CH355888A - Device for the automatic control of turbo compressors - Google Patents

Device for the automatic control of turbo compressors

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CH355888A
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Ulrich Prof Dipl Ing Senger
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Bbc Brown Boveri & Cie
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Description

  

  Einrichtung     zur    selbsttätigen Regelung von Turboverdichtern    Das Betriebsverhalten von Turboverdichtern kann  entsprechend     Fig.    1 der Zeichnung     gekennzeichnet     werden durch Kennlinien, in denen der Druck p ab  hängig vom Förderstrom Q für jeweils konstante  Drehzahl     nj,        n2,        n3   <I>. . .</I> dargestellt ist. Die     Förderung     verläuft stetig nur bis zur Grenzkurve b, z.

   B. für  n., ==     const.    bis zum     Pumpgrenzpunkt        B2.    Die Kurve<I>b</I>  verbindet die     Pumpgrenzpunkte    B aller Kennlinien  n --     const.    und heisst     Drehzahlpumpgrenze.     



  Links von b, z. B. im Punkt P, ist eine stetige För  derung nur möglich, wenn mindestens die     Differenz    A     Qb     zwischen dem Verbrauchsstrom     Qv    und dem     Grenz-          förderstrom        Q,,    durch ein Ausblase- oder     Umleitventil     direkt oder über eine Entspannungsturbine abgebla  sen wird.

   Praktisch muss für stabilen Betrieb der Be  ginn des     Ausblasens    schon bei dem etwas grösseren  Förderstrom     Q,a   <I>></I>     Qb,    also etwa im Punkt     Az,    ein  setzen und die etwas grössere Menge<I>A</I>     Q_,    abgeblasen  werden. Die Kurve<I>a</I> verbindet die Punkte<I>A</I> für Be  ginn des     Ausblasens    aller Kennlinien n =     const.    und  sei     Drehzahl-Ausblasegrenze    genannt. Sie sollte für  kleinsten Leistungsverbrauch möglichst dicht rechts  neben der Kurve b verlaufen.  



  Im folgenden stellt die     Kurve    a allgemein die An  sprechgrenze     für    das Eingreifen einer Regelung zur  Verhütung des Pumpens bei veränderlichen Drehzah  len dar.  



  Man kann die     Drehzahlpumpgrenze    b - und da  mit den stabilen Förderbereich - nach links, das  heisst zu kleineren     Grenzförderströmen,    verschieben  durch Verstellung der Leitschaufeln auf der Eintritts  seite oder auf der Austrittsseite der Laufräder.  



  Bei     Verkleinerung    der Schaufelwinkel, z. B. von  a auf     ä    bzw.<I>a",</I> werden gemäss     Fig.    2 die Kenn  linien     n1    bis na auf     n,',    n.',     n3   <B>...</B> bzw.     n1",        n2'   <I>. . .</I>  mit den     Pumpengrenzkurven    b' und b" verschoben.

    Hier sind also die Kurven<I>b =</I>     b",a"   <I>b'</I> und<I>b"</I> die         Drehzahlpumpgrenzen    für jeweils     konstante    Schaufel  stellung     a",..        bzw.   <I>a' bzw. ä',</I>     während    die Kurven       c1,        c2    und     c3    die     Pumpgrenzen    sind für jeweils kon  stante Drehzahlen     n1   <I>=</I>     n,'   <I>=</I>     n,"   <I>. . .</I> bzw.

       n2   <I>=</I>     n.'     <I>=</I>     n,"   <B>...</B><I>bzw.</I>     ns    =     n3    . . ., jedoch     für    veränderliche  Schaufelstellungen     (Leitschaufelpumpgrenzen).     



  Wenn ein Turboverdichter nach     Fig.    1     mit    kon  stanter, z. B. voller, Schaufelöffnung a und mit ver  änderlicher Drehzahl n betrieben     wird,    so kommen  ausser anderen üblicherweise, z. B. nach     Fig.    3, fol  gende Regelmöglichkeiten in Frage:  1. Regelung auf konstanten Enddruck des Ver  dichters 2;    2. Regelung auf konstanten Förderstrom.

      Häufiger ist die Regelung auf konstanten     End-          druck.    Ein     Enddruckregler    3 wirkt dabei auf Regel  ventile 4 der Turbine 1 so, dass bei abnehmendem  Verbrauch, wobei der Enddruck die     Tendenz    hat, zu  steigen, das Dampfventil 4 gedrosselt und damit die  Drehzahl, soweit notwendig, abgesenkt     wird.    Die Ein  wirkung des Druckreglers 3 auf das Ventil 4     kann     dabei entweder durch unmittelbare Einwirkung oder  durch     Sollwertverstellung    des Drehzahlreglers erreicht  werden.

   Die Regelung     erfolgt    dann zum Beispiel längs  der Linie     p1    in     Fig.    1. Wenn bei stärker abnehmen  dem Verbrauch der Betriebspunkt an die     Ausblase-          grenzkurve    a gelangt, so     beginnt    der     Ausblaseregler    5  zum Beispiel in Punkt A2 das     Ausblaseventil    6 zu öff  nen. Der Regler 5     wirkt    dabei als     Grenzstromregler     auf Grund der Messung des     Gesamtförderstroms.     



  Im Betriebsbereich links der Kurve a, in dem das       Ausblaseventil    arbeitet, ist bei konstantem Enddruck  auch die Drehzahl konstant. Ist der     Enddruck    p     im     Betrieb im wesentlichen immer der gleiche, so genügt  die Einstellung des     Ausblasereglers    auf ein bestimmtes  Grenzvolumen     Q,    Soll dagegen der     Enddruck    p     im         Betrieb in weiteren Grenzen, z.

   B. zwischen     p1    und     p2"          geändert    werden, so muss der     Sollwert    des     Grenz-          stromreglers    5     druckabhängig    verstellt werden, ent  sprechend der     Kurve    a, so dass bei niedrigerem     End-          druck    der     Ansprechbeginn    des     Grenzstromreglers    auf  kleineren     Förderstrom    verschoben wird.

