Устройство для контроля и регулирования установки трубопроводного транспорта

и 925816 Союз СоветскихСоциалистическихРеспублик ОП ИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ(23) Приоритет 1 Ъоудорстееоныйкомнтет СССР по делам взооретений и открытий(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ КОНТРОЛЯ И РЕГУЛИРОВАНИЯ УСТАНОВКИ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТА 1Изобретение относится к области тру= бопроводного транспорта, а именно к устъ. ройствам для контроля и регулирования установки трубопроводного транспорта, и может быть использовано в горной и горнорудной промышленности, на горнообога 5 тительных комбинатах, в системах магистрального (дальнего) гидротранспорта сыпучих и кусковых материалов, концентратов и отходов производства, золото удаления на электростанциях, а также в разветвленных системах коммунального хозяйства для транспорта отходов в потоке сточной жидкости.Известно устройство для автоматичеой кого пуска и контроля пускового режима углесосов гидротранспортных трубопроводов, включающее датчики температуры подшипников и корпуса и датчик давления воздуха в корпусе двигателя углесоса, датчики уровня в зумпфе, датчики давления смазки и уплотнительной жидкости, подшипников углесосов, датчики давления в напорном трубопроводе, кон цевые выключатели открытия и закрытия задвижек на всасывающем и напорном трубопроводах, связанные через контакты исполнительных реле с входными цепями блока сигнализации и разрешающими и исполнительными цепями программного устройства (реле времени), контакты которого включены во входные цепи пусковых устройств исполнительного механизма регулирующего шибера и двигателей углесосов. Известное устройство обеспечивает автоматический пуск углесосных агрегатов только на промытый трубопровод, или при работе на воде, при наличии всех разрешающих и исполнительных сигналов, характеризующих нормальные режимы двигателя и углесосного агрегата, .а также контроль состояния их в пусковом режиме 1 . Однако эти устройства не обеспечивают регулирования пускового режима гидротранспортного трубопровода и не обеспечивают выявления и прелупреждения92581 закупорок в "опасных" зонах гидротранспортного трубопровода,Наиболее близким по техническойсущности решением является устройстводля контроля и управления насосной установкой гидротранспортной системы,содержащее установленный ца трубопроводе. датчик расхода, блоки моделирования, элементы сравнения, пороговые блоки, анализирующий блок, блок сигнализации, исполнительный механизм регулирующего органа и пусковые аппараты насосных агрегатов, причем вход каждогоблока моделирования соединен с датчиком, расхода, а выход - с одним из входовпервого, второго и третьего элементовсравнения, выход каждого из которыхчерез пороговый блок соединен с анализируощим блоком, к которому подключенблок сигнализации и один из входов исполнительного механизма регулирующегооргана (2),Данное устройство не обеспечиваетнадежного процесса пуска гидротранспорт.ной установки, выхода ее в рабочий режим, поскольку информация о пусковомрежиме не вырабатывается; в процессе. пуска не обеспечивает выявления и предупреждения закупорок в опасных зонахв виде перегибов, подьемов, поворотови т,п., в которых возможно скоплениетвердого материала из-за сползания частиц, поворотов потока и т,п., не обеспечивает выработки селективной информации, характеризующей место возможной35закупорки.Цель изобретения - повышение надежности,Цель достигается тем, что устройствоснабжено программным блоком, датчиками40перепада давления, один из которых установлен на начальном участке трубопровода, другой - на участке трубопровода,в котором имеет место сопротивлениедвижению, а третий - на промежуточном45участке, при этом выходы первого и третьего датчиков и выход четвертого элемента сравнения подключены к вторымвходам первого, второго и третьего элементов сравнения, выходы третьего ивторого датчиков подключены к входамчетвертого элемента сравнения, а программный блок соединен с вторым входом исполнительного механизма регулирующего органа.