СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫМИ НАСОСАМИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК

СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫМИ НАСОСАМИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК


RU (11) 2163702 (13) C2

(51) 7 F22D5/18 

(12) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ПАТЕНТУ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ 
Статус: по данным на 26.12.2007 - прекратил действие 

--------------------------------------------------------------------------------

(21) Заявка: 99102513/06 
(22) Дата подачи заявки: 1999.02.08 
(24) Дата начала отсчета срока действия патента: 1999.02.08 
(45) Опубликовано: 2001.02.27 
(56) Список документов, цитированных в отчете о поиске: SU 306314 A, 11.07.1971. SU 300710 A, 07.04.1971. EP 0157571 A2, 09.10.1985. DE 415990 A1, 18.11.1993. SU 1789861 A1, 23.01.1993. SU 1783869 A1, 10.03.1996. 
(71) Заявитель(и): Самарская государственная архитектурно-строительная академия 
(72) Автор(ы): Кричке В.О.; Громан А.О.; Кричке В.В. 
(73) Патентообладатель(и): Самарская государственная архитектурно-строительная академия 
Адрес для переписки: 443001, г.Самара, ул. Молодогвардейская 194, СамГАСА, патентный отдел 

(54) СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПИТАТЕЛЬНЫМИ НАСОСАМИ КОТЕЛЬНЫХ УСТАНОВОК 

Способ управления питательными насосами котельных установок может быть использован в области энергетики на тепловых и теплоэлектрических станциях, на которых имеются питательные насосы с приводом от электрических двигателей. Перед пуском каждого насосного агрегата закрывают задвижки на их выходе, идущем к общему коллектору и на деаэратор, включают электродвигатель привода насоса и постепенно открывают задвижку на трубопроводе, идущем к деаэратору. В реальном масштабе времени измеряют перепад давления на насосе. Измеряют мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса из сети. Вычисляют мощность, действующую на валу насоса. Вычисляют расходный коэффициент. Вычисляют производительность насосной установки. И когда эта производительность будет равна заданной, открывают задвижку, идущую на общий коллектор, и закрывают задвижку на линии, идущей к деаэратору, повторяя то же самое по всем питательным насосам, и находят общий расход. Измеряют перепад давления на однотипных диафрагмах, находящихся на трубопроводе между общим коллектором и каждой котельной установкой. Вычисляют условный расход путем извлечения корня квадратного из перепада давления. Вычисляют сумму условных расходов. Находят поправочный коэффициент по каждой котельной установке и вычисляют для каждой котельной установки косвенный расход. Задают допустимые значения производительности каждого насосного агрегата и в случае снижения этой производительности до определенного значения данный питательный насос останавливается и при необходимости включается резервный. Такой способ позволит обеспечить повышение надежности, долговечности, точности и экономичности управления питательными насосами котельных установок за счет использования в качестве расходомеров непосредственно насосные установки без установки в потоке жидкости дополнительных технических средств. 3 ил. 


ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ



Изобретение относится к области теплоэлектроснабжения и может быть использовано на тепловых и теплоэлектрических станциях с котельными установками, на которых имеются питательные насосы с приводом от электрических двигателей.

Известны способы управления питательными насосами котельных установок (СНиП Котельные установки), согласно которым пуск питательных насосов, работающих от деаэрационной установки, осуществляется с использованием расходомеров, работающих на методе переменного перепада давления. (Автоматические приборы, регуляторы и вычислительные системы. Справочное пособие. Изд. 3-е, перераб. и доп. под ред. Б. Д. Кашарского. Л.: Машиностроение, 1976), (Справочник по автоматизации котельных, под общ. ред. Л.М. Файерштейн. М.: Энергия, 1972. ), (Стефани Е.П. Основы построения АСУ ТП: Учеб. Пособие для вузов. - М.: Энергоиздат, 1982).

Недостатком этого способа является необходимость иметь в потоке жидкости измерительные датчики со сложной вторичной аппаратурой, что приводит к большим эксплуатационным затратам по содержанию и периодическому контролю за нею, что не обеспечивает необходимую надежность системы управления и защиты, что приводит к аварийным ситуациям с полным выходом из строя насосных агрегатов.

Известен также способ управления питательными насосами котельных доставок путем определения параметров, характеризующих производительность насосов по авторскому свидетельству SU 306314 A, кл. F 22 D 5/18, 1971 г. Этот способ выбран в качестве прототипа для данного изобретения.

Однако известный способ также предполагает иметь в потоке жидкости измерительные датчики со сложной вторичной аппаратурой.

Техническим результатом изобретения является повышение точности, надежности и экономичности управления питательными насосами за счет использования в качестве расходомеров непосредственно насосных агрегатов без установки в потоке жидкости дополнительных технических средств.

