Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода

 

" : "ео, ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических республик

0>773585 (61) Дополнительное н авт. свид-ву (22) Заявлено 25.01.79 (21) 2730677/18-24

{51)М. Кл.з

G 05 0 16/20 с присоединением заявки М—

Государственный комитет

СССР оо делам изобретений и открытий (23) Приоритет

Опубликовано 231080, Бюллетень Ко 39 (53) УДК 62-50 (088.8) Дата опубликования описания 27. 10. 80 (72) Авторы изобретения

О. M. Науменко, В. М. Попов, М. С. Анохин, В. Е. Чернухии, В. Г. Зыбин, Н. М. Моисеев, В. Б. Рохлин и В. С. Бурылин (7! ) Заявитель (54) РЕГУЛЯТОР ДАВЛЕНИЯ ДЛЯ НАСОСНОЙ СТАНЦИИ

МАГИСТРАЛЬНО? О ТРУБОПРОВОДА

Изобретение относится к автомати-» ческому регулированию насосных станций, работакщих на магистральных тру-бопроводах "из насоса в насос", и предназначено для автоматического регулирования режима работы насосной станции и для ее остановки при разрыве трубопровода.

Известны устройства для регулирования режима работы насосной станции на магистральных трубопроводах.К таким известным устройствам можно отнести электрогидравлическое устройство для регулирования давления и регулятор давления жидкости для насосной станции(1).

Наиболее близким по технической сущности к предлагаемому изобретению является регулятор давления жидкости, содержащий датчики и задатчики давления, установленные на входе и выходе насосной станции и подключенные выходами к соответствующим входам блока управления, первые выходы кото-2с рого соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, вторые выходы — с соответствующими входами первого элемента И, а третьи выходысо входами соответствующих усилителей,с однополярными выходами, выходы которых подключены к первому входу первого порогового элемента, выход которого соединен с первым входом второго элемента И, задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, выход которого подключен к первому входу второго порогового элемента, связанного выходом с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом усилителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы через соответствующие концевые выключатели — с исполнительным механизмом, а также источник питания и установленный на валу электродвигателя исполнительного механизма, тахогенератор, обмотки которого подключены ко вторым входам соответственно первого и второго пороговых элементов (2).

Однако такие регуляторы осуществляют регулирование режима работы насосных станция прн изменениях давлений на выходе и входе насосной станции. В случае уменьшения давления на входе насосной станции,что может быть при повреждении трубопро773585 вода до насосной станции, уменьшают частоту вращения вала двигателя насосной станции вплоть до малой. Однако при повреждении(разрыве) трубопровода впереди насосной станции,эти регуляторы, наоборот, будут стремиться увеличить частоту вращения вала двигателя насосной станции, и тем самым подачу насоса, что будет природить к большим потерям перекачива-, емого горючего. Работа регулятора в этом случае не является экономичной.

Цель изобретения - повышение точности и экономичности регулятора.

Экономичность регулятора определяется сокращением значительных потерь перекачиваемого горючего, за счет остановки насосной станции при повреждении трубопровода, исключением резкого повышения давления на участке трубопровода до останавливаемой насосной станции и получением информации о состоянии трубопровода после его пов. реждения(разрыва).

Для достижения укаэанной цели в регулятор дополнительно введены последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, и четвертый элемент И, а также два резистивных делителя напряжения развязывающие диоды, размыкающую кнопку, переключающий тиристор, электромагнитное реле и контактный датчик скорости снижения давления в трубопроводе через замыкающий контакт которого к источнику питания подключен первый резистивный делитель напряжения, параллельно которому подключены последовательна соединенные электромагнитное реле,. и переключающий тиристор, и размыкающая кнопка, управляющий электрод переключающего тиристора соединен со средней точкой цервого резистивного ,делителя напряжения, параллельно обмотке электромагнитного реле подключены последовательно соединенные второй резистивный делитель напряжения и первый развязывающий диод, анод которого через второй развязывающий диод подключен к первому входу второго элемента ИЛИ, средняя точка второго резистивного делителя напряжения через третий развязывающий диод подключен ко входу первого порогового элемента, замыкающий контакт электромагнитного реле подключен параллельно к соответствующему концевому выключателю, второй вход второго элемента ИЛИ, соединен с выходом первого элемента ИЛИ а выход - со

l вторым входом второго элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом первого элемента . И, а выход — с вторым входом третьего элемента И.