На чертеже представлена функциональная схема предлагаемого устройства,Устройство содержит датчик 1 расхода(скорости), установленный в начале тру 6 фбопровода 2, датчшси 3, 4 и 5 перепададавления, установленные на трубопроводе2 соответственно на начальном участкедлиной 8, промежуточном участке длиНной с, и на участке, в котором имеетПместо сопротивление движению, длиной с,в виде местного сопротивления, перегибов,подьемов, поворотов и т,п. Выход датчика 1 подключен к входу блока 6 моделирования начального пускового перепада,моделирующего зависимость перепададавления на начальном участке длинойот скорости гидросмеси в пусковом ренжиме, а также к входам блока 7 моделирования промежуточного пускового перепада и блока 8 моделирования допустимого отклонения пускового перепада, модулирующих соответственно зависимостьперепада давления на промежуточномучастке длинойи на участке с местными сопротивлениями и длиной 0 с отскорости гидросмеси в нормальном пусковом режиме, Выходы блоков 6, 7 и 8подключены к одним входам элементовсравнения 9, 10 и 11, к другим входамкоторых подключены соответственно выходы датчиков 3 и 4 перепада давленияи выход элемента 12 сравнения, входыкоторого подключены к выходам датчиков4 и 5 перепада давления,Элементы 9, 10 и 11 сравнения своими выходами через соответствующие каналы пороговых блоков 13, преобразующих сигналы отклонения в сигналы логического уровня 0 или 1, подключены квходам анализирующего блока 14 управления, формирующего управляющие воздействия и информационные сигналы селективного контроля в зависимости откомбинации логических сигналов на входах, Блок 14 управления одним выходомподключен к входу блока сигнализации15, а другим - к дополнительному вхоьду исполнительного механизма 16, первый вход которого подключен к соответствующему выходу программного блока17 (реле времени) пуска насосов, а выход - к регулирующему органу 18 (регулируемая заслонка или клапан-задвижка, установленному на обводной ветви19 для отвода потока обратно в прием:ный зумпф 20, пуска насосов вхолостуюи регулирования скорости ( расхода) гидросмеси в трубопроводе 2 в пусковомрежиме, Второй выход программного блока 17 подключен к пусковым аппаратам21 и 22 электродвигателей группы насосных агрегатов, состоящей из последовательно подключенных центробежного5 9258 23 (подпорного) и поршневого 24 насосов,Предлагаемое устройство пригодно для автоматического контроля и регулирования пусковых режимов как поршневых, 5так и центробежных насосов. В случае центробежных насосов исполнительный механизм 16 выходом связан с входом регулирующего органа 25 (управляемая заслонка ), установленного на на порном трубопроводе 2, а второй выход программного блока 17 - с входом пускового аппарата 26 двигателя центробежного насоса 27 (на чертеже показано пунктиром) . 15При наличии регулируемого привода управляющий выход блока 14 управления соединяется непосредственно с управляющими входами аппаратуры управления привода для регулирования подачи насосов, 2 оРеализация узлов предлагаемого устройства, кроме типовой аппаратуры пуоковой автоматики, датчиков расхода и перепада давления, выполнена на микросхемах серии К 140 и К 155. Так, г 5 элементы сравнения 9, 10, 11 и 12 выполнены на операционных усилителях (ОУ) К 1 УТ 401 Б, Блоки 6, 7 и 8 соответственно базового, контрольного и допустимого отключения перепада давле- ЗО ния на участках трубопровода выполнены по типовой схеме, реализованной на ОУ К 1 УТ 401 Б, в целях обратной связи которых использованы диодные функциональные преобразователи, построенные на диодах типа Й 2 Б. Точность воспроизведения моделями реальных характеристик порядка 1,5-2%, Блоки 13 пред-. ставляют собой амплитудные дискриминаторы с регулируемым порогом сраба О тывания и построены на ОУ К 1 УТ 401 Б и диодах Й 2 Б, Блок 14 управления построен по схеме комбинационного автомата на логических элементах серии К 155 и имеет три управляющих догических входа, вход подготовки к работе и два логических выхода, которые сопрягаются через Й 5-триггеры с выходными цепями блока сигнализации 15 и испол нительного механизма 16.Устройство выполняется в виде отдельного блока и устанавливается на на сосной (углесосной) станции, где сопрягается через согласующие входные элементы с соответствующими узлами аппа5 ратуры пусковой автоматики.Работа устройства по регулированию пускового режима и его контроля заключается в следующем. 