Система управления насосными агрегатами

СОЮЗ СОВЕТСКИХСОЦИАЛИСТИЧЕСНИХРЕСПУБЛИК 4 С 05 Р 16/20 лрл 1 оф;т фВ1 1 ьФ11 а САНИЕ РЕТЕНИЯ ЬСТВУ ОМУ СВИД АВТО т ОСУДАРСТВЕННЫЙ НОМИТЕТ СССРО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ(56) Авторское свидетельство СССР У 200708, кл. 27 В 11/10, 1967.Авторское свидетельство СССР В 846789, кл. Р 04 В 49/00, 1978. (54) СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ НАСОСНЫМИ АГРЕГАТАМИ(57) Изобретение относится к регулированию режима работы параллельно включенных насосных агрегатов и может применяться в системе сборноразборных и стационарных магистраль-, ных трубопроводов для перекачки жидкостей. Целью изобретения является расширение области применения, повышение надежности системы. Для дос и,8013741 жения указанной цели система снабжена дополнительными устройствами сравнения расходов.по числу параллельновключенных насосных агрегатов, параллельно подключенными к источникам питания, пультами управления работойкаждого насосного агрегата с ручными автоматическим задатчиками режимовработы, а прерыватель сигналов тахогенератора в каждом регуляторе режима работы насосного агрегата установлен между усилителем мощности и логическим блоком. Предлагаемая системаобеспечивает работу насосных агрегатов на один трубопровод с максимально возможной подачей. Применениеизобретения позволит повысить коэффициент использования насосных агрегатов на сборно-разборных и стационарных магистральных трубопроводах.Изобретение относится к регулированию режима работы параллельно включенных насосных агрегатов и может найти применение преимущественно на сборно-раэборных трубопроводах с насосными агрегатами, имеющими в качестве привода двигатель внутреннего сгорания, а также в различных отраслях народного хозяйства при создании автоматизированных систем управления технологическими процессами.Цель изобретения - повышение надежности и расширение области применения. 15На фиг,1 представлена блок-схема системы управления насосными агрегатами в составе одной насосной станции; на фиг.2 - схема установки насосных станций, состоящих из парал лельно включенных насосных агрегатов в линии сборно-разборного трубопровода.Система содержит параллельно включенные насосные агрегаты 1-1, 1-2, 25 1-(п), 1-п, регуляторы 2 режима каждого насосного агрегата, датчики 3 расхода, установленные на выходе каждого насосного агрегата, пульты 4 управления работой каждого насос ного агрегата и системой в целом, устройства 5 сравнения расходов в каждом насосном агрегате, источники 6 питания и развязывающие диоды 7.Регулятор 2 режима каждого из насосных агрегатов 1 состоит из датчиков 8 давления жидкости на выходе насосного агрегата, блока 9 сравнения давления жидкости со своим задатчиком 10 давления, датчика 11 давле ния жидкости на входе насосного агрегата, блока 12 сравнения давления жидкости со своим задатчиком 13 давления, логического блока 14, состоящего иэ логического элемента И 15 и 45 логического элемента ИЛИ 16, развязывающих диодов 17, 18, прерывателя 19 сигналов, состоящего из логических элементов И 20 и 21, двухканальногоусилителя 22 мощности, привода 23, тахогенератора 24, который расположен на одном валу с электродвигате-. лем привода 23, порогового устройства 25, эадатчика 26 частоты.Пульт 4 управления работой каждо 5 го иэ и насосных агрегатов состоит из кнопок 27 и 28 ручного управления меньшением и,увеличением частоты вращения вала двигателя насосных аг-. регатов, тумблера 29 для задания ручного или автоматического режима работы насосного агрегата и насосной станции с параллельно включенными насосными агрегатами, электромагнитного реле 30 с нормально закрытым 30-1 и двумя нормально открытыми 30-2, 30-3 контактами, тумблера 31 для задания работы агрегата в режиме одиночной работы или в параллельном режиме с другими насосными агрегатами в составе одной насосной станции, электромагнитного реле 32 с двумя нормально открытыми контактами 32-1 и 32-2.Устройство 5 сравнения расходов каждого насосного агрегата состоит из усилителей-формирователей 33 и 34, блока 35 вычитания частот и блока 36 согласования работы устройства 5 сравнения расходов с логическим блоком 14. К второму выходу устройства 5 сравнения расходов подключен указатель 37 расхода на каждом насосном агрегате. Насосные агрегаты установлены на параллельных участках трубопровода 38, подключенных к общему трубопроводу 39, по которому осуществляется перекачка жидкости с помощью насосных станций 40 (см.фиг.2). Каждый из блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости собран на двух операционных усилителях (не показаны). В качестве датчиков 8 и 11 давления могут использоваться приборы из системы ГСП или приборы серии МДТ или ДМК на соответствующее давление,Датчики 3 расхода турбинного или вихревого типа марок НОРД, ТДР, ВИР выбираются на соответствующие расходы в зависимости от диаметра трубопровода 38, в линии которого установлен насосный агрегат.