Блок-схема регулятора представлена на чертеже.

Регулятор содержит датчики 1 и 2 давления,задатчики 3 и 4 давления на

/ бО вала двигателя насосной станции 40, т.е. когда давление на выходе насосной станции выл заданного, а давление на входе насосной станции ниже заданного. На вход первого логического элемента И 8 поступают сигналы, требующие увеличения частоты вращения вала двигателя насосной станции

40, т.е. когда давление на входе насосной станции выше заданного, а давление на выходе насосной станции нивходе и выходе насосной станции, блок

5 управления, логическое устройство 6 выбора сигналов, которое содержит первый элемент ИЛИ 7, первый элемент

И 8, второй элемент ИЛИ 9, четвертый элемент И 10, элемент.НЕ 11, второй и третий элементы И 12 и 13, усили- тель 14 мощности, концевые выключатели 15, 16 и 17, исполнительный механизм 18 с тахогенератором 19, расположенном на одном валу электродвигателем исполнительного механизма, два усилителя 20 и 21 с однополярными выходами, первый пороговый элемент

22 с регулируемым порогом срабатывания, второй пороговый элемент 23 с

15 устанавливаемым порогом, задатчик 24 скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, контактный датчик скорости снижения давления 25 в трубопроводе, замыкающий контакт зО которого может быть выполнен, например в виде геркона 26, поршень 27 с магнитом, пружину 28, размыкающую кнопку 29, переключающий тиристор

30, электромагнитное реле 31, регулятор содержит также сигнальную лампу 32, развязывающую диоды 33, 34 и

35, два резнстивных делителя напряжения„ состоящих из сопротивлений

Зб, 37„ 38 и 39. Исполнительный механизм 18 воздействует.на рейку управления подачей топлива к двигателю насосной станции 40, что приводит к изменению частоты вращения вала двигателя в сторону увеличения или уменьшения, замыкающий контакт 41 электромагнитного реле 31.

Работа регулятора давления осуществляется следующим образом.

Сигналы с датчиков 1 и 2 давления на входе и выходе насосной станции

40 поступают в блок 5 управления, где они сравниваются с сигналами соо*ветствующих задатчиков 3 и 4. Блок

5 управления формирует трехпозиционный закон по каждому из регулируемых параметров. В соответствии с этим на его выходах могут формироваться следующие сигналы по каждому . регулируемому параметру: "Давление выше заданного"g "Давление равно заданному"; ."Давление ниже заданного".

®О Эти сигналы поступают на вход логического устройства выбора сигналов

6. Причем на вход первого логического элемента ИЛИ 7 поступают сигналы, требующие снижения частоты вращения

>хе заданного. Такая схема логическо- го устройства выбора сигналов обеспечивг.ет преимущественное прохождение через него сигналов, требующих частоты вращения вала двигателя насосной станции 40. Выход логического устройства 6 выбора сигналоэ, подключенный ко второму логическому элементу И 12 соответствует команде на уменьшение частоты вращения вала двигателя насосной станции, а выход, подключенный к третьему логическому элементу И 13 — на увеличение частоты вращения вала двигателя насосной станции. Напряжение рассогласования, соответствующее пойижению давления на входе насосной станции, от блока l5

5 управления поступает на вход усилителя 21 с однополярным выходом, а напряжение рассогласования,. соответствующее понижению давления на выходе насосной станции — на вход усилите-2О ля с однополярным выходом 20. Выходные напряжения усилителей 20 и 21 поступают на один из входов порогового элемента 22 с регулируемым порогом срабатывания. Когда давления на входе и выходе насосной станции равны заданным значениям, и электродвигатель исполнительного механизма обесточен, напряежение на выходе тахогенератора 19 равно нулю. При этом на выходе порогового элемента 22 на.— пряжение равно логической единице.

