Результат интеллектуальной деятельности: СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ

Изобретение относится к системам управления центробежными насосными агрегатами и может использоваться при перекачке жидкости.

Известна система управления погружным электроцентробежным насосом (патент RU 2341004 от 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.

Также известна система управления центробежным насосом (патент RU 2418990 от 09.11.2009), содержащая блок задания параметра регулирования, блок сравнения, блок интегрирования, асинхронный электродвигатель, центробежный насос, сумматор, блок дифференцирования, датчик частоты вращения, датчик регулируемого параметра.

Известна система управления центробежным насосом (патент RU 2511934 от 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.

Недостатками известных систем являются потери мощности в силовом канале, низкая энергоэффективность установок центробежных насосов с частотным регулированием скорости вращения, крупные массогабариты.

Техническим результатом изобретения является повышение энергоэффективности установок центробежных насосов с частотным регулированием скорости вращения за счет учета гидравлических характеристик магистрали и насоса, сведение до минимума потерь мощности в силовом канале: центробежный насос - асинхронный двигатель и уменьшение массогабаритных показателей за счет отсутствия необходимости установки датчика расхода и связанной с этим увеличением длины прямых участков трубопровода в зоне монтирования насоса.

Данный технический результат достигается тем, что в системе управления центробежным насосом, содержащей блок задания параметра регулирования, выход которого соединен с первым входом блока сравнения, выход блока расчета регулируемого параметра соединен со вторым входом блока сравнения, выход блока сравнения соединен с входом блока расчета требуемой скорости, выход которого соединен с блоком регулирования частоты и напряжения, выходы которого соединены с входами частотного преобразователя, выход которого соединен с входом асинхронного электродвигателя, согласно заявляемому техническому решению выход асинхронного электродвигателя «АД» соединен с входом датчика момента «ДМ» и входом датчика скорости «ДС», первый выход датчика момента «ДМ» центробежного насоса «ЦН» соединен со входом центробежного насоса «ЦН», выход датчика скорости «ДС» соединен со вторым входом блока вычисления давления и расхода «БВДиР», второй выход датчика момента «ДМ» соединен с первым входом блока вычисления давления «БВДиР» расхода, первый выход блока вычисления давления и расхода «БВДиР» соединен с первым входом блока расчета регулируемого параметра «БРРП», второй выход блока вычисления давления и расхода «БВДиР» соединен со вторым входом блока расчета регулируемого параметра «БРРП».

Сущность технического решения поясняется чертежом, где представлена функциональная схема системы управления центробежным насосом.

Система управления центробежным насосом содержит блок задания параметра регулирования 1 «БЗ», блок сравнения 2 «БС», блок расчета требуемой скорости 3 «БР», блок регулирования частоты и напряжения 4 «БРЧН», частотный преобразователь 5 «ПЧ», асинхронный электродвигатель 6 «АД», центробежный насос 7 «ЦН», датчик момента 8 «ДМ», датчик скорости 9 «ДС», блок расчета регулируемого параметра 10 «БРРП», блок вычисления давления и расхода 11 «БВДиР».

Причем выход блока задания параметра регулирования 1 «БЗ» соединен с первым входом блока сравнения 2 «БС», выход которого соединен с входом блока расчета требуемой скорости 3 «БР», выход которого соединен с блоком регулирования частоты и напряжения 4 «БРЧН». Выходы блока регулирования частоты и напряжения «БРЧН» 4 соединены с входами частотного преобразователя 5 «ПЧ», выход которого соединен с входом асинхронного электродвигателя 6 «АД». Выход асинхронного электродвигателя 6 «АД» соединен с входом датчика момента 8 «ДМ» и входом датчика скорости 9 «ДС», выход датчика момента «ДМ» 8 соединен со входом центробежного насоса 7 «ЦН», второй выход датчика момента 8 «ДМ» соединен со входом блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР», выход датчика скорости 9 «ДС» соединен со вторым входом блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР», первый выход блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР» соединен с первым входом блока расчета регулируемого параметра 10 «БРРП», второй выход блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР» соединен со вторым входом блока расчета регулируемого параметра 10 «БРРП». Выход блока расчета регулируемого параметра 10 «БВРП» соединен со вторым входом блока сравнения 2 «БС».

Система управления центробежным насосом работает следующим образом. При изменении величины и характера нагрузки центробежного насоса 7 «ЦН» изменяются значения выходных сигналов датчика момента Μ 8 «ДМ» и датчика расхода скорости ω 9 «ДС», которые поступают из блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР». Сигналы давления и расхода с выхода блока вычисления давления и расхода 11 «БВДиР» поступают в блок расчета регулируемого параметра 10 «БВРП», где вычисляются потери регулируемого параметра в трубопроводе и складываются с текущим значением регулируемого параметра H_А, для определения давления в диктующей точке трубопровода. Данное значение H_А поступает на блок сравнения 2 «БС» с заданной величиной. Одновременно значение заданного параметра H_зад поступает на блок сравнения 2 «БС», откуда полученная разность поступает на блок расчета «БР» требуемой скорости 3, откуда значение необходимой частоты вращения ω^* передается на блок регулирования частоты и напряжения 4 «БРЧН», где рассчитываются необходимые уровни напряжения U^* и частоты f, передающиеся на частотный преобразователь частоты 5 «ПЧ», и управляющее воздействие в виде измененной мощности подается на вход асинхронного электродвигателя 6 «АД» и центробежного насоса 7 «ЦН», изменяя его производительность в зависимости от внешних возмущений.

Данная система управления центробежным насосом позволила уменьшить удельное энергопотребление при перекачке 1 м от 0,5 до 6% в зависимости от суточного графика водопотребления, а также уменьшить массогабаритные показатели.