Усилители-формирователя 33 и 34, блок 35 вычитания частот и блок 36 согласования работы устройства 5 сравнения расходов с логическим блоком 14, а также пороговое устройство 25 собираются по известным схемам на серийно выпускаемых микросхемах.Двухканальный усилитель 22 мощности в зависимости от типа выбранного привода 23 может быть собран на силовых транзисторах или электромагнитных реле в сочетании с транзисторами.В качестве тахогенератора 24 используется микродинамомашина ТГП, 1374193выход которой хорошо согласуется с входом порогового устройства 25.Система автоматического регулирования параллельно включенных насосных агрегатов работает следующим образом.Система реботает в следующих режимах: а) автоматическое регулирование и параллельно включенных насосных агрегатов на один трубопровод 39; б) ручное управление и насосными агрегатами при запуске, прогреве и выводе их .на заданный режим работы и работа на один трубопровод 39; в) работа насосной станции с одним агрегатом в автоматическом режиме и в режиме ручного управления.При автоматическом регулировании работы параллельно включенных насосных агрегатов обеспечивается общий принцип регулирования режима работы насосных станций 40 таким образом, чтобы при равенстве расходов насосных агрегатов 1-1, ,1-и давление на выходе насосной станции 40 не превышало заданного значения, определяемого прочностью трубопровода, а на входе насосных станций 40 не снижалось ниже заданного, определяемого требованиями бескавитационной работы насосов насосных агрегатов. В этом случае тумблер 29 должен быть разомкнут, а тумблер 31 - замкнутПри этом контакты 30-2 и 30-3 разомкнуты, а контакты 30-1 электромагнитного реле 30 и контакты 32-1 и 32-2 электромагнитного реле 32 замкнуты. Управляющие команды по питанию от источника 6 питания через развязывающий диод 7 поступают к логическому блоку 14 через замкнутый контакт 30-1 и к устройству 5 сравнения расходов через замкнутый контакт 32-1, обеспечивая их работу согласно функциональному назначению. На фиг.1 положение элементов изображено для этого режима. Регуляторы режима каждого насосного агрегата 1-1, 1-2, 1-(п), 1-и поддерживают требуемый режим насосных агрегатов по сигналам датчиков 8 и 11 давления жидкости на входе и выходе из. насосных агрегатов, которые поступают на входы блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости. После сравнения сигналов датчиков 8 и 11 с сигналами задатчиков 10 и 13 разностные сигналы, соответствующие значениям, когда давление равно нулю, 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 55 выше или ниже заданных значений, выходов блоков 9 и 12 сравнения давления жидкости на выходе и входе насосного агрегата через логический блок 14 и прерыватель 19 сигналов поступают на двухкаскадный усилитель 22 мощности и далее - на привод 23 регулятора, который перемещает регулирующий орган насосного агрегата (например рейку управления подачи топлива дизеля) до достижения требуемого значения регулируемого параметра.При равенстве расходов жидкости через насосные агрегаты, измеряемых датчиками 3 расхода, входные сигналы устройств 5 сравнения расходов равны, а выходные сигналы равны нулю. При отличии расхода на одном из насосных агрегатов, например на насосном агрегате 1-п, на первом и втором выходах устройства 5 сравнения (1-и)-го насосного агрегата появляются сигналы рассогласования: на первом - сигнал, соответствующий "1", который поступает на соответствующий вход элемента ИЛИ 16 логического блока 14 (1-и)-го насосного агрегата, а на втором - частотный сигнал, частота которого меньше на величину, пропорциональную уменьшению расхода на (1-и)-м насосном агрегате, который поступает на второй вход устройства 5 сравнения первого насосного агрегата. Сигнал с второго выхода устройства 5 сравнения расходов (1-и)-го насосного агрегата является разрешающей командой для появления сигнала "1" на первом выходе устройства 5 сравнения расходов насосного агрегата 1-1. Этот сигнал поступает на вход элемента ИЛИ 16 логического блока 14 и воздействует на привод 23 через раэвязывающий диод 18, прерыватель 19 сигналов и усилитель 22 мощности, вызывая вращения привода 23 регулятора в сторону уменьшения расхода (1-1)-го насосного агрегата, Как только произошло уменьшение расхода на первом насосном агрегате, с второго выхода устройства 5 сравнения расходов первого насосного агрегата на второй вход устройства 5 сравнения. расходов (1-2)-го насосного агрегата поступает сигнал, соответствующий меньшему значению расхода, что приводит к уменьшению расхода (1-2)-го насосного агрегата, азатем аналогичным образом происходит уменьшение расхода на других насосных агрегатах.Прерыватель 19 сигналов в этом случае работает следующим образом.