用于多泵操作的控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种控制系统，尤其适用于生产设备中的多泵操作。通过一个主控制器来检测测量变量如压力。而该主控制器将信号发送到各个泵的驱动器上或以其它方式调节两个泵的输出。将该主控制器设计成根据测量变量的改变而同时发送不同信号给两个泵。结果是其中一个泵的响应时间比另一个要快。因此，测量变量与所需给定值的小偏差首先由反应更快的泵来响应。大幅度的扰动导致测量变量与所需给定值有一个显著的偏差，这使一个泵迅速反应并大幅度地改变其容量，以使测量变量回到所需给定值，同时另一个泵更慢地响应，并因此始终保持一个适当的向前流体流量，以防止生产设备停止工作。在检测到快速响应泵的损失时，该主控制器自动地加快响应慢的泵的响应时间，这样其容量就能够相当迅速地改变，从而足以在目标条件中保持测量变量。通过利用这些泵的不同响应时间，就能够消除例如在通过蒸汽涡轮机操作时有可能出现的泵之间相互干扰的问题。另外，这些具有该控制系统的泵能够对大的过程扰动进行快速响应而不会引起两个泵都关闭，否则这会引起生产设备停止工作。（*该技术在2019年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术的领域涉及可应用于生产系统中的多泵操作的自动控制系统。在大规模地生产合成物以获取基本化学产品或特定化学产品的过程中，要向容器中加入许多材料，以进行所期望的反应。一个进料流中的变化会影响其它进料流的流速。为了能进行维修并减少工厂停工检修时间，通常有多余的泵，因此，一个泵作为备件，而另一个泵工作，例如向反应容器提供几种物料流中的一种。当只有单个泵运转时，一个自动控制系统能够变成系统的动态特性，从而使它可以清楚地并在所希望的时间内响应来自于控制器的输入变化。通常，在大规模的生产操作中，双泵布置包括一对相同的离心泵，其输出和排放压力根据泵的速度以一种预定的方式进行变化，如同泵制造商所提供的泵特性曲线所示的那样。这种运行泵可以由电动机或其它驱动器来驱动，例如蒸汽轮机。在许多情况下，制造厂的生产能力是在最初建成具有给定生产能力的制造厂多年之后才提高的。作为实现这种生产能力提高或消除薄弱环节的一部分，组成部分需要有更高的流速，例如那些将会进入反应容器的组分。当这些情况出现时，一种可选择的方案是简单地购买更大的泵，以适应更高的生产能力，并且继续以旧的方式运行一个泵运转而另一个泵作为备件而闲置。但是，重新配置管线、基础、电力设施以及相关的停工期使得进行这种调整成大容量泵的方式在经济上不具有吸引力。而在许多化学生产工厂中，已决定同时运转主泵和备用泵。用管道将这些泵并联连接，其目的是它们可以共同负担所要求的新的以及更高的生产率。当按工厂常用的作法用涡轮驱动这些泵并使其同时运行的时候，在对与每一个涡轮驱动器相关的调节阀运动的不同响应中会出现控制问题。因此，为了调整两个同时运转的泵，其中每一个泵具有其各自的控制器，以使进汽阀相对于涡轮驱动器而定位，由于对涡轮机之一的蒸汽流量进行流量修正会改变其相关泵的输出，并且会改变连接在同一管道上的其它涡轮机的蒸汽流量要求，以便进行补偿，因此会出现泵之间相互干扰的情况。该蒸汽阀具有其各自的结构特征，这些特征会影响它们的运行速度，例如传动组件中的或该阀机构自身的摩擦。这种调节阀之间的不停校正最终会导致涡轮运行不稳定或在一个或两个涡轮中所测量到的振动较高，这会导致自动停机。另外，当这两个泵都在以自动模式进行操作时，它们可能对测量变量的大变化不会进行很好的响应，这种大的变化会引起例如两个泵的总的泵输出突然下降。在现有的系统中，一个控制流向各泵的蒸汽流量的主控制器会试图迅速减少两个泵的输出。根据该扰动的大小，输出的急剧下降会导致这两个泵上的最小流量再循环阀打开，从而导致向前的流体流速的较大损失，并最终导致该泵和该生产设备的完全停机。当然这种情况是不希望出现的。因此，本专利技术的一个目的是提供一种用于并联连接的多泵的控制系统，它可以防止这些泵在测量变量从一个所要求的给定值处发生正常偏移期间相互干扰。另一方面，本专利技术的另一个目的是使该控制系统能够响应测量变量的急剧变化，而不会给这两个泵造成损失并因此导致生产设备停机。本专利技术的目的可以通过使主控制器根据测量变量的改变而给各泵提供不同的输出信号来实现。其结果是，在一个泵中根据测量变量的改变而产生的特性改变与其它泵不同。该方案使得泵能一起自动运行，而不会相互干扰，进而使得泵能响应测量变量的大幅度变化。已知现有的泵控制系统不能解决这个问题。