16 6После проверки наличия разрешающихи исполнительных сигналов на первом выходе программного блока 17 появляется сигнал-команда, поступающая на соответствующий вход исполнительного механизма 16. По этой команде исполнительный механизм 16, включаясь, открывает заслонку 18 обводной ветви 19, При полном открытии регулирующим органом 18 заслонки и срабатывании концевого выключателя, контролирующего полное открытие заслонки, на втором выходе программного блока 17 появляется новый сигнал-команда, которая поступает на входы пусковых аппаратов 21 и 22, для включения последовательно во времени приводов центробежного 23 и поршневого 24 насосов, С задержкой на время выбега группы насосных агрегатов на первом выходе программного блока 17 вновь появляется сигнал-команда, по которой исполнительный механизм 16 воздействует на регулируюший орган 18, медленно закрывая заслонку, перекрывающую обводную ветвь 19, тем самым плавно увеличивая скорость потока в гидротранспортном трубопроводе 2.В случае применения только центробежных насосов указанная последовательность сигналов-команд с первого выхода программного блока 17 через исполнитель ный мехнним 16 воздействет на регулирующий орган 25, сначала закрывая, а после выбега, открывая заслонку, а сигнал-команда со второго выхода программного блока поступает на вход пускового аппарата 26 для включения двигателя центробежного насоса 27 (на чертеже показано пунктиром)При медленном нарастании скорости в трубопроводе 2 на выходе датчика 1 появляется сигнал, пропорциональный значению скорости (расхода) гидросмеси, появляющейся из-эа раздутия (упругой деформации сечения) трубопровода сначала в начальном участке. Этот сигнал поступает на вход блока 6 базового пускового перепада, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный перепаду Рддавления на начальном участке для данного расхода в нормальном пусковом режиме. Сигнал модельного начального пускового перепада н, поступает на один иэ входов элементов сравнения .9, где сравнивается с сигналом действительного пускового перепада Рн,поступающим на другой его вход с выхода датчика 3, установленного на начальном участке длиной 1, По этимблока 14 формируется сигнал в блоксигнализации 15 об окончании процессапуска.Однако использование только блока6 моделирования начального пусковогоперепада не обеспечивает надежностипускового режима в случае трубопроводовбольшой протяженности, подвергающихсябольшой степени раздутия и работающихна разных плотностях гидросмеси и припеременных величинах осадка по длине: трубопровода, Для обеспечения нормального пускового перепада по всей длинетрубопровода (при отсутствии. опасныхзон в виде местных сопротивлений) приразных плотностях гидросмеси на его. участках служит блок 7 моделированияпромежуточного пускового перепада, мо делирующий перепад давления в нормальном пусковом режиме на промежуточномучастке длиной 8 в зависимости от скорости,Так, если плотность гидросмеси, наначальном участке трубопровода в 2раза меньше, чем на промежуточном егоучастке, то при увеличении скорости гидросмеси в трубопроводе перепад давленияР, на начальном участке не превышаетмодельный .перепад Ру, и исполнительныймеханизм 16, воздействуя через регулирующий орган 18, будет увеличивать ско-рость гидросмеси в транспортном трубепроводе, хотя на промежуточном участкеиз-за повышенной плотности гидросмесии местных условий действительный перепад давления Рп будет превышать модельный промежуточный перепад Рпщ, вследствие чего появляется опасность развития закупорки на промежуточном участке. В этом случае по сигналу текущегорасхода (скорости) от датчика 1, поступающего на вход блока 7 промежуточного перепада, на его выходе формнрутсясигнал Рр модельного промежуточногоперепада, характеризующий нормальныйпусковой режим промежуточного перепадапусковой режим промежуточного участкапри данном расходе. Далее модельныйсигнал щ сравнивается в элементесравнения 10 с сигналом, пропорциональным действительному перепаду Рп, поступающему с выхода датчика 4, При наличии отклонения сигнала Рп от Рпд,т.