УСТРОЙСТВО УПРАВЛЕНИЯ И КОНТРОЛЯ ПОЛОЖЕНИЯ ЛОПАСТЕЙ НАСОСА

Полезная модель относится к области энергетики и предназначена для управления приводом поворота лопастей насоса во время его работы.
Известно устройство управления положением лопастей по полезной модели РФ №78882, МПК F04D 29/00, з. 2007.09.07, оп. 2008.12.10 - прототип.
Устройство по прототипу имеет вал, лопасти, блок поворота лопастей, состоящий из двигателя, который питается от источника промышленного переменного тока, и редуктора. Датчик положения лопастей, механически связанный с редуктором, передает информацию о положении лопастей на измерительный прибор через оптический излучатель и оптический приемник. Оптический излучатель установлен на торце вала и его ось совмещена с осью вала и осью оптического приемника. Источником питания датчика положения лопастей является высокочастотный генератор.
Недостатком прототипа является его невысокая надежность и сложность узла высокочастотного канала передачи энергии на оптический излучатель. Кроме сложности высокочастотный канал очень чувствителен к величине зазора между оптическим излучателем и оптическим приемником, который не должен превышать 5 мм. Этот факт ограничивает применение известного устройства и не позволяет использовать его на насосах, где в связи с процедурой подъема ротора при пуске зазор между оптическими излучателем и приемником должен быть не менее 30-50 мм.
Задача, положенная в основу полезной модели, заключается в создании простого устройства, обеспечивающего повышение надежности в широком диапазоне перемещений вала насоса за счет гарантированного питания электронных узлов при перерывах питания через щеточный контакт.
Поставленная задача решается тем, что устройство управления и контроля положения лопастей насоса, включающее вал насоса, лопасти, связанные с редуктором, который связан с двигателем поворота лопастей переменного тока и датчиком угла поворота лопастей, преобразователь сигнала датчика поворота лопастей в частотный сигнал, оптический излучатель, установленный по оси вала на его торце, подключенный к выходу преобразователя и находящийся в оптической связи с оптическим приемником, установленным по оси вала на корпусе насоса, дополнительно снабжено трансформатором тока, выпрямителем и фильтром, установленными на торце вала насоса, а также устройством запоминания сигнала датчика угла поворота, причем первичная обмотка трансформатора включена в фазу питания двигателя поворота лопастей, а вторичная обмотка подключена к входу выпрямителя, выход которого подключен к входу фильтра, подключенного к входу источника бесперебойного питания, а к входу устройства запоминания сигнала датчика угла поворота, установленного в шкафу управления поворотом лопастей, подключен выход усилителя оптического приемника.
Кроме того:
- оно снабжено автоматическим выключателем, на который подается однофазное переменное напряжение, ограничительным резистором и пускателем, подключенных к входу выключателя, причем резистор включен последовательно с пускателем, а выход пускателя подключен к двум щеткам питания двигателя поворота лопастей;
- на торце вала насоса установлен источник бесперебойного питания преобразователя, входное напряжение на который подается через щетки и кольца, и выход которого подключен к цепям питания преобразователя сигнала датчика угла поворота лопастей в частотный сигнал и оптического излучателя.
Сущность полезной модели поясняется выполнением устройства с сопровождающими чертежами, на которых изображены:
фиг.1 - общий вид устройства с питанием оптического излучателя через щетки и кольца;
фиг.2 - общий вид устройства с питанием оптического излучателя от двигателя поворота лопастей.