   Diese druck  abhängige     Sollwertverstellung    ist in     Fig.    3 durch die  von einem weiteren     enddruckabhängigen        Messwerk    7  zur Impulslinie zwischen dem Regler 5 und dem  Ventil 6 geführte     Einflusslinie    symbolisiert. Das Plus  zeichen bedeutet, dass mit steigendem Enddruck der  Sollwert des Reglers 5 erhöht wird, mit abnehmendem       Enddruck        herabgesetzt    wird.

   Diese     Sollwertverstellung     des     Grenzstromreglers    5 durch den     Enddruck    kann  mechanisch, hydraulisch, pneumatisch oder elektrisch       ausgeführt    werden. Man kann sie     innerhalb    gewisser       Grenzen    auch einfach dadurch erreichen, dass man  die     Förderstrommessung    7 für den Regler 5 nicht auf  der Saugseite, sondern auf der     Druckseite        dies    Ver  dichters oder vor dem Abzweig des     Ausblaseventils    6  anschliesst.

   Die Kurve a für den     Ansprechbeginn    des  Reglers 5 ist     dann    im     p-Q-Schaubild    angenähert eine  quadratische Parabel durch den Nullpunkt; sie folgt  der     Pumpgrenzkurve    b zwar nicht vollständig, jedoch  in genügend weitem Betriebsbereich mit genügender       Annäherung        äquidistant.     



  Es ist auch bekannt, das     Ausblaseventil    6 durch  eine Kombination von Enddruck- und Drehzahlimpul  sen zu regeln, z. B. primär abhängig vom Enddruck,  und zwar so, dass der Sollwert des     Grenzdruckes,    bei  dem das Ventil 6 zu öffnen beginnt,     abhängig    von der  Drehzahl des Verdichters verstellt wird, wobei höhe  ren Drehzahlen höhere     Grenzdrücke    entsprechen.  



  Haben Turboverdichter für veränderliche Dreh  zahl zusätzlich noch verstellbare Leitschaufeln, so war  es bisher üblich, diese Verstellung der Schaufeln nur  von Hand je nach dem jeweiligen Förderstrom und       Enddruck,    vorzunehmen, z. B. auf Grund einer Be  triebsvorschrift in Tabellen- oder     Kurvenform.    Dies       ist    möglich und zulässig, wenn der Arbeitsbereich sich  in der Regel nur in relativ engen Grenzen ändert, in  weiteren Grenzen jedoch nur entweder in vorausseh  baren Zeitperioden, z. B. nachts, mittags, bei Schicht  wechsel oder aber bei anders voraussehbarer     Zuschal-          turg    oder Abschaltung eines oder mehrerer Grossver  braucher, z.

   B. von Hochöfen, chemischen oder physi  kalischen Apparaturen usw. Es ist bei Handverstel  lung der     Verdichterschaufeln    notwendig, mindestens  aber zweckmässig, entsprechend der Verlagerung der       Pumpgrenzkurve   <I>b</I> nach<I>b'</I> bzw.<I>b"</I>     (Fig.    2) auch die       Ansprechgrenzen        a'    bzw. a" für die     Ausblaseregelung     mit in Richtung kleineren     Grenzförderstroms    zu ver  schieben, damit bei unvorhergesehener Unterschrei  tung der jeweiligen     Drehzahlpumpgrenze   <I>b'</I> bzw.<I>b"</I>  das     Ausblaseventil    jeweils rechtzeitig öffnet.  



  Diese     Sollwertverstellung    des     Ausblasereglers    5,  abhängig von der Schaufelstellung, ist in     Fig.    3 an  gedeutet durch eine weitere Impulslinie, die von der       Schaufelverstellvorrichtung    8 auf die Impulslinie des       Grenzstromreglers    5 zum     Ausblaseventil    6     geführt    ist.

      Es erscheint nun naheliegend, eine automatische  Steuerung der verstellbaren     Verdichterschaufeln,    ab  hängig vom     Nutzförderstrom,    so auszuführen, dass bei  konstantem Enddruck jedem Förderstrom eine be  stimmte Schaufelstellung     a    zugeordnet ist, bei der  sicher noch ein Pumpen vermieden wird.  



  Hierbei ist aber zu beachten, dass die Schaufel  pumpgrenzen c für jeweils konstante Drehzahl nach  Bild 2 und 5 nach links abfallen, das heisst, dass ab  nehmendem Förderstrom ein niedrigerer Grenzdruck  entspricht.  



  Wenn man sich nun bemüht, die Schaufeln immer  möglichst weit zu öffnen, das heisst     ihre    Schliessbewe  gung jeweils erst kurz vor Erreichen der     Pumpgren-          zen        einzuleiten,    so ergeben sich für jeweils konstante  Drehzahl, aber variable Schaufelöffnungen, die Schau  felöffnungsgrenzen     dl,        i#"   <I>d3,</I> die möglichst dicht unter  den     Schaufelpumpgrenzen        cl,        c2,    c3 liegen sollten, also  gleichfalls nach links abfallen.

   Analog zu     Fig.    2 er  geben sich denn auch Steuerkurven     a"","   <I>a',</I>     a"    bis       a",i"    für jeweils konstante Schaufelöffnung und va  riable Drehzahl, die möglichst nahe an den     Drehzahl-          Pumpgrenzkurven        b",;,"   <I>b', b"</I> bis     6",i"    liegen. Die Nei  gung der     Kurven    d bedingt aber zum Beispiel für kon  stanten Enddruck eine Erhöhung der Drehzahl bei  abnehmendem Förderstrom im Bereich gedrosselter  Leitschaufeln.  