Для достижения этого результата в способе управления питательными насосами котельных установок путем определения параметров, характеризующих производительность насосов, перед пуском каждого насоса закрывают задвижки на их выходе, идущем к общему коллектору и на деаэратор, включают электродвигатель привода насоса и постепенно открывают задвижку на трубопроводе, идущем к деаэратору, в реальном масштабе времени измеряют перепад давления на насосе, измеряют мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса из сети, вычисляют мощность, действующую на валу насоса, вычисляют расходный коэффициент, вычисляют производительность насосной установки и, когда эта производительность будет равна заданной, открывают задвижку, идущую на общий коллектор, и закрывают задвижку на линии, идущей к деаэратору, повторяя тоже по всем питательным насосам, и находят общий расход, вычисляя все это по формулам: перепад давления на насосных агрегатах

p1=pв1-pп1,

p2=pв2-pп2,

pn=pвn-pпn

мощность действующая на валах насосов,

N1 = Nc1эд1эк1,

N2 = Nc2эд2эк2,

Nn = Ncnэдnэкm;

расходные коэффициенты







производительность насосных агрегатов







общий расход

Q = Q1 + Q2 + Qn,

где pв1, pп1, pв2, pп2, pвn, pпn - соответственно давления на выходе и приеме насосных установок, МПа эд1эд2эдn- коэффициенты полезного действия электродвигателей взятые из их рабочих характеристик; эк1эк2экn- эксплуатационные коэффициенты полезного действия насосных установок; A1, A2, An, B1, B2, Bn, C1, C2, Cn - постоянные коэффициенты насосных агрегатов, измеряют перепад давления на однотипных диафрагмах, находящихся на трубопроводе между общим коллектором и каждой котельной установкой, вычисляют условный расход путем извлечения корня квадратного из перепада давления, вычисляют сумму условных расходов, находят поправочный коэффициент по каждой котельной установке и вычисляют для каждой котельной установки косвенный расход по формулам:

перепад давления на диафрагмах

1p1,2p2,npn;

условные расходы







суммарный условный расход

Q0 = Qу1 + Qу2 + Qуn

поправочный коэффициент

K = Q/Q0;

расход воды на каждую котельную установку

Qк1 - Qу1K,

Qк2 = Qу2K,

Qкn = QуnK,

задаются допустимые значения производительности каждого насосного агрегата и в случае снижения этой производительности до определенного значения данный насос останавливается и при необходимости включается резервный.

Доказательство существенных отличительных признаков предлагаемого способа управления питательными насосами котельных установок проводилось только по сравнению с указанными выше.

На фиг. 1 дана структурная схема, поясняющая существующие способы управления питательными насосами котельных агрегатов.

На фиг. 2 дана структурная схема и алгоритмы предлагаемого способа управления питательными насосами котельных установок.

На фиг. 3 даны характеристики центробежного электронасоса, применяемого для питания котельных установок.

Питание котельных установок является сложным технологическим процессом, призванным обеспечить бесперебойную подачу воды в котлы при любых ситуациях, которые могут возникнуть при работе котлов.

На фиг. 1 дана схема существующей технологии питания котлов с установкой расходомеров в потоке жидкости, на фиг. 2 - предлагаемая схема управления питательными насосами без установки в потоке жидкости измерительных технических средств.

Схема предусматривает деаэрационную установку, вода ДУ из которой с помощью питательных насосов ПН1, ПН2, ПНп подается на общий коллектор, а с него на котельные установки К1, К2,...КНn. При этом на каждом питательном насосе измеряются давления на входе в насос рв1, рв2, pвn с помощью манометров ДДп1 ДДп2, ДДпn и на выходе из насоса pп1, рв2, рвn с помощью датчиков давления ДДв1, ДДв2, ДДвn.

