Система управления центробежным насосом

Авторы патента:

F04D15/00 - Управление и регулирование насосов, насосных установок или систем

Владельцы патента RU 2770528:

федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Санкт-Петербургский горный университет" (RU)

Изобретение относится к системам управления электроприводом центробежных агрегатов и может быть использовано для снижения затрат электрической энергии и износа оборудования при транспортировке жидкостей с переменными реологическими свойствами к закладочному комплексу горно-обогатительных предприятий. Техническим результатом является снижение потери энергии и износа центробежного насоса и его приводного двигателя при перекачке жидкостей переменной плотности и вязкости. Устройство снижает затраты электрической энергии на перекачку жидкости и износ электромеханического оборудования за счет динамической коррекции скорости электродвигателя в зависимости от фактических потерь энергии в насосном агрегате таким образом, чтобы величина этих потерь не превышала их значения в номинальном режиме работы. 1 ил.

Известна система управления центробежным насосом (патент RU № 2418990, опубл. 25.05.2011), содержащая блок задания параметра регулирования, блок сравнения, блок интегрирования, асинхронный электродвигатель, центробежный насос, сумматор, блок дифференцирования, датчик частоты вращения, датчик регулируемого параметра.

Недостатком данной системы является наличие блока сравнения, блоков интегрирования и дифференцирования, получающих сигналы от датчика регулируемого параметра и частоты вращения, не учитывающих фактическое значение потерь энергии в насосном агрегате при перекачке жидкостей переметной плотности.

Известна система управления центробежным насосом (патент RU № 2511934, опубл. 10.04.2014), содержащая блок задания параметра регулирования, блок сравнения, блок расчета требуемой скорости, блок регулирования частоты и напряжения, частотный преобразователь, асинхронный электродвигатель, центробежный насос, датчик частоты вращения, датчик регулируемого параметра, датчик расхода, блок расчета регулируемого параметра.

Недостатком данной системы является наличие блока расчета требуемой скорости, учитывающего только гидравлические параметры центробежного насоса, что при перекачке жидкостей с переменными реологическими параметрами обеспечивает низкий коэффициент полезного действия и повышенный износ оборудования.

Известна система управления центробежным насосом (патент RU № 2575232, опубл. 20.02.2016), содержащая блок задания параметра регулирования, блок сравнения, блок расчета регулируемого параметра, блок расчета требуемой скорости, частотный преобразователь, асинхронный электродвигатель, датчик момента, датчик скорости, центробежный насос, блок вычисления давления и расхода.

Недостатком данной системы является наличие датчика момента, который сложно реализовать технически, ограничение точности и быстродействия таких датчиков, что затрудняет управление насосами, перекачивающими жидкости с динамически меняющимися реологическими свойствами.

Известна система управления погружным центробежным насосом (патент RU № 2341004, опубл. 10.12.2008), содержащая блок задания диаграммы динамического уровня жидкости, блок сравнения, датчик динамического уровня жидкости, блок расчета требуемой частоты, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос, блок дифференцирования, сумматор.

Недостатком данной системы является наличие блока расчета требуемой частоты, блока дифференцирования и сумматора и датчика динамического уровня, не учитывающих переменные свойства перекачиваемой жидкости, и ограниченный запас устойчивости при динамических воздействиях из-за наличия блока дифференцирования.

Известна система управления погружным центробежным насосом (патент RU № 2370673, опубл. 20.10.2009), содержащая блок задания динамического уровня жидкости, апериодические фильтры, датчик динамического уровня жидкости, пропорционально-интегральный регулятор, частотный преобразователь, погружной электроцентробежный насос.

Недостатком данной системы является наличие пропорционально-интегрального регулятора динамического уровня, который учитывает только динамический уровень, без учета существенно влияющих на работу насоса расхода, плотности и вязкости перекачиваемой жидкости.

Известна система управления центробежным насосом (патент РФ RU № 2511934, опубл. 17.09.2012), принятая за прототип, содержащая блок задания параметра регулирования, блок сравнения, блок расчета требуемой скорости, блок регулирования частоты и напряжения, частотный преобразователь, асинхронный электродвигатель, центробежный насос, датчик регулируемого параметра, датчик расхода, блок расчета регулируемого параметра.

Недостатком данной системы является наличие блока расчета требуемой скорости вращения двигателя и блока расчета регулируемого параметра, не учитывающих фактических потерь энергии в насосном агрегате, что при переменной плотности и вязкости перекачиваемой жидкости может привести к снижению коэффициента полезного действия и повышенному износу оборудования.

Техническим результатом является снижение потери энергии и износа центробежного насоса и его приводного двигателя при перекачке жидкостей переменной плотности и вязкости.

Технический результат достигается тем, что дополнительно установлены устройство вычисления потерь энергии, выход которого соединен с входом элемента сравнения, а информационный вход соединен с информационными выходами вычислителя электрической мощности и вычислителя гидравлической мощности, измерительные входы которого соединены с информационными выходами датчика давления и датчика расхода, вычислитель электрической мощности, входы которого соединены с выходами датчика фазного тока и датчика фазного напряжения, элемент сравнения, входы которого соединены с выходами устройства задания скорости и устройства вычисления потерь энергии, а выход соединен с входом устройства регулирования скорости.