  In     Fig.    4 zeigt die Kurve     e,    den Verlauf der Dreh  zahl n, wenn bei konstantem Enddruck     p1    die     Leit-          schaufeln    zum Beispiel abhängig vom Förderstrom  jeweils erst dicht vor der     Pumpgrenze    verstellt, also  so     gesteuert    werden, dass jedem Förderstrom die  Schaufelstellung     a',    a" . . . entsprechend dem Schnitt  der Linie p =     const.    mit den Steuerkurven<I>a',</I>     d'    bis       a",1"    zugeordnet ist.  



  Tatsächlich ist nun eine solche     förderstromabhän-          gige    Schaufelsteuerung     früher    auch versucht worden.  Der     Erfindung    liegt u. a. die Erkenntnis     zugrunde,     dass eine solche Steuerung nicht befriedigend arbeiten  kann, weil sie im Prinzip labil ist. Wenn nämlich  nach     Fig.    4 zum Beispiel beim     Enddruck        p1    der Ver  brauch im Netz dem Punkt P bei der Schaufelöffnung  a entspricht, so würde eine kleine Abnahme des För  derstroms automatisch eine Schliessbewegung der  Laufschaufeln und damit eine Verschiebung der Kenn  linie zum Beispiel von<I>ä</I> in Richtung<I>ä'</I> auslösen.

    Da aber - und das ist wesentlich - infolge der     Spei-          cherfähigkeit    des Drucknetzes der Druck     p1    momen  tan konstant ist, so würde durch diese Schliessbewe  gung der Schaufeln momentan eine weitere Abnahme  des Förderstroms bewirkt und dadurch ein weiterer  Impuls auf Schliessen der     Schaufeln    ausgeübt werden.,  bis die Schaufeln womöglich ganz geschlossen sind.

         Umgekehrt    würde bei einer kleinen Vergrösserung des  Verbrauchs im Punkt P durch die     förderstromabhän-          gige        Steuerung    ein labiler Impuls bis zur vollen     öff-          nung    der Schaufeln gegeben werden. Man kann nun       zwar    zum Beispiel durch Steuerung mit unterbroche  nen Impulsen oder durch besondere     lande    Schliesszeit  der Laufschaufeln im Verhältnis     zur    Zeitkonstanten      des Netzes den Steuervorgang stabilisieren; dann  kommt aber bei raschen und grösseren Änderungen  des Verbrauchs im Netz die Schaufelverstellung u. U.

    zu spät, so dass zeitweise immer das     Ausblaseventil     mit öffnen müsste, und zwar     abhängig    vom Förder  strom,     Enddruck    und Schaufelstellung. Dies ist schwie  rig und kompliziert. Anderseits ist eine automatische  Schaufelverstellung aber gerade dann besonders er  wünscht, wenn der Verbrauch sich betrieblich rasch  und in Grösse und Richtung unvorhersehbar in weiten  Grenzen ändert, so dass eine rechtzeitige Handverstel  lung nicht befriedigend möglich oder sogar     unwirt-          schaftlich    wäre.

   In erhöhtem Masse gilt dies, wenn  nicht nur der Förderstrom,     sondern    auch der Sollwert  des Enddrucks sich betrieblich rasch in weiteren Gren  zen ändert, wie zum Beispiel bei Stahlwerksgebläsen,  besonders bei Betrieb von mehreren     Konvertern,    deren       Blasperioden    unabhängig voneinander wechseln und  sich teils überschneiden, teils ablösen.  



  Das Problem, bei rasch wechselnden Betriebsver  hältnissen durch kombinierte automatische Verstel  lung von Drehzahl und     Schaufelwinkel    den Druck  und die Fördermenge in weitesten Grenzen dem Be  darf     raschestens    anzupassen und dabei gleichzeitig       Pumpstösse    mit Sicherheit zu vermeiden, soll durch die  vorliegende     Erfindung    befriedigend gelöst werden, wo  bei festgestellt sei, dass die Stellglieder zur Drehzahl  verstellung, Schaufelverstellung und     Ausblaseregelung     je für sich bekannt sind.

   Das Grundprinzip der     Erfin-          dun-    besteht darin, dass der gesamte Regelbereich  durch Kopplung der Stellglieder in drei     nacheinander     zur Wirkung kommende Regelbereiche unterteilt ist,  nämlich:  I einen ersten Bereich, der allein durch Änderung  der Drehzahl bzw. der Energiezufuhr zur Antriebs  maschine bestimmt ist.  



  In diesem Bereich wird zum Beispiel bei Turbinen  betrieb als Stellglied zur Anpassung des Druckes an  der Förderstrom nur das     Dampfeinlassventil    4 betätigt.  Dieser Arbeitsbereich reiner Drehzahlregelung wird  nicht bis zur     Drehzahlpumpgrenze        b",."        bzw.        amax    für  volle Schaufelöffnung geführt, sondern bis zu einer  Grenzkurve f rechts von     a",        ,,    deren Bestimmung im  folgenden erläutert wird;

    <B>11</B> einen     zweiten    Bereich, in welchem jedem     End-          druck    des Verdichters eine angenähert konstante  Drehzahl zugeordnet ist und in welchem die Strömung  des zu verdichtenden Mittels durch Verstellen von       Leit-    oder Laufschaufeln beeinflusst wird.  



  In diesem Bereich arbeitet der Verdichter mit  einer jedem Enddruck angenähert konstant zugeord  neten Drehzahl, während als Stellglied zur Anpassung  des Druckes an den jeweiligen Förderstromverbrauch  nur die Schaufelverstellung druckabhängig     geregeit     wird;  <B>111</B> einen dritten Bereich, in welchem ein Pumpen  des Verdichters durch     Ausblaseregelungbei    konstanter  kleinster     Schaufelöffnung    vermieden     wird,        während     die Drehzahl den im zweiten Bereich festgelegten  Wert behält.

      In diesem Bereich ist die Schaufelstellung kon  stant =     ami",    während die Drehzahl dem Enddruck  konstant zugeordnet ist und die Anpassung des Ver  dichters an den     Förderstrombedarf    durch druck  angängige Betätigung des     Ausblaseventils    6 erfolgt.  