За счет этого обеспечивается первоначальное прохождение сигнала через второй логический элемент И 12, двухканальный усилитель 14 мощности, кон- 35 цевые выключатели 15, 16 и включение исполнительного механизма 18. Прохождение сигналов на увеличение частоты вращения вала двигателя насосной станции управляется тем же тахо- 40 генератором 19 и пороговым устройством 23 с устанавливаемым порогом срабатывания, на один вход которого подается напряжение от задатчика 24, а на другой — от тахогенератора 19.

И в том и в другом случаях осуществляется импульсное управление электродвигателем .исполнительного механизма, причем снижение частоты вращения вала двигателя насосной станции происходит50 пропорционально величине рассогласования, а увеличение частоты вращения †.с постоянной скоростью, которая задается величиной напряжения, снимаемого с задатчика 24.

r,r

В момент разрыва (повреждения) трубопровода в точке разрыва образуется волна пониженного давления, которая распространяется в оба направления от точки разрыва и подходит к. насосной станции, где установлен контакт- щ ный датчик скорости снижения давления. Волна понижения давления передается как в пространство под поршень с магнитом 27, так и в пространство над поршнем, где в верхней части находится в эластичной оболочке сжатый воздух до давления, равного давлению в трубопроводе до его разрыва. Однако в пространство над поршнем давление передается через жиклер, в результате чего оно изменяется там с некоторым запаздыванием.В результате этого поршень 27 под действием разности давления сверху и снизу перемещается вниз, сжимая пружину 28. Как только магнит поршня 27 переместится до уровня, на котором помещен геркон 26, контакты его замкнутся. После выравнивания давления сверху и снизу поршень под действием пружины снова переместится вверх.

При замыкании контактов геркона 26, ток через его контакты от плюса источника питания через сопротивление

36 н 37 первого резистивного делителя напряжения потечет к минусу источника питания, что вызовет наличие напряжения положительной полярности на управляемом выводе перекачивающего тиристора 30. В результате чего .этот тиристор 30 откроется и ток от плюса источника питания через раэмыкающую кнопку 29, переключающий тиристор 30, пройдет через обмотку электромагнитного реле 31, сигнальную лампу 32 и поступит через развязывающие диоды 33 и 34 к второму логическому элементу ИЛИ 9 и второму резнстнвному делителю напряжения, состоящему из сопротивлений 38 и 39.

От второго резистивного делителя напряжение через развязывающий диод

35 поетупит на вход порогового устройства 22. На входе второго логического элемента ИЛИ 9 появится напряжение, равное логической единице. На выходе элемента ИЛИ 9 также появится напряжение равное логической единице,. которое пройдет через второй логи-.-еский элемент И 12, и с помощью усилителя 14 мощности включит электродвигатель 18 исполнительного механизма, который качнет перемещать рейку управления подачей топлива к двигателю насосной станции 40 в направлении уменьшения частоты вращения вала двигателя. Одновременно с включением электродвигателя исполнительного механизма начнет вращаться тахогенератор 19, размещенный на одном валу с электродвигателем исполнительного механизма. Как только его напряжение станет равным нли выше величины напряжения, снимаемого со второго резистивного делителя напряжения, состоящего из сопротивлений

38 и 39, на выходе порогового элемента 22 вместо напряжения, равного логической единице станет напряжение, равное логическому нулю. В результате чего прохождение сигнала через второй логический элемент H 12 прекратится. Электродвигатель 18 исполнительного механизма остановится вме773585 сте с тахогенератором 19.В результа-. те чего на выходе порогового элемента

22 напряжение снова станет равно логической единице и к исполнительному механизму снова пройдет команда на уменьшение частоты вращения нала двигателя. При срабатывании реле 31 его

