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Die Erfindung betrifft eine Regeleinrichtung zum zyklischen Umschalten von parallel arbeitenden Aggregaten einer Anlage mit kontinuierlichem Prozessablauf in Abhängigkeit von dem Regelparameter des Arbeitsprozesses und dem Verlassen eines im voraus bestimmten Arbeitsbereiches, welche Einrichtung zwischen einer Messeinrichtung und einer Steuereinrichtung angeordnet ist. Solche Einrichtungen werden beispielsweise bei Pumpenstationen mit gleichen Aggregaten verwendet, die Wasser in eine Druck-Wasserleitung fördern. Diese Einrichtungen dienen zum fallweisen Einschalten von zusätzlichen Aggregaten sowie auch zum Ausschalten eines oder mehrerer derselben entsprechend den Änderungen des Verbrauches, wobei eine bestimmte Reihenfolge der Umschaltungen eingehalten wird.
Es sind automatische Regeleinrichtungen bekannt, die auf die Änderungen der Parameter eines Arbeitsprozesses reagieren und die Anzahl der in Betrieb befindlichen Aggregate in bestimmter Reihenfolge ändern. Sie bringen die Nummern der Aggregate und die Reihenfolge des Anlassens und des Stillsetzens dieser Aggregate in Übereinstimmung. Die Aggregate werden in der Reihenfolge ihrer Nummern angelassen und zwar in zunehmender Aufeinanderfolge und in abnehmender Folge wieder gestoppt ; infolgedessen ist ihr Verschleiss unregelmässig. Um diesen Nachteil zu vermeiden, wird das manuelle Umschalten der Aggregate nach bestimmten Perioden angewendet, wodurch nach einer gewissen Zeit ein Ausgleich des Verschleisses erreicht wird.
Bei der Regelung unter Verwendung eines Druckmediums ist die Anordnung von Zeitrelais mit einer progressiv anwachsenden Verzögerung erforderlich. Diese Verzögerung ist unabhängig von der Nummer des Aggregates und erfordert ein unerwünschtes Abwarten der gesamten Verzögerung. Ausserdem wird die Schaltung infolge der Verwendung der Relais komplizierter und teurer.
Die wesentlichen Nachteile der Regelung der Fördermenge sind die unvermeidlichen Verluste an Förderhöhe im Umformelement, welches das Signal für die Fördermenge abgibt, der wesentlich höhere Preis des Gerätes, keine Möglichkeit der Steuerung von mehr als vier Aggregaten, infolge des quadratischen Zusammenhangs von Fördermenge und Förderhöhenunterschied. Ein Nachteil der beiden Regelverfahren ist die Tatsache, dass beim Ausfall eines beliebigen Aggregates der normale Betrieb gestört wird, da dieses Aggregat nicht automatisch von dem nächstfolgenden Aggregat ersetzt wird.
Eine aus der franz. Patentschrift Nr. 1401215 bekannte Regeleinrichtung dieser Art besitzt keine zyklischen Ein- und Ausschalter. Die in dieser Einrichtung verwendeten Verzögerungselemente dienen zur direkten Ein- und Ausschaltung der Aggregate, mit denen sie starr verbunden sind.
Ziel der Erfindung ist die Beseitigung der angeführten Nachteile.
Die Erfindung ist dadurch gekennzeichnet, dass ein erstes Schaltwerk zum Einschalten der Aggregate und ein zweites Schaltwerk zum Ausschalten der Aggregate vorgesehen sind, wobei jedes Schaltwerk eine Reihenschaltung eines Messumformers, vorzugsweise mit Schaltausgang, und eines zyklischen Umschalters für das von den Messumformern an dem entsprechenden Aggregat im Zyklus durchgelassene Steuersignal aufweist sowie eine zwischen den Ausgängen der Messumformer und dem zyklischen Umschalter angeschlossene Verzögerungsstufe zur Schaltfolge des zyklischen Umschalters auf die folgende Stellung. Die erfindungsgemässe Regeleinrichtung besteht aus zwei selbständigen Schaltwerken, die dem Ein- und Ausschalten dienen und unabhängig voneinander wirken.