В существующих схемах измерение производительности Q1, Q2, Qn насосов производится с помощью расходомеров РК1, РК2, РКn, а расход воды, идущей в котлы, с помощью расходомеров Р1, Р2, Рn. В предлагаемом способе управления эти расходомеры отсутствуют. На трубопроводе воды установлены задвижки - в направлении деаэратора ЗД1, ЗД2, ЗДn и задвижки в направлении к котлам 3KA1, ЗКА2, ЗКАn. Контроль за технологическими параметрами и управление питательными насосами и задвижками осуществляется со щита управления котельной ЩК. Система питательных насосов работает следующим образом. Перед пуском питательных насосов в работу задвижки РД1, РД2, РДn и задвижки ЗК1, ЗК2, ЗК3 закрываются. После этого включаются по очереди насосы в работу. В момент, когда производительность каждого насоса, определяемая по расходомерам РД1, РД2, РДn или предлагаемым способом, станет равной заданной, задвижки ЗД1, ЗД2, ЗДn закрываются, а задвижки 3K1, 3K2, ЗКn открываются. Этим поддерживается заданный режим работы питательных насосов. В процессе работ питательных насосов ведется непрерывный контроль их производительности и в случае снижения этой производительности ниже заданной величины данный насос отключается и включается резервный. Измерение расхода воды, идущей на котельные установки, осуществляется в существующих схемах расходомерами P1, Р2, Рn, а по предлагаемому способу (фиг. 2) с помощью однотипных нестандартных сужающих устройств Ш1, Ш2, Шn, датчиков давления у котлов ДДК1, ДДК2, ДДКn и датчика давления ДМ, установленного на общем коллекторе, при известном общем расходе воды, который непосредственно измеряется насосными установками. Каждый котел имеет свой блок управления, который входит в общий щит управления котельной.

В существующих схемах в случае выхода любого расходомера из строя или его значительные неправильные показания при малых расходах могут привести к ситуации, при которой система защиты не сработает, что неизбежно приведет к аварии и выходу из строя насосной установки, а в некоторых случаях и самой котельной. В связи с этим надежность и точность работы расходомеров являются определяющими факторами, обеспечивающими заданную надежность работы котельной установки и котельной в целом. Учитывая это, предлагается в качестве расходомеров применять непосредственно насосные установки без наличия в потоке жидкости измерительных средств. Для этого предлагается использовать новую расходную характеристику насосной установки M-Q и соответствующий расходный коэффициент М, который получается путем вычитания из результата деления мощности N, действующей на валу насоса при данной производительности Q, на создаваемое им давление p результата деления мощности N0, действующей на валу насоса, на развиваемое давление р0 при нулевой подаче при закрытой задвижке на выходе из насоса по формуле:



где мощность равна N = Nсэдэк (2),

а давление р = рв - рп, (3)

здесь Nс - мощность, потребляемая электродвигателем привода насоса из сети, кВт; эд - - КПД электродвигателя, которое берется из его рабочей характеристики; рв - давление на выходе из насоса, МПа; рп - давление на входе (на приеме) насоса, МПа; эк - эксплуатационный коэффициент полезного действия насосной установки, вычисляемый по формуле:



где N0, N03, p0, p03 - соответственно мощности на валу насоса и развиваемые им давления, взятые из рабочей характеристики насоса и полученные при текущем предварительном испытании при работе насоса на закрытую задвижку.

По найденным значениям расходного коэффициента во всем диапазоне производительности насосной установки строится расходная характеристика М - Q, показанная на фиг. 3. Далее производится аппроксимация этой характеристики, при которой находится ее математическое описание. Расход насосной установки вычисляется по формуле:



Q = A (1-е) (м3/ч), (5)

где A и G - постоянные для данной насосной установки коэффициенты.

На фиг. 2 дана структурная схема управления и защиты питательных насосов при использовании предлагаемого расчетного метода измерения. В этой схеме отсутствуют в потоке жидкости расходомеры, а вместо них измеряется давление на приеме насосов датчиками ДДп1, ДДп2, ДДпn, давления на выходе насоса датчиками ДДв1 ДДв2, ДДвn, активная мощность, потребляемая электродвигателями привода насосных агрегатов, с помощью преобразователей мощности ПM1, ПМ2, ПМn, а для определения соотношений расходов по котельным установкам устанавливаются на задвижках однотипные нестандартные сужающие устройства Ш1, Ш2, Шn, падение давления на которых измеряется на коллекторе датчиком давления ДМ, а на котельных установках датчиками давления ДДК1, ДДК2, ДДКn.

1. Измеряется перепад давления на насосных установках

p1 = pв1 - pп1,

p2 = pв2 - pп2,

pn = pвn - pпn

2. Измеряют мощность, потребляемую электродвигателями привода насосных установок

Nc1 Nc2 Ncn

3. Вычисляют мощность, действующую на валах насосов

N1 = Nc1эд1эк1,

N2 = Nc2эд2эк2,



4. Вычисляют расходные коэффициенты







5. Вычисляют расход по каждой насосной установке







На базе знания этих расходов осуществляют управление пуском насосов и их защитой при снижении подачи ниже заданной величины, а также контроль за расходом воды в целом по котельной.

Расход воды идущей на питание каждого котла, определяется следующим образом.

1. Вычисляется суммарный расход воды по всем котлам

Q = Q1 + Q2 + Qn.

2. Измеряется давление на общем коллекторе р.

3. Измеряется давление на питательном трубопроводе каждого котла.

p1 p2 pn.

