Система диагностики работы объемного насоса

 

Изобретение относится к насосостроению, в частности к системам диагностики работы объемных насосов с клапанным распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения постоянного контроля за рабочим состоянием насоса с учетом изменения условий перекачивания и определения текущего значения объемного КПД. Система диагностики включает датчики давления 7 и положения 8, связанные с прибором для анализа сигналов датчиков, выполненным в виде микропроцессорной системы 18 с часами, шинами и накопителем 19, а датчики 7 и 8 соединены с этой системой при помощи согласующих элементов 21 и 22 соответственно. Датчик давления 7 устанавливается в рабочей камере насоса, а бесконтактный датчик положения 8 фиксирует момент прохождения мимо датчика какой-либо отметки, нанесенной непосредственно на рабочем органе или на элементе его механического привода. Число датчиков давления 7, соединенных с микрокалькулятором 3, равно числу рабочих камер обслуживаемых насосов, а число датчиков положения 8 равно числу подсоединенных насосов. 6 ил.

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1556547 (1) 5 ? Ой В 51 00

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К ПАТЕНТУ

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И OTHPbfTHRM

ПРИ ГННТ СССР

1 (2!) 4203432/25-29 (22) 06.10.87 (31) 86.14088 (32) 08.10.86 (33) ?"К. (46) 07.04.90. Бюл. 13 (71) Пумптех Н.В. (BE) (72) Поль Дансер и Жан Моншармон (FR) (53) 621,651(088.8) (56) Николич А.С. Поршневые буровые насосы. М.: Недра, 1973, с ° 73, рис. 28, текст с. 73-75, с ° 151 рис. 53, текст с. 151-153 ° (54) СИСТЕМА ДИАГНОСТИКИ РАБОТЫ ОБЪЕМНОГО НАСОСА (57) Изобретение относится к насосостроению, в частности к системам диагностики работы объемных насосов с клапанным распределением. Целью изобретения является расширение функциональных возможностей системы путем обеспечения постоянного контроля за

Изобретение относится к насосостроению, в частности к системам диагностики работы объемных насосов с клапанным распределением.

Целью изобретения является расши" рение функциональных возможностей системы путем обеспечения постоянного контроля за рабочим состоянием насоса с учетом изменения условиЙ перекачивания и определения текущего значения объемного КПД.

На фиг. 1 изображена схема подсое динения системы диагностики к насо2 рабочим состоянием насоса с учетом изменения условий перекачивания и определения текущего значения объемного КПД. Система диагностики включает датчики давления 7 и положения 8,связанные с прибором для анализа сигналов датчиков, выполненным в виде ми» кропроцессорной системы 18 с часами, шинами и накопителем 19, а датчики

7 и 8 соединены с этой системой при помощи согласующих элементов 21 и 22 соответственно. Датчик давления 7 устанавливается в рабочей камере насоса, а бесконтактный датчик положения

8 фиксирует момент прохождения мимо датчика какой-либо отметки, нанесенной непосредственно на рабочем органе или на элементе его механического привода. Число датчиков давления соединенных с микрокалькулятором, равно числу рабочих камер обслуживаемых насосов, а число датчйков положения 8 равно числу подсоединенных насосов. 6 ил. сам; на фиг. 2 - головка насоса, оснащенная датчиками; на фиг, 3 - блоксхема подсоединения микрокалькулятора; на фиг. 4 — осциллограммы работы насоса; на фиг. 5 — запись давления в двух камерах трехкамерного насоса с отметкой положения рабочего органа; на фиг. 6 - индикаторная панель пульта системы диагностики.

Система диагностики работы насосов включает центральный пульт 1 Индикации и контроля, к которому подключены предназначенные для операто1556547 ров отдельных насосов местные пульты

2 контроля, число которых может быть равно числу контролируемых насосов, микрокалькуляторы 3 которые в завиУ

5 симости от их типа могут подключаться к одному или нескольким насосам.

На фиг. 1 показано, что микрокальку" ляторы 3 могут быть подключень> к насосам 4 с тремя рабочими камерами каждый и к насосу 6 с пятью рабочими камерами.