Der für die Regelung verwendete Parameter bewirkt in der Messeinrichtung das Einstellen der Schwellwerte der Arbeitsbereiche der Schaltwerke. Beim Erreichen eines der beiden Schwellwerte wird in dem entsprechenden Schaltwerk ein Steuersignal zum Umschalten bzw. zum Anlassen oder Stoppen des Aggregates erteilt. Jedes der beiden Schaltwerke enthält einen Messumformer für die pulsierenden Komponenten des Signals, eine Einrichtung für eine akustische oder Lichtsignalisierung, einen zyklischen Umschalter, eine Verzögerungsstufe, welche die Zeit des Überganges in eine neue Position regelt, eine Einrichtung zum Übergang zur manuellen Steuerung sowie Einrichtungen zum manuellen Umschalten der zyklischen Umschalter. Die Messumformer und die Verzögerungsstufen können in eine einzige Stufe vereinigt werden. Im den Ausschaltekreis kann eine Begrenzungsstufe eingefügt werden.
Als Messumformer werden Zeitrelais verwendet.
Weitere Einzelheiten und Vorteile der Erfindung folgen aus der nachstehenden erläuternden Beschreibung von in den Zeichnungen dargestellten Ausführungsbeispielen, in der Fig. l das Blockschema der automatischen Einrichtung für das zyklische Umschalten und die Fig. 2, 3 zwei Steuerschaltungen der Einrichtung nach Fig. l zeigt bzw. zeigen.
Das Blockschema der automatischen Einrichtung für das zyklische Umschalten umfasst gemäss Fig. l zwei voneinander unabhängige Schaltwerke. Das erste der beiden Schaltwerke dient zum Anlassen eines neuen Aggregates--A--, und das zweite Schaltwerk dient zum Stillsetzen eines im Betrieb befindlichen Aggregates --B--. Jedes der beiden Schaltwerke enthält einen in Reihe geschalteten Messumformer-l, l'--, vorzugsweise mit Schaltausgang, eine Einrichtung --2-- für eine akustische oder optische Signalisierung und einen zyklischen Umschalter-3, 3'--.
Eine Abzweigung von dem Schaltwerk vor jedem Umschalter --3, 3'-enthalt je eine Verzögerungsstufe--4 und 4'--, welche mit dem Mechanismus zum Übergang des
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und Steuereinrichtung --5-- und- für eine manuelle Steuerung und Hilfseinrichtungen --11,11'-- für das manuelle Umschalten der zyklischen Umschalter--3, 3'--.
In Fig. 2 sind bezüglich des zyklischen Umschaltens die Lage, die Art der Verbindung der einzelnen Blöcke bzw. Einrichtungen einschliesslich ihrer Bezeichnungen die gleichen wie in Fig. 1. Falls eine Druckregelung erfolgt,
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und 3'--gehören. Im Schema gemäss Fig. 2 sind die Einrichtung für akustische oder optische Signalisierung, die Einrichtung --10-- für die manuelle Steuerund und die Einrichtung für die Änderung der Ordnung der
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Die Zeitrelais--El, E2-haben Arbeitskontakte in Steuerkreisen der Stufenwähler--P und Q--und im Steuerkreis von Zwischen-Steuerrelais-Yl und Y2---, welche sich über Selbsthaltekontakte selbst speisen.
Die Steuerkreise der Zwischen-Steuerrelais--Yl und Y2-- enthalten zusätzlich normal geschlossene Ruhekontakte --1N1, 1N2-- von Verzögerungsrelais --N1 und N2--, deren Wicklungen in Reihe mit den Zeitlrelais--Tl und T2--geschaltet sind. Kontakte--2Y1 und 2Y2--der Zwischensteuerrelais--Yl und Y2-- sind in den Steuerkreisen der Verzögerungsstufen--4 und 4'-angeordnet, die ihrerseits über ihre Arbeitskontakte --1T1, 1T2-- die Stufenwähler --P und Q--steuern.
Fig. 3 stellt eine andere Ausbildung der Einrichtung für das zyklische Umschalten der Anzahl der arbeitenden Aggregate entsprechend der Erfindung dar. Der Unterschied der in Fig. 3 gezeigten Einrichtung gegenüber der gemäss Fig. 2 besteht darin, dass gemäss Fig. 3 als gemeinsamer Messumformer --12-- ein Zeitrelais--E--verwendet wird, welches durch zwei Hilfsrelais--Cm und CM-- ergänzt ist, die die Signale
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entsprechen denen der beiden Fig. l und 2.
