнительного механизма 12, Длительностьинтервалов между включениями элек тродвигателя исполнительного механизма определяется, как и в первомслучае, напряжением задатчика 18,которое равно напряжению задатчика36, Таким образом, при выводе насос-ной станции, состоящей из двух последонательно включенных насосныхагрегатов, на заданный режим работы и следующее поддержание заданного режима осуществляется при постоянной синхронизации по частотевращения валов двигателей обоих насосных агрегатов, Причем синхронность работы двигателей осуществляется за счет датчиков 39 и 21 скорости и устройства 41 сравнения показаний этих датчиков. За счет синхрон"ной работы двигателей обоих насосныхагрегатов суммарная производительность насосной станции максимальна,При снижении давления жидкостина входе насосного агрегата 2 на вы-ходе блока 9 управления появляетсянапряжение рассогласования, пропорциональное разности напряжения задатчика 7 и датчика 5 и одновременнокоманда на выходе г блока 9 управления - на уменьшение частоты вращениявала двигателя, которая через сдвоенный переключатель 40 поступает навход логического устройства 28 выбора сигналов, и, затем, пройдя логический элемент 38 И, усилитель 29мощности, включит электродвигательисполнительного механизма 30,Напряжение рассогласования с выхода блока 9 управления через однополярный усилитель 14 подается навходы пороговых устройств 16 и 34. Срабатывание порогового устройства 34 происходит тогда, когда напряжение тахогенератора 31 ныне напряжения на выходе однополярного усилителя 14, Как только сработает пороговое устройство 34 и на его выходе напряжение станет равно логическому нулю,прохождение команды на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 через логический элемент 34 И прекратится и электродвигатель исполнительного механизма 30 обесточится. Еслидавление на входе насосного агрегата 2 не восстановилось к этому времени, произойдет повторное включениеэлектродвигателя исполнительного механизма 30, Однонременно, за счетуменьшения частоты вращения валадвигателя насосного агрегата 4, напряжение на выходе датчика 39 станет 20 ниже, чем на датчике 21, что вызоветсрабатывание порогоного устройства43 и с его выхода напряжение, равноелогической единице, поступает на нходлогического устройства 10 ныбора сигналов, с выхода которого через логический элемент 17 И и усилитель 11мощности пройдет команда на включение электродвигателя исполнительногомеханизма 12, Исполнительный механизм перемешает рейку топливного насоса на уменьшение частоты вращениявала двигателя насосного агрегата 2,Как на насосном агрегате 2, таки на насосном агрегате 4 включениеи выключение электоодвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 происходит синхронно за счет того, что навыходах однополярных усилителей 14 и32 напряжения равны, Длительность интервалон между включениями исполни тельных механизмов регулируется величиной напряжения рассогласования,. пропорционального разности давления по эадатчику 7 и давлению жидкости на входе первого насосного агрегата 4 2, а также коэФфициентом усиления од.нополярного усилителя 14, который определяется с учетом динамическихсвойств насосных агрегатов, Такимобразом, синхронное снижение частотывращения валов .двигателей насосныхагрегатов при уменьшении давленияжидкости на входе насосной станции(на входе первого насосного агрегата 2) происходит с учетом величиныотклонения этого давления от задан 5 ного и динамических свойств насосныхагрегатов.При поняаении давления жидкостина выходе насосной станции (на выходе второго насосного агрегата 4) на выходе н блока 27 управления появляется напряжение рассогласования, пропорциональное разности давления по задатчику 26 и давления жидкости на выходе насосной станции, опреде ляемого датчиком 24, и команда781389также объединением выходов усилите- лей 14 н 32. 10 формула изобретения тать одновременно с включением электродвигателя исполнительного меха- низма 30, Как только напряжение тахогенератора 31 сравняется с напряжением на выходе однополярного усилителя 32, происходит срабатывание порогового устройства 34, и на его выходе напряжение равно логическому нулю. Это воспрепятствует прохождению сигнала через логический элемент 35 И, так как на одном его выходе- напряжение равно нулю.