Система управления центробежным насосом поясняется следующей фигурой:

фиг. 1 - общая схема устройства, где:

1 – нагнетательный трубопровод;

2 – насосный агрегат;

3 – электродвигатель;

4 – преобразователь частоты;

5 – устройство регулирования скорости;

6 – элемент сравнения;

7 – устройство задания скорости;

8 – датчик давления;

9 – датчик расхода;

10 – вычислитель гидравлической мощности;

11 – датчик фазного тока;

12 – датчик фазного напряжения;

13 – вычислитель электрической мощности;

14 – устройство вычисления потерь энергии.

Система управления центробежным насосом содержит нагнетательный трубопровод 1, который через патрубок закреплен с насосным агрегатом 2. Насосный агрегат 2 соединен муфтой с валом электродвигателя 3. На нагнетательном трубопроводе 1 установлены с возможностью съема датчик давления 8 и датчик расхода 9, информационные выходы которых соединены с измерительными входами вычислителя гидравлической мощности 10. Электродвигатель 3 питающим кабелем соединен с преобразователем частоты 4. Выход устройства регулирования скорости 5 сигнальным кабелем соединен с управляющим входом преобразователя частоты 4. Вход элемента сравнения 6 соединен с выходом устройства задания скорости 7, а выход соединен с входом 5. На входе преобразователя частоты 4 установлены с возможностью съема датчик фазного тока 11 и датчик фазного напряжения 12, выходы соединены с измерительными входами вычислителя электрической мощности 13. Информационные выходы вычислителя гидравлической мощности 10 и вычислителя электрической мощности 13 соединены с информационным входом устройства вычисления потерь энергии 14, выход которого соединен с входом элемента сравнения 6.

Система управления центробежным насосом работает следующим образом. Насосный агрегат 1 приводится в действие электродвигателем 3, который питается от преобразователя частоты 4, оснащенного устройством регулирования скорости 5, задание скорости которому формирует устройство задания скорости 7. Из сигнала на выходе устройства задания скорости 7 вычитается корректирующий сигнал с помощью элемента сравнения 6. Сигнал коррекции формируется устройством вычисления потерь энергии 14, которое получает сигналы от вычислителя электрической мощности 13 и вычислителя гидравлической мощности 10. Вычислитель электрической мощности 13 получает измерительную информацию от датчика фазного тока 11 и датчика фазного напряжения 12, подключенных к электрической сети, питающей преобразователь частоты 4. Вычислитель гидравлической мощности 10 получает измерительную информацию от датчика давления 8 и датчика расхода 9, установленных на нагнетательном трубопроводе 1.

Устройство снижает затраты электрической энергии на перекачку жидкости и износ электромеханического оборудования за счет динамической коррекции скорости электродвигателя в зависимости от фактических потерь энергии в насосном агрегате таким образом, чтобы величина этих потерь не превышала их значения в номинальном режиме работы.

Система управления центробежным насосом, содержащая насосный агрегат, жестко соединенный с электродвигателем, соединенным с преобразователем частоты, информационный вход которого соединен с устройством задания скорости, отличающаяся тем, что дополнительно установлены устройство вычисления потерь энергии, выход которого соединен с входом элемента сравнения, а информационный вход соединен с информационными выходами вычислителя электрической мощности и вычислителя гидравлической мощности, измерительные входы которого соединены с информационными выходами датчика давления и датчика расхода, вычислитель электрической мощности, входы которого соединены с выходами датчика фазного тока и датчика фазного напряжения, элемент сравнения, входы которого соединены с выходами устройства задания скорости и устройства вычисления потерь энергии, а выход соединен с входом устройства регулирования скорости.

Данное изобретение касается способа регулирования частоты вращения центробежного насоса, эксплуатируемого в открытом гидравлическом контуре, при котором регулятор системы управления насосом вычисляет заданную частоту вращения привода насоса с учетом заданного и фактического значений напора, а также фактической частоты вращения, причем этот регулятор для вычисления заданной частоты вращения учитывает поправочный коэффициент для описания геодезической высоты.

Способ эксплуатации циркуляционного насоса, а также циркуляционный насос для осуществления этого способа // 2766499

Группа изобретений касается способа эксплуатации циркуляционного насоса, в частности, в системе отопления с приводом насоса с переменной скоростью. В способе система управления насосом модифицирует текущую рабочую точку насоса так, чтобы снизить шумовыделение насоса.

Автоматическая самоуправляемая насосная система и способ самоуправления насосной системой // 2764337

Изобретение относится к способу управления насосом, а более конкретно к способу управления насосом в насосной системе. Автоматическая самоуправляемая насосная система содержит детектор насоса/двигателя/привода и модуль автоматического самоуправления и проектирования/установки управления.