Каждый насос имеет датчик 7 давления и бесконтактный датчик 8 положения. Число датчиков 7 давления, соеди-5 ненных с микрокалькулятором 3, равно числу рабочих камер 5 насосов, а число бесконтактных датчиков 8 положе" ния равно числу подсоединенных насосов 4 и 6.

Каждая ра боча я ка мера. 5 обра зована s головке 9 насоса, включающей рабочий орган насоса в виде плунжера 10, клапанные средства распределения в виде всасывающего 11 и нагнетательного

12 клапанов, затворы которых нагружены пружинами 13 и 14 соответственно, всасывающий 15 и нагнетательный 16 коллекторы. Датчик 7 давления в рабо чей камере 5 может быть смонтирован в крышке 17 (фиг. 2) или может быть расположен в любом ином, удобном для монтажа месте головки 9, ограничивающим рабочую камеру 5.

Система диагностики включает прибор для анализа сигналов датчиков давления 7.и положения 8, выполненный в виде микропроцессорной системы 18 с часами, шинами и на копителем 19, позволяющим хранить определенное коли40 чество информации, например характеристические значения калибровки насосов 4 и 6, которые подключены к микрокалькулятору 3. Элементы 20 подключения являются соединительными элемен- 45 тами на многоточечных последовательных шинах данных. Датчики давления 7 и положения 8 соединены с микропроцессорной системой 18 при помощи согласующих элементов 21 и 22 соответствен.50 но, как это показано на блок-схеме, изображенной на фиг. 3.

Бесконтактный датчик 8 положения фиксирует момент прохо>кдения мимо датчика какой-либо отметки, нанесенi5 ной непосредственно на рабочем органе или на элементе его механического привода, при этом вид отметки выбирают в зависимости от типа датчика.

Предпочтителл ым вариантом отметки является ста>. .>е кольцо 23, за репленное на плунжере 10, применяемое в комплексе с индуктивным датчиком.

Однако может быть использован оптическии датчик, контролирующии прохо кдение метки, нанесенной на плунжере

10, или датчик, выпслненный с использованием эффекта Холла, с отметкой в виде магнита. Отметка может быть нанесена на любом элементе привода рабочего органа, например, на одном из венцов зубчатых колес и т.п. в зависимости от типа привода.

Система диагностики работает следующим образом.

На фиг. 4 изображены три функциональные временные кривые. Кривая 21 показывает изменение выходного сигнала датчика перемещения, измеряющего положение затвора нагнетательного клапана 12. Иаксимум кривой 21 соответствует контакту затвора клапана 12 с седлом — клапан закрыт. Когда кривая

21 начинает убывать, это означает, что затвор клапана 12 удаляется от седла и перекачиваемая среда из рабочей камеры 5 плунжером 10 вытесняется в нагнетательный коллектор 16.

Зная момент нахождения плунжера 10 в положении нижней мертвой точки, и мо" мент, когда затвор клапана 12 отрывается от седла, можно рассчитать геометрический объем, вытесняемый плунжером 10 между этими моментами. Кривая 22 показывает изменение сигнала датчика 7 давления в рабочей камере

5, которое соответствует наблюдаемому положению затвора нагнетательного клапана 12. Кривая 23 является производной по времени от кривой 22 и, corласно изобретению, позволяет использовать датчик 7 давления вместо датчика перемещения, контролирующего положение затвора нагнетательного клапана 12 относительно его седла. Иаксимум кривой 23 точно соответствует момент. полного открытия клапана 12.

Это свойство используется в логических схемах микрокалькулятора 3 для определения момента открытия клапана

1?, иг одя из формы сигнала датчика

7 г-р ения в рабочей камере 5. Аналоi ич- 1; .>разом рассчитывается момент за,:o>- ° нагнетательного клапана 12.