е. ЬРг "- Р;Рп, превышающего порогсрабатыванйя о Рп КАРПЯРп)соответствующего канала блока 13, аналогичнымобразом, как и в первом случае, образуется соответствующая комбинация сигналов на входе блока 14, по которой 7 9258 сигналам на выходе элемента сравнения 9 формируется сигнал отклонения ЬР, пропорциональный разности между действительным перепадом Рн и модельным перепадом Рд, имеющимся при данном 5 расходе (, т.е., Рн= Ри-Рие.При отклонении дРн, превышающем значение ЮР порога срабатывания соответствующего канала блока 13, т.е. ЬР)уд Рн, на его выходе формируется 10 логический сигнал, поступающий на соответствующий вход блока 14 управления, изменяя тем самым комбинацию входных сигналов на его входах. По этой .комбинации в блоке 14 выявляет ся причина отклонения пускового перепада от нормального при пусковом режиме вследствие чего на управляющем выходе блок 14 формирует сигнал-команду, поступающую на дополнительный вход ис полнительного механизма 16, который, воздействуя на регулирующий орган 18 прекращает прикрытия засло,нки и увеличение скорости в трубопроводе 2, Одновременно на информационном выходе бло ка 14 появляется сигнал, который подается в блок сигнализации 15 (либо диспетчеру); индицирующий место и причину отклонения пускового режима от нормального: недопустимое превышение пе- ЗО репада на начальном участке.Вследствие медленной фильтрации жидкости в осевшем слое твердого материала, рассасывания, размыва и уноса частиц осадка перепад давления РН на 35 начальном участке снижается, что вызывает уменьшение сигнала с выхода даэчика 3 и сигнала отклонения 6 Рн на выходе элемента сравнения 9. При достижении значения ЬР меньше порога д РИ срабатывания соответствующего канала блока 13, т.е. Р (д Р, последний отключается, вновь изменяя комбинацию входных сигналов блока 14 управления, который снимает команду запрета исполнительному механизму 16 на увеличение скорости в трубопроводе 2 и сиг нализацию причины отклонения режима пуска. Исполнительный механизм 16 под действием сохранившейся на нервом выходе программного блока 17 команды бумт продолжать перекрытие регулирующим органом 18 обводной ветви 19 до достижения нормальной транспортной скорости в трубопроводе 2 н окончания55 процесса пуска. При этом на входах логического блока 14 управления будет действовать такая комбинация. сигналов, по которой на информационном выходе 16 89 9258 формируется; сигнал-команда исполнктельному механизму 16 на запрет увеличения скорости в трубопроводе 2 за счет прекрашенкя прикрытия заслонки регулирующим органом 18 к информационный сигнал 3 в блок скгналкэации 15 об откпоненкк режима пуска от нормального по причине. недопустимого перепада давления и определенной степени развития крктического режима на промежуточном участке, хотя на начальном участке перепад давления может изменяться в пределах модельного (нормапьного.Одновременно с описанной функцией выходной сигнал Рп от датчика 4 проме жуточного перепада давления, лямка руемого блоком 7 промежуточного перепада для нормального пуска, является опорным для случая регулкрованкя процесса пуска крн наличии на трассе тру бопровода опасных зон, спусков, перегибов, обусловлквающих сползание, скопление части, сгущение гкдросмеск, увелкчквающие местные сопротивления к являющиеся, как правкло, причинами за купорок. Прк фильтрации и размыве местных сгущений перепад давления на участках, включающих этк местные сопротивления, вьпце чем на горизонтальных участках. Поэтому прк резком увепиче нкк скорости гкдросмеси, что особенно характерно дпя режима пуска, проксходкт спрессовыванке сгущений, превращающих.- ся в пробку.Для предупреждения в режиме пуска 33 закупорок на опасных участках, включающих месщые сопротивления, в предлагаемом устройстве используется блок 8 моделирования допустимого отклонения пускового перепада давления. В этом 4 е случае по сигналам с выходов датчика 4 перепада давления на промежуточном (горкэонтальном участке, сигнал с которого Рп в данном случае является опорным, к датчика 5 перепада давленкя Рс на участке, включающем участок сопротквпенкй (напркмер, в виде перегкбов и подьема, как показано на чертеже), поступающих соответственно на первый и второй входы элемента сравнения 12, на его выходе формируется сигнал отклонения дР=Я.