Как только на насосном агрегате привод начинает вращаться в сторону уменьшения расхода насосного агрегата, одновременно начинает вращаться связанный с приводом тахогенератор 24, что приводит к росту напряжения на его выходе. По превышении напряжением на выходе тахогенератора 24 величины опорного напряжения задатчика 26 срабатывает пороговое устройство 25, на выходе которого напряжение становится равным по величине "0", что снимает разрешающий сигнал с входа схемы И 21 перерывателя 19 сигна лов, запрещая тем самым прохождение сигнала к приводу 23 регулятора от устройства 5 сравнения сигналов. Это вызывает остановку привода 23 и тахо- генератора 24, исчезновение напряже ния на выходе последнего и срабатывание порогового устройства 25 с появлением разрешающего сигнала на входе схемы И 21. Если к этому моменту значения расходов жидкости через насосные агрегаты не сравнялись, происходит повторное включение привода. Так происходит до тех пор, пока не уравняются расходы перекачиваемой жидкости на всех и насосных агрегатах. После уравнивания расходов перекачиваемой жидкости на всех п насосных агрегатах в системе производится сравнение заданных давлений на входе и выходе насосных агрегатов, установлен ных задатчиками 13 и 10, с фа гическими давлениями в линиях трубопроводов 38, измеряемых датчиками 1 и 8, Если при этом давление на входе насосных агрегатов вьппе заданного, а на выходе - ниже заданного, то все и насосных агрегатов одновременно увеличивают давление на выходе за счет увеличения частоты вращения вала двигателя и, следовательно, насоса, что приводит к увеличению расхо 50 дов одновременно всех и насосных агрегатов и, следовательно, насосной станции 40. Таким образом, при автоматическом регулировании и параллельно включенных насосных агрегатов при их работе в составе насосной станции 40 на трубопровод 39 осуществляется автоматическое поддержание равенстваФ расходов насосных агрегатов и ограничение давлений на входе и выходе насосных агрегатов и насосной станции.Для ручного управления и насосными агрегатами при запуске, прогреве,выводе их на заданный режим работыили в аварийных ситуациях контактытумблера 29 необходимо замкнуть. Вэтом случае реле 30 включается и размыкается его контакт 30-1, а контакты 30-2 и 30-3 замыкаются. В результате отключается от линии питания логический блок 14. Одновременно оттумблера 29 пульта 4 управления работой насосного агрегата 1-1 череззамкнутый контакт 32-2 автоматическипоступает управляющая команда навключение реле 30 в пультах управления работой насосных агрегатов 1-2,1-,и-) и 1-п, после чего системаготова к ручному управлению насосными агрегатами. При нажатии кнопки 28от источника 6 питания через развяэывающий диод 7, замкнутые контактыкнопки 28 и замкнутые контакты 30-3к логическому элементу И 20 прерывателя 19 сигналов поступает командана увеличение частоты вращения валадвигателя первого насосного агрегата, При одновременном нажатии кнопки 28 на пультах 4 управления работой насосных агрегатов 1-1, 1-2,1-(и) и 1-и происходит увеличениечастоты вращения двигателей и увеличение расхода одновременно у всехнасосных агрегатов,При нажатии кнопки 27 от источника 6 питания через развязывающий диод 7, замкнутую кнопку 27 и замкну.тые контакты 30-2 к логическому элементу И 20 прерывателя 19 сигналовпоступает команда на уменьшение частоты вращения вала двигателя первогонасосного агрегата, а при одновременном нажатии кнопок 27 на пультах 4управления работой насосных агрегатов 1-1, 1-2, 1-(и) и 1-п происходит уменьшение частоты вращения двигателей и уменьшение расхода одновременно у всех насосных агрегатов.Для повьппения надежности работысистемы в цепи между логическим блоком 14 и прерывателем 19 сигналов установлены развяэывающие диоды 17 и18.Работа прерывателя 19 сигналовсовместно с тахогенератором 24, пороговым устройством 25 и задатчнком 26137419частоты при этом аналогична описаннай вьппе.Прерыватель 19 сигналов как в режиме автоматического регулирования, так и в режиме ручного управления п насосными агрегатами обеспечивает их устойчивую работу без гидравлических ударов с таким повьппением или уменьшением давления в трубопроводах 38 и 39, при которых обеспечивается надежная работа за счет исключения гидравлических ударов. Контроль за расходом жидкости насосных агрегатов при ручном управлении режимами их ра боты осуществляется с помощью указателей 37 расхода, подключенных к вторым выходам каждого из устройств 5 сравнения расходов насосных агрегатов. 20При необходимости использования на трубопроводе для перекачки жидкости одного насосного агрегата последний электрически отсоединяется от остальных насосных агрегатов, для 25 чего тумблер 31 размыкается. При этом реле 32 обесточивается и его контакты 32-1 и 32-2 размыкаются. За счет этого обесточивается устройство 5 сравнения расходов насосных агрегатов.