SU1732001A2

SU1732001A2 - Способ автоматического регулировани расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки

Info

Publication number: SU1732001A2
Application number: SU894712940A
Authority: SU
Inventors: Виталий Викторович Бойко; Эдуард Владимирович Тягниенко; Евгений Васильевич Усков
Original assignee: Донецкий политехнический институт
Priority date: 1989-07-03
Filing date: 1989-07-03
Publication date: 1992-05-07

Abstract

Изобретение относитс к гидротранспорту , в частности к автоматическому регулированию эрлифтных гидротранспортных установок, может быть использовано при эксплуатации многоступенчатых установок и вл етс усовершенствованием известного способа автоматического регулировани расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки, описанного в а.с № 687267. Целью изобретени вл етс повышение надежности и экономичности работы установки. Поставленна цель достигаетс тем, что дополнительно измер ют уровень в приемной емкости первой ступени и по нему корректируют управл ющие сигналы регулирующего воздействи второй и всех следующих ступеней с учетом времени запаздывани потока. 1 с.п.ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относитс к гидротранспорту , в частности к автоматическому регулированию эрлифтных гидротранспортных установок, может быть использовано при эксплуатации многоступенчатых установок и вл етс усовершенствованием известного способа автоматического регулировани расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки, описанного в авт.св.Мг 687267.

В основном изобретении по авт.св.№ 687267 описан способ автоматического регулировани расхода сжатого воздуха путем формировани управл ющего сигнала по перепаду давлени на дроссел х, установленных между сборным коллектором установки и камерами смешени ступеней, и коррекции его по давлению, измер емому в сборном коллекторе.

Этот способ недостаточно надежен из- за отсутстви согласовани режимов работы различных ступеней эрлифтной установки. В случае повышени уровн в

приемной емкости первой ступени ее производительность повышаетс , в то врем как производительность второй ступени не мен етс . В результате переполн етс промежуточна приемна емкость между первой и второй ступен ми. То же происходит в следующих ступен х установки - по мере повышени уровн предыдущей ступени переполн етс следующа . Чтобы предотвратить переполнение, требуетс увеличивать размеры промежуточных емкостей, что увеличивает стоимость реализации указанного спо.соба.

Цель изобретени - повышение надежности .

Поставленна цель достигаетс тем, что при реализации способа по авт.св.М; 687267 дополнительно измер ют уровень в приемной емкости первой ступени и по нему корректируют управл ющие сигналы с учетом времени задержки потока.

Новым по отношению к прототипу вл етс то, что управл ющий сигнал дополнисг . С

;со

jho

8

ю

тельно корректируют с учетом уровн жидкости в приемной емкости первой ступени многоступенчатой эрлифтной установки, и дл каждой ступени корректирующий сигнал задерживаетс на врем транспортного запаздывани по отношению к предыдущей ступени.

Использование корректирующего сигнала , учитывающего уровень жидкости в приемной емкости первой ступени, позвол ет согласовать статические режимы рабо- ты ступеней эрлифтной установки между собой по производительности, а задержка корректирующего сигнала дл каждой последующей ступени на врем транспортного запаздывани по отношению к предыдущей ступени позвол ет согласовать переходные процессы при изменении режимов ступеней и тем самым повысить надежность, а также уменьшить стоимость реализации предлагаемого способа за счет уменьшени размеров промежуточных приемных емкостей последующих ступеней эрлифтной установки.

На фиг.1 изображена схема автоматического регулировани расхода сжатого воз- духа многоступенчатой эрлифтной установки, в которой реализуетс предлагаемый способ; на фиг.2 изображен режим работы первой ступени установки; на фиг.З - режим работы второй и последующих сту- пеней установки при повышении уровн жидкости в приемной емкости первой ступени .

Схема автоматического регулировани расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки содержит систему 1 питани сжатым воздухом, сборный коллектор 2, трубопроводы 3-6 соответственно первой, второй и последующих ступеней, установленные на них дроссели 7 и 10 (ос- тальные дроссели не показаны), соединенные с этими дроссел ми регистраторы 8 и 11 перепада давлени , регистраторы 9 и 12 давлени в сборном коллекторе, регулирующие клапаны 13 и 15, регул торы 14 и 16 соотношени ,регистратор 17 давлени в смесителе первой ступени и устройство 18 задержки. Аналогичные элементы третьей и последующих ступеней не показаны.