5 контакты заблокируют концевой выключатель 16 минимальные обороты. Поэтому исполнительный механизм 18 будет уменьшать частоту вращения вала двигателя с заданной скоростью до полной остановки двигателя насосной станции. Скорость уменьшения частоты вращения вала двигателя при разрыве трубопровода будет определяться величиной напряжения, снимаемого со второго резистивного делителя напряжения и подаваемого к пороговому элементу 22, и выбирается такой,чтобы исключить резкое повышение давления на участке трубопровода до оста- д навливаемой насосной станции. Применение геркона и переключающего тиристора 30 в качестве исполнительного элемента схемы регулятора, повышает его точность и чувствительность к

25 кратковременным понижениям давления в трубопроводе, которое имеет место в точке установки контактного датчика скорости снижения давления 25 при разрыве трубопровода. Остановка насосной станции 40 после разрыва тру- З бопровода резко уменьшает его производительность, что предотвращает значительные потери перекачиваемого горючего, а загорание лампы 32 своевременно сигнализирует об аварии на 35 трубопроводе, что позволяет своевременно принять меры к поиску и устранению места разрыва трубопровода.

Формула изобретения 4Ì

Регулятор давления для насосной станции магистрального трубопровода, содержащий датчики и задатчики давления, установленные на входе и выходе насосной станции и подключенные выходами к соответствующим входам блока управления, первые выходы которого соединены с соответствующими входами первого элемента ИЛИ, вторые

Зц выходы — c соответствующими входами первого элемента И„ а третьи выходысо входами соответствующих усилителей с однополярными выходами, выходы которых подключены к первому входу первого порогового элемента, выход кото- 55 рого соединен с первым входом второго элемента И задатчик скорости вращения электродвигателя исполнительного механизма, выход которого подключен к первому входу второго порогового элемента, связанного выходом с первым входом третьего элемента И, выход которого соединен с первым входом уси- лителя мощности, второй вход которого соединен с выходом второго элемента И, а выходы через соответствующие концевые выключатели — с исполнительным механизмом, а также источник питания и установленный на валу электродвигателя исполнительного механизма тахогенератор, обмотки которого подключены ко вторым входам соответственно первого и второго пороговых элементов, отличающийся тем, что, с целью повышения точности и экономичности регулятора он содержит последовательно соединенные второй элемент ИЛИ, элемент НЕ, и четвертый элемент И, а также два резистивных делителя напряжения, развязывающие диоды, размыкающую кнопку, переключающий тиристор, электромагнитное реле и контактный датчик скорости снижения давления в трубопрс воде через замыкающий контакт которого к источнику питания подключен первый резистивный делитель напряжения, параллельно которому подключены последовательно соединенные электромагнитное реле, и переключающий тиристор, и раэмыкающая кнопка, управляющий электрод переключающего тиристора соединен со средней точкой первого резистивного делителя напряжения, параллельно обмотке электромагнитного реле подключены последовательно соединенные второй резистнвный делитель напряжения и первый развяэывающий диод, анод которого через второй развязывающий диод подключен к первому входу второго элемента ИЛИ средняя точка второго резистивного делителя напряжения через третий развязывающий диод подключены ко входу первого порогового элемента, замыкающий контакт электромагнитного реле подключен параллельно к соответствующему концевому выключателю, второй вход второго элемента ИЛИ, соединен с выходом первого элемента ИЛИ, а выход — со вторым входом второго элемента И, второй вход четвертого элемента И соединен с выходом первого элемента И, а выход — c вторым входом третьего элемента И.

Источники инФормации, принятые во внимание при экспертизе

1. Авторское свидетельство СССР

У 241137, кл. G 05 0 36/20,1968.

2. Авторское свидетельство СССР

Р 526863, кл. G 05 0 16/20,1974 (прототип).

773585

Составитель Л. Цаллагова

Редактор Г. Волкова Техред И.Петко Корректор М. Коста

Заказ 7503/60 Тираж 956 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Филиал ППП"Патент", r..Óærîðîä, ул. Проектная,4