  Die     Grenzkurve    f für den     übergang        zwischen    der  Regelung durch reine Drehzahlverstellung (BI) und  der Regelung durch Schaufelverstellung     (BI,)    wird da  bei zum Beispiel im Punkt D durch denjenigen Druck  auf der einer     bestimmten    Drehzahl     n1,        n2    oder     n3    zu  geordneten     p-Q-Kennlinie    für volle Schaufelöffnung  bestimmt, bei welchem die     Schaufelöffnungsgrenzen     <I>dl,</I>     d2,

          d3    für die betreffende Drehzahl die     Ausblase-          grenze        ami"    für kleinste     Schaufelöffnung    schneiden,  z. B. im Punkt A,     Fig.    5.  



  Durch dieses     Prir-zip    der unterteilten Arbeits  bereiche zwischen Drehzahlregelung, Schaufelregelung  und     Ausblaseregelung    mit jeweils nur einem Stellglied  wird ein genaues und rasches Arbeiten der Regelung  ohne gegenseitige     Störung    der     einzelnen    Stellglieder  erreicht.  



  Für die praktische     Durchführung    dieses Prinzips  zeigen die     Fig.    6 bis 9 Beispiele.  



       Fig.    6 stellt die Regelung eines Turboverdichters 2  mit Dampfturbinenantrieb 1 für die     Konverteranlage     eines Stahlwerkes dar. Die Aufgabe der Regelung ist  dabei, den Enddruck     pE        in    einer Windleitung für zum  Beispiel drei     Konverter    auf einen Solldruck     PE"        ein-          zuregeln,    der von der     Konverterbühne    aus be  stimmt wird. Dabei soll jeweils der höchste der drei  einstellbaren Solldrücke     massgebend    sein.

   Dies kann  zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass an     eine          Hilfsdruckleitung    mit konstantem Luftdruck     Plli    über  drei Blenden     B1    bis B3 drei Handventile     Hl    . . . an  geschlossen sind, durch deren Betätigung auf der     Kon-          verterbühne    der jeweils an den drei     Konvertern    ge  wünschte Solldruck eingestellt und an den Mano  metern M abgelesen wird.

   Durch die drei Rückschlag  klappen     R1,        R2,        R3    wird erreicht, dass in der Leitung       pE"    nur der höchste der drei eingestellten Solldrücke  herrscht. Dieser Solldruck wird zum Beispiel auf die  eine     Membranseite    des     Hauptdruckreglers    3 geführt,  auf deren Gegenseite der wirkliche Enddruck     pE    steht.

    Dieser Regler 3 betätigt ein Ölventil, das einen Steuer  öldruck     p,1    in bekannter Weise so regelt, dass er nach  Bild 7 abfällt, wenn die Regelabweichung     pE,        s        PE          zunimmt    oder allgemein, wenn der     Enddruck    ab  nimmt.

   Der Steuerdruck     pd    wirkt gemäss     Fig.    6 und       Fig.    7, in welchem der     Druckregler    3 zunächst als       Proportionalregler        angenommen    ist,     gestaffelt    auf fol  gende Teile der Steuerung - entsprechend den vor  her     erläuterten    Arbeitsbereichen BI bis     BIII.     



  1. auf     einen        Umkehrdruckwandler    13 durch ein  mit Hilfe eines federbelasteten Kolbens betätigtes  Steuerventil 13a, das mit steigendem Steuerdruck     p,I     (z. B. für 0  <      p,I     <  1,5 atü) den     Zusatzöldruck        9z     absenkt (z. B. von 5 auf 0 atü) (Arbeitsbereich BI);       1I.    auf den federbelasteten Kolben 8a zur Schau  felverstellung 8 am Verdichter. Bei weiter steigendem      Steueröldruck     p,d    (z.

   B. 1,5  <      p,1     <  3 atü) bewegt der  Kolben 8a (unter Zwischenschaltung eines nicht ge  zeichneten Kraftverstärkers) die Schaufeln in Schliess  stellung bis zur kleinsten Öffnung     a,"1"    (Arbeits  bereich     BIl);          III.    auf das     Ausblaseventil    6, dessen Hub     hs    bei  weiter steigendem Steuerdruck     p,1    (z. B. 3,0  <      p,1     <   4,5 atü) von der Schliessstellung aus zunimmt (Arbeits  bereich     Blll).     



  Die     Frischdampfzufuhr    zur     Turbine    wird durch  die federhydraulische Betätigung der Frischdampfven  tile 4 vom Drehzahlregler 10 aus geregelt, der in  bekannter Weise bei steigender Drehzahl durch     öff-          nen    des Ölabflusses hinter einer Blende den Steuer  öldruck     p..    absenkt. Der Sollwert der     Drehzahl    wird  in an sich bekannter Weise durch eine     Verstellbüchse     <B>11</B> verstellt, wobei jeder Stellung der Büchse 11 eine       annähernd    konstante     Drehzahl    entspricht.

   Diese  Büchse 11 ist mit einem Stufenkolben versehen, der  zwei Wirkflächen hat, auf welche getrennt zwei     Öl-          drücke    entgegen der Kraft der Gegenfeder einwirken,  nämlich der Öldruck     p"",.,    zur Grundeinstellung des  Sollwertes der Drehzahl n und     ferner    der Zusatz  öldruck     pZ.     



  Der Druck     p.",    ; wird mit Hilfe eines     Zuordnungs-          druckwandlers    12 so eingestellt, dass jedem Sollwert       p,_,,    eine bestimmte     Grundsolldrehzahl        n,.,    zugeord  net ist, solange der Zusatzöldruck     pZ    = 0 ist.