Изобретение предусматривает, что для определечия момента открытия

155654 ных закрытия нагнетательного клапана 12 можно использовать сигналы двух датчиков 7 давления, один из которых устанавливается в рабочей камере 5, а вто. рой - в нагнетательном.коллекторе 16, однако это требует применения достаточно точных датчиков давления для возможности их сравнения. Использование алгоритмов корреляции позволяет корректировать и сравнивать в истинном масштабе времени сигналы этих датчиков, даже если они не имеют хороших характеристик по точности, однако использование этих алгоритмов может быть слишком длительным по отношению к требованиям истинного масштаба времени, В некоторых случаях изменение объемного КПД насосов по отношению к 20 их рабочим скоростям и расчету КПД микрокалькулятором 3 происходит медленно, в этом случае можно подключать несколько насосов к одному и тому же микрокалькулятору 3, который рассчиты- 25 вает объемный КПД каждого насоса по очереди и использует величину объемного КПД,хранящуюся в накопителе 19, для расчета так часто, как это требуется, например в каждую секунду, g0 объемную подачу каждого насоса, исходя из его рабочей скорости и этой предполагаемой в качестве постоянной величины объемного КПД после предшествующего расчета.

На фиг. 5 показана запись сигналов

24 и 25 двух датчиков 7 давления, размещенных в двух различных рабочих ка" мерах 5. Кривая сигнала 24 показывает, что датчик 7 давления расположен в ра- gg бочей камере 5, имеющей исправный нагнетательный клапан I2, а кривая сигнала 25 показывает, что датчик 7 давле" ния расположен в рабочей камере 5, нагнетательный клапан 12 которой имеет „ повреждение, например потеря герметичности, в этом случае имеет место утечка из нагнетательного коллектора 16 в сторону рабочей камеры 5 при закрытом, клапане. Вертикальные штрихи на кривых 24 и 25 показывают моменты прохождения соответствующих меток перед датчиком 8 перемещения. Давление во всасывающем коллекторе 15 больше, чем давление в нагнетательном коллекторе

16. Изобретение основывается на том наблюдении, что кривая 24 показывает, что давление в рабочей камере 5 с поврежденным клапаном 12 не повышается

7 6 перед проходом метки на плунжере 10 перед Датчиком 8 перемещения, Аналогичные наблюдения могут быть сделаны для диагностики повреждений всасывающих клапанов 1I или поломки пружин 13 и 14. Эти наблюдения используются соответствующим математическим обеспечением микрокалькулятора 3.

При работе системы диагностики микропроцессорная система I 8 выполняет программу, обеспечивающую решение следующих задач: инициализацию микропроцессорной системы после подачи напряжения на устройство; сбор данных от датчиков давления и перемещения 8; расчет моментов открытия и закрытия нагнетательных клапанов 12 каждой рабочей камеры анализ сигналов датчиков 8 перемещения; расчет фактических объемов, впускаемых в рабочую камеру 5 и вытесняемых из нее; расчет объемного КПД каждого насо" са; расчет объемной подачи и рабочего объема каждого насоса; передача информации на шину данвыполнение тест-программ или специальных программ для калибровки, ввод в постоянный накопитель или передача определенных параметров.

На Фиг. 6 показана индикаторная панель пульта системы диагностики, на которой можно иметь визуальное отоб" ражение рабочих дефектов с указанием на конкретную рабочую камеру и конкретный клапан.

Формула изобретения

Система диагностики работы объем" ного насоса с клапанным распределением, включающая электрические датчики давления и положения, связанные с прибором для анализа сигналов датчиков, причем датчики давления установлены по меньшей мере в одной рабочей камере насоса и его нагнетательном коллекторе, а датчик положения - в приводной части насоса, связанной с его рабочим органом, о т л и ч а ющ а я с я тем, что, с целью расширения функциональных возможностей сис1556547 темы путем обеспечения постоянного контроля за рабочим состоянием насоса с учетом изменений условий перекачивания и определения текущего значения обьемного КПД, прибор для анализа сигналов датчиков выполнен в виде микропроцессорной системы с часами и накопителем, а электрические датчики

5 соединены с этой системой при помощи согласующих элементов.

1556 4N

155654 7 и /lин

Ит аесиа е

bngigra

Й юг °

Г/Юаапелре

Сна °

Лы>и/ШР у «е — в- °

100 Я)пан

Риг, б

Составитель B. Чашкин

Техред M.Õoäàíè÷ Корректор A ОбРУ"аР

Редактор Л. Гратилло

Заказ 567 Тираж 496 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

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

Производственно-издательский комбинат "Патент", г.ужгород, ул. Гагарина,101