Способ автоматического регулирова- ни расхода сжатого воздуха осуществл ют следующим образом. Сжатый воздух от системы 1 питани эрлифтов нагнетаетс в сборный коллектор 2, откуда он поступает по трубопроводам 3-6 в смесители всех сту- пеней установки. Измер ют перепад давлени на дроссел х 7 и 10 (и на остальных дроссел х, не показанных на чертеже). В соответствии с известным дл каждой конкретной установки диапазоном дополнител но измер ют давление сжатого воздуха сборном коллекторе 2 с учетом перепада - дроссел х 7 и 10. Регистраторы 8 и 11 пер пада давлени на дроссел х 7 и 10 и регис раторы 9,12 давлени в сборном коллектор преобразуют текущие значени этих пар метров в пропорциональные выходные си налы. Полученную таким образо информацию о параметрах сжатого возду подвод т к регул торам 14 и 16 соотнош ни , в которых фактическое соотношени указанных параметров сравнивают с з, данным и пропорционально отклонени формируют управл ющий сигнал регулир ющего воздействи на регулирующие кл, паны 13 и 15. При стабильном режим воздухоснабжени со стороны системы питани сжатым воздухом расход воздух каждой ступенью на заданном уровне I соответствии с установленным на регул тс ре соотношением) поддерживают по пер паду давлени на дросселе 7 (или 10 дл второй ступени) с коррекцией по давленик в сборном коллекторе 2. В случае отклож ни режима системы 1 питани эрлифте сжатым воздухом, привод щего к повыше нию (понижению давлени в сборном ко/ лекторе 2, одновременно пропорционально заданному соотношенш автоматически повышаетс (понижаете расход воздуха всеми ступен ми, что спс собствует восстановлению давлени в сбор ном коллекторе 2 и предотвращав нарушение режима работы эрлифтной устг новки.

При изменени х уровн жидкости в при емной емкости первой ступени описанна система, реализующа способ по авт.св.4 787267, не реагирует на изменение режим установки, что приводит к переполнент приемных емкостей-сначала между перво и второй ступен ми, а затем и остальны Система автоматического регулировани реализующа предлагаемый способ, ДОПОУ нена средствами дл измерени уровн i задержки сигнала уровн на промежуто времени, равный транспортному запазды ванию по отношению к предыдущей ступе ни.

Предлагаемый способ корректирует ре жим работы установки при изменении уров н в приемной емкости первой ступен следующим образом. В случае увеличени притока жидкости в приемную емкость пер вой ступени уровень перемещаетс из точк а в точку б (фиг.2). Это вызывает повы шение производительности первой ступе ни,следовательно, увеличиваетс и прито во вторую ступень. Уровень в ней долже

повыситьс до значени , определ емого точкой б на фиг.З, что может привести к переполнению емкости.

Между уровнем жидкости в приемной емкости и давлением в трубопроводе 3 после регулирующего клапана 13 существует однозначна статистическа и динамическа зависимость. Поэтому дл измерени уровн жидкости достаточно измер ть давление в трубопроводе 3 после регулирующего клапана 13.

С регистратора 17 сигнал, пропорциональный уровню, поступает на устройство 18 временной задержки. Врем задержки равно времени запаздывани первой ступени . Регул тор 16 формирует сигнал регулирующего воздействи на регулирующий клапан 15 второй ступени следующим образом . Вычисл етс приращение расхода сжатого воздуха, соответствующее точке в - его величина определ етс из экспериментальных или расчетных характеристик эрлифта - и увеличиваетс на эту величину расход сжатого воздуха через вторую ступень . При нормальных услови х эксплуатации эта поправка пр мо пропорциональна уровню жидкости в приемной емкости первой ступени и введение ее в регулирующее воздействие сводитс к сложению с сигналом , поступающим на регулирующий клапан в основном способе по авт.св.№ 787267.

Таким образом, изменение производительности ступени, обусловленное изменением расхода сжатого воздуха на величину AQs, эквивалентно изменению производительности , обусловленному изменением уровн , и в результате производительность ступени повышаетс , а уровень остаетс неизменным , и приемна емкость не переполн етс .