   Diese  Zuordnung geschieht mit Hilfe des Steuerwandlers 12  und der Feder unter der Büchse 11, unter     Berück-          sichtigung    der Hubcharakteristik des Drehzahlreglers  10, und zwar so, dass zum Beispiel nach     Fig.    5 einem  Druck     p.    , =     p1    gerade etwa diejenige     Grundsoll-          Drehzahl        n,    zugeordnet ist, bei welcher bei kleinster  Schaufelöffnung a ",i" der Druck     p1    gerade noch mit  Sicherheit     pumpfrei    erreicht wird.

   Dies ist in     Fig.    5  zum Beispiel der     Fall    im Punkt A, welcher dicht  neben dem Schnitt der     Drehzahlpumpgrenze        a",i"    für  kleinste Schaufelöffnung     a",i"    mit der Linie     p1    =     const.          liegt.     



  Der auf die zweite     Wirkfläche    der Büchse 11 wir  kende Zusatzöldruck     p,    wird, wie unter I     beschrieben.,     im     Umkehrdruckwandler    13 zum Beispiel von 5 auf       etwa    0 atü abgesenkt, wenn gleichzeitig der Steuer  druck     p,1    zum Beispiel von 0 auf 1,5 atü zunimmt.  



  Die weitere Wirkungsweise ist folgende: Bei Voll  betrieb aller drei Konverter arbeitet der Verdichter in  Punkt C,     Fig.    5, mit voller     Leitschaufelöffnung    a und  höchster     Drehzahl        n>        n1,    die durch untere Hub  begrenzung der Büchse 11 eingestellt werden kann.  Dabei ist<I>p</I>     d    0,     p-   <I>p</I>     ",a\    (Bereich     BI).     



  Wird ein Konverter abgestellt oder gedrosselt, je  doch bei gleichbleibendem     Solldruck        pr,"    so wird mit  zunächst leicht ansteigendem     Istdruck        p.    der Öldruck       p,,    durch den     Druckregler    3 vom     Wert    0 aus gestei  gert     (Fig.    6 und 7). Dabei senkt der     Umkehrdruck-          wandler    13 den Druck     p"    ab, und die Büchse 11 ver  schiebt sich im Sinne abnehmender     Drehzahl    (in der  Zeichnung nach oben), bis bei     p5,    = 0 die Grundsoll  drehzahl (z.

   B.     n,,        s    =     n,)        erreicht    ist (s. Punkt D,         Fig.    5). Diese     Grundsolldrehzahl    ist dabei eingestellt  durch den auf die zweite Wirkfläche der Büchse 11  wirkenden Druck der seinerseits wie erläutert  über den     Zuordnungsdruckwandler    12 vom     eingesteU-          ten    Solldruck     pL"    abhängt.

   Wird zum Beispiel durch  Drosseln oder Abstellen des zweiten Konverters der  Luftverbrauch bei gleichbleibendem Solldruck     pl,.    ,  weiter     vermindert,    so schliesst der     Kraftkolben    8a,  dessen Feder entsprechend vorgespannt ist, unter dem  Einfluss des mit steigendem Enddruck     p"    ansteigenden  Steuerdruckes     p,1    > 1,5 atü die Leitschaufeln 8 vom  Höchstwert     a","-,    aus so weit, als zur Aufrechterhal  tung des Enddruckes     pr    notwendig ist (Arbeitsbereich       Bll).     



  Die Schaufeln werden im Grenzfall nicht vollstän  dig, sondern nur bis     zu    einem Kleinstwert a ",i" ver  stellt, der zum Beispiel durch     Hubbegrenzung    am  Kolben     8a    festgelegt werden kann. Dieser Wert wird  zum Beispiel in Punkt A nach     Fig.    5 erreicht. Steigt  bei weiterer Verminderung des Luftverbrauchs der  Enddruck     pr    - und damit der Steueröldruck     p,l      noch weiter an (z.

   B.     p,,    > 3,0 atü, Arbeitsbereich       Blll),    so öffnet das     Ausblaseventil    6 entsprechend der       Vorspannung    und Kennlinie seiner     Kraftkolbenfeder.     Sein Hub     h.        (Fig.    7) erreicht den     Höchstwert    bei zum  Beispiel     p,,."    " - 4,5 atü. Ist das Ventil 6 so bemes  sen, dass es bei vollem Hub beim Druck     p,    mindestens  den Strom entsprechend Punkt A durchlässt, so kann  die Anlage bei vollem Druck     pL    automatisch pump  frei bis zum Luftverbrauch 0 herunter betrieben wer  den.  



  Auch bei Verstellung des (bisher als konstant an  genommen) Sollwertes     pL,    wirkt die Regelung sinn  gemäss richtig.  



  Wird dieser Wert zum Beispiel von der     Konver-          terbühne    aus plötzlich     erniedrigt,    so ist der     Istdruck          pr,    zunächst zu gross; der Regler 3 erhöht dann den  Druck     p,1,    und die     Drehzahl    wird abgesenkt auf den  dem neuen Wert     pr,        ,2    zugeordneten Wert     n..    Vor  übergehend können dabei auch die Schaufeln 8 schlie  ssen und das     Ausblaseventil    6 öffnen, was zur raschen  Verminderung von     p,    sinngemäss richtig ist.

   Ist der  neue Solldruck     p""",    im Netz erreicht, so schliesst das  Ventil 6 und öffnen die Schaufeln 8 und gegebenen  falls wird auch die Drehzahl wieder etwas erhöht,  wenn der neue Betriebspunkt im Arbeitsbereich     BI          liegt.    Umgekehrt wird bei rascher Erhöhung des Soll  druckes     pl;,.,    die Drehzahl vorübergehend stark erhöht,  gegebenenfalls bis zum Grenzwert     n",,",    und gleich  zeitig werden die Schaufeln voll geöffnet. Hierdurch  wird' das Netz sehr rasch auf den erhöhten Solldruck  aufgefüllt und die     Stellzeit    entsprechend niedrig ge  halten.  