泵的或可应用于泵的这种现有控制系统的典型在美国专利5,566,709；5,522,707；5,360,320；5,259,731；3,872,887；3,775,025；4,686,086和4,428,529中披露。本专利技术公开了一种控制系统，尤其适用于生产设备中的多泵操作。通过一个主控制器来检测一测量变量，如压力。而该主控制器将信号发送到各个泵的驱动器上或以其它方式调节两个泵的输出。将该主控制器设计成根据测量变量的改变而同时向两个泵发送不同信号。结果是，一个泵的响应时间比另一个要快。因此，测量变量与所需给定值的一个小偏差首先由反应更快的泵来响应。大幅度的扰动导致测量变量与所需给定值有一个显著的偏差，这使一个泵迅速反应并大幅度地改变其容量，以使测量变量回到所需给定值，同时另一个泵更慢地响应并因此始终保持一个适当的液体流动速度，以防止生产设备停止工作。在检测到快速响应泵的损失时，该主控制器自动地加快所述响应慢的泵的响应时间，这样其容量就能够相当迅速地改变，从而足以在目标状况中保持该测量变量。通过利用这些泵的不同响应时间，就能够消除例如在通过蒸汽涡轮机操作时有可能出现的泵之间相互干扰的问题。另外，这些具有该控制系统的泵能够对大的过程扰动进行快速响应而不会引起两个泵都关闭的状况，而这种状况会引起生产设备停止工作。附图简要说明附图说明图1为本专利技术的一种应用的示意图，显示出优选的实施例，其中测量变量是压力，并且这些并联运行的泵的容量是由单独的速度控制回路来调节的，这些速度控制回路把在一条供汽管道上的蒸汽流调节到每一个涡轮驱动器上。图2为输送到第二控制器上的第一控制器输出信号的示意图。图3表示两个泵的性能，指出了在这两个泵中每一个泵的过程扰动期间时间和输出流量的曲线图。图4所示为根据影响测量变量的生产设备另一部分中的流速改变所测量的控制变量每单位时间的改变。图1所示为该优选实施例的控制系统C。如图1所示，泵10和12分别由涡轮16和14驱动。蒸汽供应管道18为涡轮14和16提供蒸汽。每一个涡轮14和16都分别具有一个速度控制回路20和22。速度控制回路20具有一个涡轮速度传感器，如标号24示意性地所示。控制器26给蒸汽控制阀30提供一个输出信号28。同样，大致地如标号32所示的速度传感器给控制器34提供一个信号，而该控制器把信号36传送到蒸汽控制阀38上。泵10和12具有相应的吸入管道40和42，它们一起被连接在管道44上，并最终进入作为该生产系统一部分的容器46中。泵10和12分别有排放接头48和50，其上分别连接有排放管道52和54。管道52和54一起通向管道56，该管道是从泵10和12返回至生产过程(process)的主排放管道。管道56上安装有一个与流量控制器60相连接的流量传感器58，而该流量控制器60操纵着流量控制阀62。信号65来自生产过程，从而使管道56中的流量能为了生产过程的需要而与其它流量相协调。当这些其它流量被改变或被间断而其结果导致了流量控制器60的给定值变化时，会出现扰动，该扰动改变了在压力指示控制器64处所检测到的压力。因此，例如，如果管道56要求更少的流量，则该流量控制器60通过关闭阀62而对其进行响应，这会升高管道56中的压力。由压力指示控制器64检测到该压力的升高。该控制系统C能采用各种测量变量进行操作而不会脱离本专利技术的精神。压力指示控制器64给一信号分配器68提供一个输出信号66。该信号分配器68从压力指示控制器64中取得单信号66，并产生出两个相同的输出信号70和72。信号72直接到达控制器26中并绕过信号调节器75，而信号70通过一个信号调节器74，该调节器将该信号70调整成为一个输出信号76。这是由于泵12被选作领先泵(lead pump)而泵10被选作延迟泵(lag pump)才会出现的。可以采用相反的选择方案，在这种情况中信号72将会到信号调节器75上，而信号70将绕过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于流体输送的泵控制系统，它具有多个同时并联工作的泵，该控制系统包括： 一个第一控制器，用于测量一个控制变量并传送多个不同的输出信号； 一个安装在多个所述泵中每一个上的第二控制器用来控制它们的动作，其中，给不同的第二控制器不同的信号，从而使其中一个工作泵对控制变量改变的响应与其它工作泵的响应不同。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：李树义，小詹姆斯默林卡伍德，迈克尔威廉勒布朗，
申请(专利权)人：国际人造丝公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]