Приток жидкости в приемную емкость второй ступени увеличиваетс не сразу после повышени уровн жидкости в первой ступени, а через промежуток времени, равный транспортному запаздыванию по отношению к первой ступени. Следовательно, и корректирующий сигнал следует подавать с таким же запаздыванием. Если врем транспортного запаздывани 1-й ступени равно тз а 2-й ступени T3t 2 и т.д..задержка корректирующего сигнала дл второй ступени , дл третьей ступени - Т2 Тз1+Тз2, дл четвертой ступени Тз Тз1+Тз2+Тзз и т.д.

Таким образом, корректирующий сигнал уровн проходит по системе параллельно с повышением уровн по всем ступен м.

Дл каждой эрлифтной установки существует сво зависимость между расходом

сжатого воздуха, уровнем и производительностью , а транспортное запаздывание зависит от длины подъемной трубы и скорости движени гидросмеси. Например, 1- сту- пень многоступенчатого эрлифтного водоотлива шахты Красноармейска имеет рабочую точку со следующими номинальными параметрами:

-расход воздуха м3/ мин; - производительность м/ч;

-уровень жидкости в приемной емкости м,

При повышении уровн на 1 м производительность повышаетс на 3 м ч. Высота

подъема 200 м, длина подъемной трубы 275 м, скорость движени гидросмеси 494 м/с, следовательно, транспортное запаздывание 275/4,,6 с. Параметры 2-й ступени такие же. При повышении уровн на 1 м

производительность 2-й ступени повышаетс также на Зм3/ч, но этого можно достичь и за счет увеличени расхода воздуха на 2,5 м3/мин. Таким образом, коэффициент пропорциональности дл корректирующего

воздействи равен отношению изменени расхода воздуха к изменению уровн , эквивалентного этому изменению расхода по производительности: ,,5. Задержка корректирующего сигнала дл второй

ступени 51,6 с.т. Дл 3-й ступени (ее параметры такие же, как и у 1-й и 2-й ступеней) коэффициент пропорциональности такой же, а задержка корректирующего сигнала 103,2 с. Дл 4-й ступени задержка 154,8 с, и

т.д. дл остальных ступеней.

Устройство дл реализации способа может быть выполнено с использованием следующих приборов и средств автоматизации: - дроссель/ нормальна диафрагма - камерна диафрагма типа ДКБ или ДК+6(Авто- матические приборы, регул торы и вычислительные системы. Справочное пособие под ред.Б.Д.Кошарского Л.: Машиностроение , 1976, с.71);

- регулирующий клапан - исполнительный механизм типа МЭОБ (там же, с.259);

-регистратор давлени - датчик давлени , манометр типа завода Тепло- контроль, г.Казань (там же, с.ЗЗ);

- регистратор перепада давлени - диф- ференциальный манометр типа ДМ Ивано- Франковского приборостроительного комбината;

-регул тор импульсный типа РБИ Ива- но-Франковского приборостроительного

завода;

-устройство временной задержки, например типа БПЗ-2, комплектуемое по заказу с аналоговой машиной м.

Предлагаемый способ регулировани расхода сжатого воздуха многоступенчатой эрлифтной установки п,о сравнению с основным изобретением по авт.св.М; 687267 позвол ет повысить надежность установки путем согласовани режимов работы отдельных ступеней за счет коррекции управл ющего воздействи по уровню жидкости в приемной емкости первой ступени и введени задержки на врем транспортного запаздывани по отношению к предыдущей ступени. Кроме того, способ позвол ет уменьшить стоимость реализации за счет уменьшени размеров приемной емкости промежуточных ступеней, так как основное назначение эрлифтных многоступенчатых установок - откачка воды из глубоких шахт, где стоимость монтажа и эксплуатации всего подземного оборудовани значительно

больше, чем на поверхности. Особенно этс характерно дл такого крупногабаритной оборудовани , как приемные емкости про межуточных ступеней эрлифтной установки В то же врем все устройства системы авто матического регулировани могут разме щатьс на поверхности.

Claims

Формула изобретени Способ автоматического регулировании расхода сжатого воздуха многоступенчатое эрлифтной установки по авт.св.№ 687267 отличающийс тем, что, с цельк повышени надежности и экономичность работы устройства, дополнительно измер ют уровень жидкости в приемной емкость первой ступени и корректируют по нему уп равл ющие сигналы с учетом времени за паздывани сигнала.

„ К CMtfus fjt/0 пвроой ступени

°. .„ч

«,«.,

I

I/, I

| ЛХ.

...

tf регул тору треть tit ступени

X yc/npou(mdi/ ЗвЗержм четбершей с тупен и

1Л. V

Jb)i,4.rl V«