  Es hat sich gezeigt, dass mit dieser Regelung, deren  Einzelausführung zum Beispiel durch     Ersatz    von hy  draulischen Steuermitteln durch pneumatische oder  elektrische beliebig variiert werden kann, die Anfor  derungen an einen     pumpfreien    Betrieb bei raschesten  Änderungen von     Luftverbrauch    und Solldruck in voll  kommener Weise erfüllt werden.      In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann  auch erreicht werden, dass im Bereich     B,1,    in welchem  nach der bisherigen Darstellung im wesentlichen nur  die Leitschaufeln als Stellglied der Regelung benutzt  werden, die Drehzahl nicht mehr genau konstant auf  dem Wert der     Grundsolldrehzahl    n",     gehalten    wird.

    In geringem Umfang     steigt    die Drehzahl ohnehin auch  bei festgehaltener     Drehzahlverstellbüchse    11 bei ab  nehmendem Luftverbrauch dadurch, dass mit diesem  auch ein kleinerer Leistungsbedarf verbunden ist. Da  der Drehzahlregler üblicherweise als Proportional  regler ausgeführt ist, steigt die Drehzahl bei abneh  mender Belastung entsprechend dem Ungleichförmig  keitsgrad des Drehzahlreglers 10.  



  Dies ist an sich     anzustreben    in Anbetracht der  obenerwähnten Tatsache, dass nach     Fig.    2, 4 und 8  die     Schaufelpumpgrenzen        cl,        c2    und     c,    für jeweils  konstante Drehzahlen<I>nj,</I>     n.    und     n"    nach links abfal  len. Es ist daher wünschenswert, im Bereich     BI,    der  Schaufelverstellung die Drehzahl mit abnehmender  Fördermenge ein wenig zu erhöhen.  



  Zusätzlich kann man in diesem Bereich noch einen  weiteren Korrekturimpuls auf die Drehzahl geben in  dem Sinne, dass zum Beispiel von einem     bestimmten     Winkel ä' an - entsprechend einem zugehörigen  Steuerdruck     p,I"    - bei weiterer Schliessbewegung der       Schaufeln    die Drehzahl wieder erhöht wird.

   Dies kann  zum Beispiel dadurch erreicht werden, dass man nach       Fig.    6a mit dem     Steuerwandler    13 ausser dem nor  malen     Abflussventil    13a, dessen Steuerkante mit zu  nehmendem Steuerdruck     p,1    öffnet, ein     zweites    Ab  flussventil 13b verbindet, das dem Ventil 13a     vor-          oder    nachgeschaltet ist und dessen Steuerkante ober  halb des einstellbaren Druckes     p,

  I"    entsprechend einem  Schaufelwinkel ä' den     Ölabfluss    aus dem     Zusatzdruck-          system        p"    wieder schliesst und damit diesen     Druck     und die Drehzahl wieder erhöht. Durch die einstell  bare obere Hubbegrenzung 13c des     Wandlers    13  kann erreicht werden, dass diese Drehzahlerhöhung  nur in einem Teilgebiet des Arbeitsbereichs BI, statt  findet und beim Übergang in den Bereich     BIII    wieder  aufhört.

   Durch diese zusätzliche Drehzahlerhöhung im  Bereich kleiner Schaufelöffnungen kann eine weitere  Verschiebung des Arbeitsbereichs     BIII    der Schaufel  regelung nach links     (Fig.    5) erreicht - und damit die  Wirtschaftlichkeit erhöht werden. Es kann dann auch  zum Beispiel der Drehzahl     n1    ein höherer Solldruck     p1     zugeordnet werden, wodurch der Wirkungsgrad im  Bereich grosser und mittlerer     Schaufelöffnungen     gleichfalls verbessert werden kann. Diese zusätzliche  Beeinflussung der Drehzahl im Bereich kleiner Schau  felöffnungen kann auch auf andere Weise, z.

   B. durch  ein besonderes Steuerventil mit federbelastetem     Öl-          kolben,    erreicht werden, das, abhängig vom Steuer  öldruck     p,1,    auf den Zusatzöldruck     p,    oder auf den  Öldruck     p"""    in dem vorher erläuterten Bereich im  Sinne einer Drehzahlerhöhung einwirkt.  



       Ferner    kann der Sollwert des Enddruckes     pE,        s     auch eine     andere    Grössenordnung haben als der Ist  druck     p..    Dann müssen die Wirkflächen am Regler 3    oder, z. B. bei     Verwendung    von     Strahlrohrreglern,    die       Hebelarme    für Soll- und     Istwert    entsprechend angegli  chen werden. Die den Sollwert     pE,    ,     vermittelnde     Grösse kann zum Beispiel auch ein Öldruck oder eine  elektrische Grösse sein.  



  Man kann auch den Sollwert     pE,        g    benutzen als  Ausgangsgrösse für einen weiteren     Regler,    z. B. für  die     obenerwähnte    Regelung auf     konstanten        Nutzför-          derstrom.    Ein Beispiel für eine solche Regelung ist in       Fig.    6b als Variante zu     Fig.    6 dargestellt.

   Hier wird  der Solldruck     p'"        s    über eine Blende mit an das       Hauptölsystem    angeschlossen und entweder bei ge  schlossenem Ventil 16b     mit        Hilfe    des Handventils 16a  jeweils von Hand eingestellt (was der vorher beschrie  benen Betriebsweise entsprechen     würde),    oder aber  bei offenem Ventil 16b als Ausgangsgrösse eines     För-          derstromreglers    15 geregelt.

   Dieser ist     in        Fig.    6b bei  spielsweise als     Differenzdruckregler    dargestellt, der an  eine     Messdüse    14 in der     Nutzluftleitung        angeschlossen     ist und vom     Differenzdruck        dpQ    beeinflusst wird, der  seinerseits sich quadratisch mit dem Nutzstrom     Q"     und umgekehrt proportional zu     @pE    ändert.