-Р, пропорциональный дей ствктельной разности пусковых перепадов давления на промежуточном и опасном участках. Далее выходной сигнал ЬРс выхода элемента сравнения 12 поступает на один кз входов элемента сравнения 11, где сравнивается с сигналом ЬРС- модельной (допустимой) разности пере 16 10падов, поступающей на другой его вход и формирующейся на выходе блока 8 допустимого отклонения пускового перепада по сигналу от датчнка 1 расхода. Если прк плавном увелкченкк скорости гидросмеск в трубопроводе 2 с кгнал отклонения действительной разностк ЬР от модельной дРс, т,е.дРс=Р-АРс, станет выше допустимого значения порога дРпм срабатывания ЬРсМ Рг,соответствующего канала блока 13, то по сформированной комбинации входных сигналов, блок 14 управления, как и в первых двух случаях, вырабатывает команду запрета ксполнктельному механизму 16, который через регулирующий орган 18 прекраща- ет увеличение скорости в трубопроводе 2 до размыва местного сгущения к уменьшения величины сигнала д Рс меньше д Ром, т.е. д Рс(д Рс Одновременно формируются информационный сигнал в блоке 15 скгнапкзацкк о месте и степени развития критического режима в период пуска.Прк использовании в технсаогической схеме только центробежных насосов, как показано на чертеже пунктиром, предлагаемое усчройство работает аналогично, за исключением того, что по управляющим командам блока 14 кспсанктепьный меха-, нкзм 16 прекращает открытие регулирующего органа 25 (дроссельной заслонки)напорного трубопровода 2. А в случаеприменения регулируемого привода по управляющкм командам от блока 14 прекращается увеличение оборотов приводного двигателя к происходят кх стабилизация на уровне, достигнутом в момент поступления управляющей команды.Таким образом, предлагаемое устройство реагирует на любые возможные ситуация нарушения режима пуска, обеспечивая надежный пуск и контроль пускового режима всего трубопровода с предупреждением развития закупорок и местахнедопустимых повышений давления,Использование предлагарвдя.о устройства приводит к повышению надежностигкдротранспортных трубопроводов, увелкчквает производительность гкдроустановок кэ-за ликвидации простоев по пркчкне пуска, снижает количество поворотныхвключений насосных агрегатов и вследствие этого кх износ, а также накапливающиеся последствия возможных прк этомгкдроударов, тем самым сокращает матеркальные к трудовые затраты на раэбутовку трубопроводов прк закупорках ина замену труб прп порывах от повышенкядавления прк закупорках; Кроме того,16 12 11 9258 исключение эакупорок трубопровода позволяет снизить дополнительные капитальные затраты на строительство больших резервуаров для технической воды, необходимой при длительных промывках тру бопровода большой протяженности и подготовки его к пуску. ф ормула изобре тен ия 1 О Устройство для контроля и регулирования установки трубопроводного транспорта, содержащее установленный на трубопроводе датчик расхода, блоки модели рования, элементы сравнения, пороговые блоки, анализирующий блок, блок сигнализации, исполнительный механизм регулирующего органа и пусковые аппара ты насосных агрегатов, причем вход 20 каждого блока моделирования соединен с датчиком расхода, а выход- с одним иэ входов первого, второго и третьего элементов сравнения, выход каждого иэ которых через пороговый блок соединен с 25 анализирующим блоком, к которому подключен блок сигнализации и один из вхо,дов исполнительного механизма регулирующего органа, о т л и ч а ю щ е е с ятем, что, с целью повышения надежности, оно снабжено программным блоком,датчиками перепада давления, один изкоторых установлен на начальном участке трубопровода, другой -. на участкетрубопровода, в котором имеет местосопротивление движению, а третий - напромежуточном участке, при этом выходы первого и третьего датчиков, и выход четвертого элемента сравнения подключен к вторым входам первого, второго и третьего элементов сравнения, выходы третьего и второго датчиков подключены к входам четвертого элементасравнения, а программный блок соединенс вторым входом исполнительного механизма. регулирующего органа. Источники информации,принятые во внимание при экспертизе1, Спиваковский А, О, и др. Автоматизация трубопроводного транспорта вгорной промышленности, М., "Недра",1972, с, 194200,2. Авторское свидетельство СССР676515, кл. В 65 О 5366,10,02,77 (прототип).