4. Вычисляется перепад давления между коллектором и котлами, между которыми установлены сужающие устройства,

p1 = p-p1,

p2 = p-p2,

pn = p-pn.

5. Вычисляют условные расходы по каждому котлу







6. Суммируют условные расходы

Q0 = Qу1 + Qу2 + Qуn.

7. Вычисляют поправочный коэффициент

K = Q/Q0.

8. Вычисляют расход воды по каждому котлу

Q1 = Qу1K,

Q2 = Qу2K,

Qn = QуnK.

При эксплуатации котельных установок задаются допустимые значения расходов питательной воды по каждому котлу и при отклонении от этих значений производительность питательных насосов снижается или они останавливаются и при необходимости включаются резервные. 


ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ



Способ управления питательными насосами котельных установок путем определения параметров, характеризующих производительность насосов, отличающийся тем, что перед пуском каждого насоса закрывают задвижки на их выходе, идущем к общему коллектору и на деаэратор, включают электродвигатель привода насоса и постепенно открывают задвижку на трубопроводе, идущем к деаэратору, в реальном масштабе времени измеряют перепад давления на насосе, измеряют мощность, потребляемую электродвигателем привода насоса из сети, и вычисляют мощность, действующую на валу насоса, вычисляют расходный коэффициент, вычисляют производительность насосной установки и, когда эта производительность будет равна заданной, открывают задвижку на линии, идущей к деаэратору, повторяя то же самое по всем насосным установкам, находят общий расход, вычисляя все это по формулам:

перепад давления на насосных агрегатах

р1 = рв1 - рп1,

р2 = рв2 - рп2,

рn = рвn - рпn;

мощность, действующая на валах насосов,

N1= Nc1эд1эк1,

N2= Nc2эд2эк2,

Nn= Ncnэдnэкn;

расходные коэффициенты







производительность насосных агрегатов







общий расход

Q = Q1 + Q2 + Qn,

где рв1, рп1, pв2, рп2, pвn рпn - соответственно давления на выходе и приеме насосных установок, МПа;

эд1, эд2, эдn - коэффициенты полезного действия электродвигателей, взятые из их рабочих характеристик;

эк1, эк2, экn - эксплуатационные коэффициенты полезного действия насосных установок;

А1, А2, Аn, B1, В2, Вn, С1, С2, Сn - постоянные коэффициенты насосных агрегатов,

измеряют перепад давления на однотипных диафрагмах, находящихся на трубопроводе между общим коллектором и каждой котельной установкой, вычисляют условный расход путем извлечения корня квадратного из перепада давления, вычисляют сумму условных расходов, находят поправочный коэффициент по каждой котельной установке и вычисляют для каждой котельной установки косвенный расход по формулам:

перепад давления на диафрагмах

1p1, 2p2, npn;

условные расходы







суммарный условный расход

Q0 = Qy1 + Qy2 + Qyn

поправочный коэффициент

K = Q/Q0;

расход воды на каждую котельную установку

Qk1 = Qy1K,

Qk2 = Qy2K,

Qkn = QynК,

задаются допустимые значения производительности каждого насосного агрегата и в случае снижения этой производительности до определенного значения данный питательный насос останавливается и при необходимости включается резервный.




ПРОЧИТАТЬ НУЖНО ВСЕМ !
Судьба пионерских изобретений и научных разработок, которым нет и не будет аналогов на планете еще лет сорок, разве что у инопланетян



Независимый научно технический портал
Насосы и компрессорное оборудование






СОВЕРШЕННО БЕСПЛАТНО!
Вам нужна ПОЛНАЯ ВЕРСИЯ данного патента? Сообщите об этом администрации портала. В сообщении обязательно укажите ссылку на данную страницу.


ПОИСК ИНФОРМАЦИИ В БАЗЕ ДАННЫХ


Режим поиска:"и" "или"

Инструкция. Ключевые слова в поле ввода разделяются пробелом или запятой. Регистр не имеет значения.

Режим поиска "И" означает, что будут найдены только те страници, где встречается каждое из ключевых слов. При использовании режима "или" результатом поиска будут все страници, где встречается хотя бы одно ключевое слово.

В любом режиме знак "+" перед ключевым словом означает, что данное ключевое слово должно присутствовать в найденных файлах. Если вы хотите исключить какое-либо слово из поиска, поставьте перед ним знак "-". Например: "+центробежный -насос".

Поиск выдает все данные, где встречается введенное Вами слово. Например, при запросе "насос" будут найдены слова "насосы", "насосом" и другие. Восклицательный знак после ключевого слова означает, что будут найдены только слова точно соответствующие запросу ("насос!").



Рейтинг@Mail.ru