   Der Ein  fluss des     Enddruckes        pE    kann dabei nötigenfalls durch  entsprechend steife     Gegenfedern    im Regler 15 oder  durch andere bekannte Mittel kompensiert werden, so       dass    die Regelung im     p-Q-Schaubild    nach     Fig.    8 an  genähert längs der     Vertikalen        q1    entsprechend dem  eingestellten Sollwert     Q1        erfolgt.    Dieser Sollwert kann  durch Federverstellung am Regler 15 eingestellt wer  den.

   Nimmt der Förderstrom Q und damit     dpQ    ab, so  schliesst der Regler 15 das mit ihm gekuppelte     Öl-          ventil    und erhöht damit den     Sollöldruck        p'E,        S,    der  seinerseits in der     vorher    beschriebenen Weise die Soll  drehzahl erhöht.    Aus     Fig.    8 ist die Arbeitsweise zum Beispiel eines       Hochofengebläses    bei Regelung auf konstanten För  derstrom längs der Linie     q1    zu entnehmen.

   Die Be  triebsbereiche BI, BI, und     BIu    entsprechen, wie durch       Schraffur    gekennzeichnet, ebenso wie in     Fig.    5 der  gegebenen Beschreibung.  



  Ein Betriebspunkt     P3    möge zunächst im Arbeits  gebiet BI auf der     p-Q-Kennlinie    für voll geöffnete       Schaufeln    und     Drehzahl        n3    liegen. Dieser Betriebs  punkt entspricht sehr     leichtem    Ofengang, das heisst       grossen    Öffnungsquerschnitten des Hochofens und sei  ner Füllung. Wenn der Ofengang schwerer wird, das       heisst,    wenn     diese    Querschnitte sich verengen, so müsste  der Enddruck     pp    bei gleicher Fördermenge Q zum  Beispiel bis zum     Punkt        P2    erhöht werden.

   Dabei  nimmt zunächst der     Differenzdruck        dpQ    etwas ab; da  durch erhöht der Regler 15 den Sollöldruck     p'E,        S,    und  gleichzeitig erhöht auch der     Zuordnungs-Steuerwand-          ler    12, abhängig vom Solldruck     pF,        s,    den Druck     p."",     zur Einstellung der     Grundsolldrehzahl        n"9    zum Bei  spiel auf     p",        1,        ,,    2.

   Der steigende Solldruck     p'",    ver  mindert aber auch gleichzeitig über den Hauptdruck  regler 3 den Steueröldruck     pl.    Dadurch     wird    gemäss       Fig.    6 und 7     zunächst    über den     Umkehrdruckwand-          ler    13 der     Zusatzöldruck        p,    erhöht und hierdurch der      Drehzahlregler 10 über seine Büchse 11 zusätzlich im  Sinne steigender Drehzahl beeinflusst, gleichzeitig wer  den aber auch die Schaufeln 8 durch den Kolben 8a  vorübergehend weiter     geöffnet    bzw. ganz offen ge  halten.  



  Diese Bewegungen sind sinngemäss zunächst rich  tig, da sie die gewünschte Erhöhung der Drehzahl und  des     Istdruckes        pF    beschleunigen, wobei das Druck  netz rasch aufgefüllt wird. Wenn nun die Drehzahl auf  den notwendigen     Wert        tz,    gestiegen ist, so würde bei  voller Schaufelöffnung a der Schnittpunkt der     p-Q-          Kennlinie        z    mit der Regellinie     Q1    zu hoch, das heisst  über dem Punkt     P,    liegen.

   Dies wird jetzt vom Haupt  regler 3 verhindert, der bei genügend angestiegenem  Druck     pE    den     Steuerdruck        pd    wieder erhöht. Dadurch  wird zunächst der Zusatzdruck     p"    mit Hilfe des     Um-          kehrdruckwandlers    13 wieder abgesenkt (gegebenen  falls bis auf 0), so dass der Sollwert der     Drehzahl    nur  noch vom     Zuordnungs-Steuerwandler    12 und dem  Druck     p.""    bestimmt wird.

   Weiter werden aber bei  steigendem Steuerdruck     pd    die Leitschaufeln 8 vom  Kraftkolben 8a teilweise geschlossen, bis bei der Dreh  zahl     n.    der richtige Druck p, erreicht ist, der zur Auf  rechterhaltung des Förderstroms Q notwendig ist. Bei  weiterer Erschwerung des Ofenganges kann sich der  Betriebspunkt zum Beispiel bis zum Punkt     P1    und  höher verschieben.  



       Fig.    8     zeigt,    dass, je schwerer der Ofengang ist  und je höher dementsprechend der Druck     pE    sein  muss, um so höher auch die Drehzahl, um so kleiner  aber auch im Bereich BI, der Schaufelwinkel a sein  muss. Werden die Ofenquerschnitte wieder grösser, so  verläuft der Vorgang sinngemäss in umgekehrter Rich  tung. Bei sehr raschen Regelvorgängen, z. B. bei ra  schem Absinken des Gegendruckes bei gleichem För  derstrom, können vorübergehend die Schaufeln 8  bis zum Anschlag geschlossen, und das     Ausblaseven-          til    6     kann    geöffnet werden, was im Sinne möglichst  kleiner Stehzeiten gleichfalls richtig ist.  



  Das Beispiel nach     Fig.    6b zeigt ganz allgemein  die Möglichkeit, durch Überordnung eines weiteren  Reglers 15 über den     Hauptdruckregler    3 eine andere  Grösse als     Hauptregelgrösse    einzusetzen.     Fig.    9 zeigt  eine andere Möglichkeit der sinngemässen Anwen  dung der Grundsätze dieser Erfindung, wobei die  Aufgabe die gleiche sein soll wie nach     F!-.    6b. Ab  weichend davon ist jedoch in     Fig.    9 der Förderstrom  regler 15 dem Druckregler 3 nicht übergeordnet, son  dern über die Handventile 16a und 16b     steuerölseitig     wahlweise parallel geschaltet.