Электродвигатель исполнительного механизма 30 останавливается и напряжение тахоге- эв нератора 31 равно нулю. Если к этому моменту давление на выходе насосной станции не стало равно заданному, то произойдет повторное включение ис-полнительного механизма. Такое поо- И чередное включение электродвигателя исполнительного механизма 30 происхо-, дит до тех пор, пока давление на выходе насосного агрегата 4 не сравняется с заданным. 40Одновременно с уменьшением часто. ты вращения вала двигателя насосного агрегата 4 за счет снижения напряжения на выходе датчика 39 происходит срабатывание порогового устройства 43, с выхода которого команда на 45 уменьшение частоты вращения вала двигателя насосного агрегата 2 через устройство 10 выбора сигналов, логи- ческий элемент 17 И проходит к усилителю 11 мощности, который включит 0 электродвигатель исполнительногомеханизма 12. давление выше заданного, Напряжение рассогласования подается на вход однополярного усилителя 33, а команда фдавление вьве заданного- через логическое устройство 28 выбора сигналов к логическому элементу 35 И н через него поступает к усилителю 29 мощности, который включает электродвигатель исполнительного механизма .30 . От однополярного усилителя 32 напряжение поступает на входы пороговых устройств с регулируемым порогом срабатывания 34 и 16. Но из-за отсутствия напряжения на вторых их входах, соединенных с тахогенераторами 31 и 13, срабатывание их не происходит , и на их выходе напряжение по-прежнему равно логической единице, Тахогенератор 31 начинает рабоДлительность интервалов между включениями одновременно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12и ЗО регулируется величиной напряжениярассогласования, пропорционального разности давления по задатчику26 и давлению жидкости на выходе насосной станции, коэффициентом усиления однополярного усилителя 32, который определяется с учетом динамических свойств насосных агрегатов, а такое комбинированное импульсное управление скоростью вращения одноврй менно двух электродвигателей исполнительных механизмов 12 и 30 обеспечивает высокую точность системы регулирования давления на входе и выходе насосной станции, состоящей из двух последовательно включенных насосных агрегатов, повьыает устойчивость еена переходных режимах и увеличивает"производительность станции,Регулятор режима работы насосной станции, содержащий датчик и задатчик давления жидкости на входе на сосного агрегата, подключенные через блок управления к логическому устройству выбора сигналов, и два однополярных усилителя, о т л и ч а ющ и й с я тем, что, с целью увеличения производительности насосной станции при последовательном включениидвух насосных агрегатов и повыаенияустойчивости регулятора на пер .ход ных режимах, в регулятор дополнительно введен переключатель, установленный на входах логического устройствавыбора сигналов, соответствующих командам на уменьшение и увеличение частоты вращения двигателя насосного агрегата, поступающим от датчика давления жидкости на входе -насосного агрегата, и датчик частоты вращения двигателя насосного агрегата, а кроме того, в регулятор введены все вышеперечисленные элементы для второго насосного агрегата, соединенного с перэым последовательно, и устройство сравнения показаний датчиков частоты вращения двигателей насосных агрегатов, содержащее два пороговыхэлемента, первый и аторой входы которыхподключены к датчикам частоты вращения, а выходы, через переключатель, - к логическому устройству выбора сигналов первого насосного агрегата, причем выходы блока управления последнего, через переключательвторого насосного агрегата подключены.к входам логического устройствавыбора сигналов этого агрегата, авыходыоднополярных усилителей первого насосного агрегата подключенык выходам однополярных усилителейвторого насосного агрегата. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1. Авторское свидетельство СССРР 241173, кл, В 23 Р 19/02, 1969,2. Авторское свидетельство СССР9 526863, кл. 0 05 0 16/20, 1976.781389 Составитель А,ЛунинРедактор Т,Киселева Техред М.Рейвес рректор МсКос писное атент , г.ужгород, ул,Проектная, 4 филиал ПП каз 8091/31 Тираж ВНИИПИГосуда по делам иэ 113035, Москва, 25твенного комитета Сретений и открытий