Die Wirkungsweise der Einrichtung ist die folgende : Ein Steuerparameter--14--, entweder ein Druck oder eine Fördermenge, stellt in der Mess-und Steuereinrichtung--5--, die kombiniert werden kann mit einer Einrichtung für Mehrbereichsregelung, den oberen und unteren Schwellwert--m bzw. M--der Arbeitsbereiche ein. Diese Schwellwerte entsprechen einer bestimmten Anzahl von in Betrieb befindlichen Aggregaten, bzw. dem
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Anlassen des nächstfolgenden Aggregates nach Abgabe eines neuen Steuersignals im Kreis--A--vorbereitet wird. Die Verzögerungsstufe--4--gewährleistet genügend Zeit für das Anlaufen des neueingeschalteten Aggregates und das Erreichen von dessen normalen Betriebsbedingungen.
In Fig. 2 wird das Steuersignal--EI-zum Anlassen, nach Durchgang durch die Ausgleichsstufe --1--, durch den Stufenwähler-P--
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--2Y1-- den Steuerkreis der Verzögerungsrelais,--Tl und N1--. Das Signal gelangt über den Kontakt --IP-- an das entsprechende Anlassrelais--Gl, G2, G3, G4--des Aggregates, das in der Reihe zum Einschalten gekommen ist, während über das Verzögerungsrelais --T1-- mit einer entsprechenden Verzögerung zu einer neuen Position des Stufenwählers--P--übergegangen wird, worauf das Anlassen des nächstfolgenden Aggregates vorbereitet wird. Mit einer etwas grösseren Verzögerung als--Tl-schaltet das Verzögerungsrelais - über seinen öffnenden Ruhekontakt --1N1-- das Zwischen-Steuerrelais --Y1-- ab.
Die Wirkungsweise des Schaltwerkes zum Stillsetzen der Aggregate--B--ist analog. Dieses Schaltwerk bewirkt das Stillsetzen eines Aggregates mittels des Steuersignales, wobei das Signal des Aggregates von der Mess- und Steuereinrichtung --5-- beim Erreichen des entsprechenden Schwellwertes--M--des Arbeitsbereiches abgegeben wird. In Fig. 3 ist das Vereinigen der Verzögerungsstufen der zwei unabhängig voneinander wirkenden Schaltwerke aus technologischen Gründen möglich. Es ist jedoch nicht möglich, gleichzeitig ein Signal zum Anlassen und Stillsetzen eines Aggregates abzugeben.
Die Speisung der Einrichtung kann entweder vom Netz, oder von einer Batterie erfolgen. Die Einrichtung wird, infolge der beiden unabhängigen Schaltwerke zum Anlassen der Aggregate--A--und zum Stillsetzen der
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Aggregate--B--, nicht von einer Störung oder Instandsetzung eines der Aggregate beeinflusst. Da das an ein solches Aggregat gerichtete Signal die Arbeitsbedingungen der Anlage nicht ändert, wird nach Ablauf der von der Verzögerungsstufe bestimmten Zeit das Steuersignal zu dem nächstfolgenden Aggregat weitergeleitet.
Die Einrichtung ist vornehmlich für Pumpenstationen mit gleichen Aggregaten bestimmt, die Wasser in Druck-Rohrnetzen fördern ; sie kann jedoch in allen Fällen angewendet werden, wo ein zyklisches Umschalten von Aggregaten in Abhängigkeit eines Parameters des Arbeitsprozesses erforderlich ist.
PATENTANSPRÜCHE :
1. Regeleinrichtung zum zyklischen Umschalten von parallel arbeitenden Aggregaten einer Anlage mit kontinuerlichem Prozessablauf in Abhängigkeit von dem Regelparameter des Arbeitsprozesses und dem Verlassen eines im voraus bestimmten Arbeitsbereiches, welche Einrichtung zwischen einer Messeinrichtung und einer
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dem zyklischen Umschalter (3,3') angeschlossene Verzögerungsstufe (4,4') zur Schaltfolge des zyklischen Umschalters auf die folgende Stellung.
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