При работе одиночного насосного агрегата в автоматическом режиме тумблер 29 устанавливается в положение, когда его контакт разомкнут, Реле 30 при этом обесточивается, его35 контакты 30-1 замыкаются, а контакты 30-2 и 30-3 размыкаются. Управляющая команда по питанию от источника 6 питания через развязывающий диод 7, замкнутые контакты 30-1 поступают к логическому блоку 14, В этом случае регулятор 2 поддерживает требуемый режим насосного агрегата только по сигналам датчиков 8 и 11 давления жидкости на входе и выходе из насосного. агрегата 1, как описано вьппе,Для ручного управления насосным агрегатом тумблер 29 устанавливается в положение, при котором его контакты замкнуты. При этом срабатывает50 реле 30, его контакт 30-1 размыкается, а контакты 30-2 и 30-3 замыкаются. За счет размыкания контактов 30-1 обесточивается логический блок 14Увеличение и уменьшение частоты вращения вала двигателя, а следовательно, и расхода жидкости насосного агрегата 1 осуществляется нажатием 3 8кнопок 27 и 28 так же, как и в случае работы и параллельно включенных насосных агрегатов при ручном управлении,Таким образом, предлагаемая система автоматического регулирования параллельно включенных насосных агрегатов, снабженная дополнительными устройствами сравнения расходов и подключенными к источникам питания пультами управления работой каждого изи насосных агрегатов с ручным и автоматическим эадатчиками режимов нетолько обеспечивает воэможность работы неограниченного количества параллельно включенных агрегатов в автоматическом и ручном режимах управления,что необходимо осуществлять при запуске, прогреве и выводе их на заданный режим работы, а также при аварийных ситуациях, но и позволяет значительно повысить надежность системы за счет отключения в необходимые моменты управляющих команд по питанию с тех блоков, которые функциональноне участвуют в работе при режиме ручного управления (логический блок 14,устройство 5 сравнения расходов).ф о р м у л а изобретенияСистема управления насосными агрегатами, содержащая и каналов регулирования по числу насосных агрегатов, установленных на параллельных участках трубопровода, каждый канал регулирования содержит регулятор и датчик расхода жидкости в трубопроводе,выход датчика расхода жидкости первого канала регулирования подключен кпервому входу устройства сравнения,связанного первым выходом с первымвходом регулятора первого канала регулирования, а каждый регулятор включает в себя первый блок сравнения,первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно датчика и задатчика давления жидкости на выходе соответствующего насосного агрегата, второй блок сравнения, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно датчика и задатчика давления жидкостина входе соответствующего насосногоагрегата, усилитель. мощности, подключенный выходом к входу привода насосного агрегата, тахогенератор, установленный на валу электродвигателяпривода и связанный выходом с первым входом порогового устройства, подключенного вторым входом к выходу задатчика частоты а выходом - к первоУ5 му входу прерывателя сигналов, логический блок, первый вход которого соединен с первым входом регулятора, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и расширения области применения системы за счет обеспечения возможности управления неограниченным количеством насосных агрегатов, система содержит в каждом канале регулирования пульт управления с ручным и автоматическим задатчиками, режимов работы, а в (п)-м канале регулирования - устройство сравнения, первый вход которого связан с выходом датчика расхода жидкости своего канала регулирования, а первый выход - с первым входом регулятора своего канала регулирования, первый, второй и третий выходы каждого пульта управления. под ключены соответственно к второму, третьему и четвертому входам регулятора своего канала регулирования,а четвертый выход соединен с вторымвходом устройства сравнения своегоканала регулирования, третий входустройства сравнения первого каналарегулирования подключен к второмувыходу устройства сравнения последнего канала регулирования, а третийвход каждого из остальных устройствсравнения соединен с вторым выходомустройства сравнения предыдущего канала регулирования, причем выходыблоков сравнения в регуляторе каждого канала регулирования подключенысоответственно к второму, третьему,четвертому и пятому входам логического блока, шестой вход которого связан с вторым входом регулятора, авыходы - с вторым и третьим входамипрерывателя сигналов соответственно,входы усилителя мощности в каждом регуляторе соединены с соответствующими выходами прерывателя сигналов,подключенного вторым и третьим входами к третьему и четвертому входамрегулятора соответственно.1374193 агова ор Л.П К ыбченк едакт Подписи о комитета СССР и открытийаушская на редприятие афическ Заказ 601/43 оизводственно НИИПИ по д 13035