Устройство управления и контроля положения лопастей насоса содержит вал 1 насоса, лопасти 2 и установленные внутри вала 1 редуктор 3, двигатель 4 поворота лопастей переменного тока и датчик 5 угла поворота лопастей. Редуктор 3 механически связан с лопастями 2, двигателем 4 и датчиком 5, который через преобразователь 6 сигнала датчика в частотный сигнал подключен к оптическому излучателю 7, установленному на торце вала 1 по его оси и закреплен на верхнем комплекте колец 8, а питание на двигатель 4 подается через нижний комплект колец 8. Оптический приемник 9 установлен по оси вала 1 над оптическим излучателем 7 через воздушный зазор и закреплен на корпусе насоса. На торце вала 1 установлен источник 10 бесперебойного питания преобразователя 6 на базе аккумулятора, в качестве которого могут быть использованы, например, ионисторы (конденсаторы с очень большой емкостью до 1-5 фарад). Входное напряжение на источник 10 подается через верхний комплект колец 8 (фиг.1) или щетки и кольца 11 (фиг.2), а выход источника 10 бесперебойного питания подключен к цепям питания (на рис. не показаны) преобразователя 6 и оптического излучателя 7. При питании оптического излучателя от двигателя поворота лопастей (фиг.2) на торце вала 1 установлен трансформатор 12 тока, выпрямитель 13 и фильтр 14, заключенные в одном корпусе. Первичная обмотка трансформатора 12 включена в фазу питания двигателя 4, а вторичная обмотка подключена к входу выпрямителя 13, выход которого подключен к входу фильтра 14, подключенного к входу источника 10 бесперебойного питания. Устройство 15 запоминания сигнала датчика 5 угла поворота, выполненное, например, на базе программируемого контроллера ПЛК, установлено в шкафу 16 управления поворотом лопастей и связано с оптическим приемником 9 через усилитель 17. В шкафу 16 имеется устройство контроля и индикации (на рис. не показано) крайних положений лопастей.
Работа устройства с питанием оптического излучателя через щетки и кольца (фиг.1) осуществляется следующим образом. После подачи питания на шкаф 16 подается питание на оптический приемник 9 непосредственно и на оптический излучатель 7 через два щеточных контакта и два кольца 8 верхнего комплекта. Источник 10 бесперебойного питания обеспечивает гарантированное питание электронных узлов при перерывах питания на время до 1-10 секунд через щеточный контакт. Положение лопастей 2 преобразуется датчиком 5 в напряжение, которое подается на преобразователь 6, где преобразуется в частотный сигнал, причем частота сигнала пропорциональна углу поворота лопастей. Частотный сигнал подается на оптический излучатель 7 и передается по оптическому каналу через воздушный зазор оптическому приемнику 9, где преобразуется в электрический сигнал и через усилитель 17 по кабелю передается в шкаф 16. В шкафу 16 частотный сигнал поступает в блок, который преобразует частоту в сигнал цифрового индикатора. С помощью процедуры параметрирования на цифровую индикацию выводятся данные по углу поворота лопастей в градусах. От шкафа или от дистанционного пульта (на рис. не показан) управления включают привод поворота лопастей и поворачивают лопасти. При этом индикатор показывает величину угла поворота.
Работа устройства с питанием оптического излучателя от двигателя поворота лопастей (фиг.2) осуществляется следующим образом. После подачи питания на шкаф 16 одновременно подается питание на оптический приемник 9. На оптический излучатель 7 питание не подается, так как оно поступает от трансформатора 12 тока только в случае подачи питания на двигатель 4 поворота лопастей. Поэтому не формируется сигнал угла поворота лопастей. Для начала работы устройства необходимо включить привод поворота лопастей на короткое время. В этом случае подается питание через трансформатор 12 тока на источник 10 бесперебойного питания, который обеспечивает питание электронных узлов оптического излучателя 7, который начинает работать и формирует сигнал угла поворота лопастей, поступающий через оптический канал в шкаф 16. Здесь сигнал запоминается в устройстве 15 запоминания сигнала датчика, выполненном на базе программируемого контроллера ПЛК. Пока привод поворота включен, идет контроль угла поворота лопастей и его изменения. Как только привод останавливается, в ПЛК запоминается последнее значение угла поворота. Пока привод стоит, контроллер ПЛК помнит и выводит на индикацию последнее значение угла поворота лопастей. Таким образом, если во время работы насоса привод поворота не включается, нет изменения угла поворота, и на индикацию идет сигнал из памяти ПЛК. Если привод поворота включается, подается питание на устройства контроля угла, расположенные на валу, и этот сигнал поступает в шкаф на ПЛК и в контроллере фиксируется фактическое значение угла поворота лопастей.
Устройство может получать сигнал о положении лопастей сразу после подачи питания без включения двигателя поворота, если ввести двухполюсной выключатель, контактор и резистор, включенные так, что через них подается питание на две фазы двигателя поворота лопастей.
Таким образом, устройство управления и контроля положения лопастей насоса обеспечивает оптический зазор 50-150 мм, что позволяет эффективно использовать его при больших величинах перемещения вала, т.е повысить надежность в широком диапазоне перемещений вала