Модуль мониторинга и способ определения рабочего сценария на насосной станции сточных вод // 2760417

Изобретение относится к системам мониторинга насосных станций. Модуль (13) мониторинга выполнен с возможностью обработки зависимой от нагрузки насоса переменной для каждого работающего насоса из насосов (9а, 9b), свидетельствующей о том, как работает, по меньшей мере, один соответствующий работающий насос (9а, 9b), и, по меньшей мере, одного основанного на модели трубопровода параметра, свидетельствующего о том, как сточные воды протекают по трубопроводу (11) и/или насосам (9a, 9b).

Способ эксплуатации циркуляционного насоса сдвоенной конструкции // 2760278

Данное изобретение касается способа эксплуатации циркуляционного насоса сдвоенной конструкции, причем этот циркуляционный насос содержит по меньшей мере два разделенных отдельных насоса, нагнетательные патрубки которых сходятся в общий выходной нагнетательный патрубок, и предусмотрен по меньшей мере один установленный в нагнетательном патрубке переключающий клапан для перехода между однонасосным и многонасосным режимами работы, причем регулировка циркуляционного насоса определяет индивидуальные регулирующие величины для приводов по меньшей мере двух отдельных насосов в многонасосном режиме, чтобы стабилизировать положение клапана.

Способ эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, а также циркуляционный насос для осуществления этого способа // 2760277

Группа изобретений касается способа эксплуатации циркуляционного насоса с переменной скоростью, в частности, в системе отопления. Система управления насосом в способе эксплуатации, по меньшей мере, сенсорно определяет физический эксплуатационный параметр насоса и непосредственно или опосредованно сравнивает, по меньшей мере, с одним сохраненным контрольным значением, чтобы оценить данный вариант установки насоса.

Методика для инструментальных средств настройки управления насосом для насосных систем с переменной скоростью // 2753259

Предложено устройство для управления насосом с переменной скоростью в жидкостной насосной системе, имеющей требования по расходу и давлению, содержащее сигнальный процессор или процессорный модуль, выполненный с возможностью: приема сигналов, содержащих информацию о характеристической кривой системы, о требуемых расходе и давлении в жидкостной насосной системе и об изменениях, выполняемых в режиме реального времени оператором насосной установки применительно по меньшей мере к одному параметру управления, для регулирования производительности жидкостной насосной системы, и определения соответствующих сигналов, содержащих информацию о построении/перестроении по меньшей мере одной из кривых: кривой насоса, кривой системы или кривой управления, для регулирования производительности жидкостной насосной системы в соответствии с требуемым расходом и давлением в указанной системе на основании указанных принятых сигналов.

Управление насосом на основе облачных технологий и персонализируемых компонентов гидравлической системы // 2753092

Насосная система содержит насос, двигатель, подшипниковый узел, интегрированную систему сбора данных и объединенные программируемый логический контроллер (PLC), средство сбора данных и модем. Насос соединен с насосным валом, который реагирует на усилие насосного вала и перекачивает жидкость.

Способ регулирования циркуляционного насоса с переменной скоростью, а также циркуляционный насос // 2752115

Изобретение относится к теплотехнике и может быть использовано в системах отопления. Предложен способ регулирования циркуляционного насоса с переменной скоростью в гидравлической системе, в частности в системе отопления.

Прямой численный трехмерный бессенсорный преобразователь для подачи и давления насоса // 2750106

Контроллер насоса имеет процессор сигналов, сконфигурированный для реагирования на сигнализацию, содержащую информацию о трех соответствующих дискретных массивах относительно дискретной частоты вращения двигателя для каждой позиции системы при частоте вращения двигателя, полученной из поверхностей трехмерного дискретного распределения мощности двигателя, перепада давления на насосе и подачи насоса соответствующими численными интерполяциями; и определения соответствующей сигнализации, содержащей информацию для управления насосом или насосами в системе насосов, или системой насосов, на основе соответствующего перепада давления на насосе и подачи насоса при частоте вращения двигателя для соответствующего измеренного значения мощности, определяемых с использованием численной интерполяции трех соответствующих дискретных массивов, и принимаемой сигнализации.

Система и способ управления множеством насосов и компьютерно-читаемый носитель с инструкцией по исполнению способа // 2773352

Группа изобретений относится к системе и способу управления множеством насосов и компьютерно-читаемому носителю с инструкциями для исполнения способа. Система (5) содержит модуль (7) управления, модуль (9) обработки, интерфейс (11) связи и модуль (13) хранения. Модуль (7) конфигурируется, чтобы изменять число работающих насосов системы (3). Интерфейс (11) конфигурируется, чтобы принимать сигнал, указывающий потребление мощности и информацию о скорости по меньшей мере одного из работающих насосов перед и после по меньшей мере двух различных изменений числа работающих насосов. Модуль (9) выполнен с возможностью определения перед и после по меньшей мере двух различных изменений числа работающих насосов, в отсутствие измерения дифференциального давления и расхода, по меньшей мере двух аппроксимированных характеристик насоса, каждая из которых определена парой параметров, представляющих собой параметры масштабированной модели, моделирующие рабочую производительность одного из насосов системы. Модуль (13) выполнен с возможностью хранения пары параметров. Группа изобретений направлена на быстрое определение энергоэффективности числа работающих насосов без измерения и наблюдения за перепадом давления и расходом. 3 н. и 22 з.п. ф-лы, 6 ил.