   Bei Regelung auf kon  stanten Enddruck     pE    regelt bei geöffnetem Handventil  <I>16a</I> der     Hauptdruckregler    3, dessen Sollwert in die  sem Fall durch     Vorspannung    einer Gegenfeder mit  tels Handrad 3a eingestellt wird. Die     Drehzahlver-          stellbüchse    11 des Drehzahlreglers 10 hat in diesem  Fall einen     Verstellkolben    mit nur einer     Wirkfläche,     auf die der Druck     p",    5 zur Einstellung der Solldreh  zahl geführt wird.

   Dieser Öldruck<B>p,1.,</B> wird vom     Öl-          ventil    des     Hauptdruckreglers    3 in bekannter Weise  gesteuert, so dass bei zu hohem Enddruck     pE    der    Druck     p"    und dadurch auch die Drehzahl n abge  senkt wird. Der Druckregler 3 kann auch direkt auf  das     Steuerölsystem    PF der Frischdampfventile 4 in  gleichem Sinne einwirken, wobei der Drehzahlregler  10 als oberer Grenzregler eingestellt ist.

   Die     grund-          sätzliche    Aufgabe, im Arbeitsbereich     BII    nach     Fig.    5  oder 8 die Drehzahl angenähert konstant dem     End-          druck        pE    des Verdichters zuzuordnen, übernimmt bei  der Anordnung nach     Fig.9    der     Zuordnungsdruck-          regler    19 zusammen mit dem     Drehzahlmesswerk    17.

    Dies kann zum Beispiel eine     Zentrifugalpumpe    oder  ein in einem Ölring laufender Kamm oder eine     Öl-          kapsel    auf der     Verdichterwelle    sein, von denen ein  Öldruck     p".        i,    erzeugt wird, der sich angenähert qua  dratisch mit der Drehzahl ändert. Dieser Öldruck wird  zum Beispiel auf die untere Seite eines Ölkolbens im       Zuordner    19 geführt, auf dessen Oberseite über eine  Membran mit entsprechend reduzierter Wirkfläche der       Verdichterenddruck        p;;    geführt ist.

   Der     Zuordner    19  betätigt ein Ölventil im Abfluss aus dem     Steueröl-          system        p,1.    Der Steuerdruck     p,,    wird zum Beispiel er  höht, wenn die Drehzahl n und damit der Öldruck       p".        i"    zu klein sind gegenüber     pF.    Der Druck     p,1    be  wirkt in Gleicher Weise wie nach     Fig.    6 ansteigend  zunächst eine Schliessbewegung der Leitschaufeln 8  über den federbelasteten Kraftkolben 8a (z. B. 0,5  <        p,,     <  2,5 atü) (Arbeitsbereich     B,1);    bei -weiterem An  stieg (z.

   B. 2,5<I> < </I>     p,1   <I> <  4,5</I> atü) öffnet das     Ausblase-          ventil    6 (Bereich     BrII).    Der     Zuordner    19 und der  Druck     p;

  1    arbeiten hier also nur in den beiden Arbeits  bereichen BI, und     BlII,    wobei ihr Arbeitsbeginn längs  der Kurve f in     Fig.    5 und 8 dadurch bestimmt ist,  dass der Öldruck     p",        i"    unter dem Ölkolben des Zu  ordners 19 gerade im Gleichgewicht ist mit dem     End-          druck        pj,    über dem Kolben bzw. über der oberen  Membran.  



  Durch     geeignete    Abstufung der beiden Wirkflä  chen im     Zuordner    19 für     p",        1,t    und     pF    und nötigen  falls durch geeignete Abänderung des Wertes     pr,     z.

   B. mit Hilfe einer Blende und eines     Abflussventils     in der Impulsleitung zur     Enddruckmembran,    kann  man die Zuordnung des Druckes     p":    zu     p",        i"    und zu  der Drehzahl n für den     Ansprechbeginn    des     Zuord-          ners    19 so einstellen, dass längs der     Kurve        f    angenä  hert dieselben Wertpaare     pF    und n einander zugeord  net sind wie längs der     Drehzahlausblasegrenze        a",

  1"     für kleinste     Schaufelöffnung        a",1".    Auf diese Weise  kann dieselbe Wirkung der Regelung und Steuerung  erreicht werden wie nach     Fig.    6. Im Arbeitsbereich BI  wird bei Regelung auf konstanten Enddruck     p.    wie  derum nur die Drehzahl vom     Hauptdruckregler    3 über       den-Kraftkolben    11 und den Drehzahlregler 10 oder  durch direkte Einwirkung auf die Frischdampfventile  4 verstellt:

   Sobald mit abnehmendem Förderstromver  brauch und etwas     ansteigendem        Enddruck        pF    die  Drehzahl so weit abgesenkt ist, dass die     Ansprech-          grenze    des     Zuordners    19 gemäss der eingestellten  Kurve     f    erreicht wird,

   beginnt der     Zuordner    19 als       Grenzdruckregler    zunächst die Leitschaufeln 8 zu  schliessen - und bei weiterer Abnahme des Ver-           brauchs    - das     Ausblaseventil    6 zu     öffnen.    Der Zu  ordner 19 ersetzt dabei den     Hauptdruckregler    3 bzw.  kommt diesem zuvor, so dass dieser keinen     Anlass    hat,  den Druck     pE"    bzw.     pr    und damit die Drehzahl     n     zu verstellen. Diese bleibt vielmehr im Arbeitsbereich  des     Zuordners    19 im wesentlichen konstant.

   Um ein  gleichzeitiges oder phasenverschobenes Arbeiten des  Druckreglers 3 und des     Zuordners    19 - und etwa  damit verbundene     Pendelungen    - zu verhindern, ist  es zweckmässig, den Hauptregler 3 als     P-Regler    oder  als     P-I-Regler    mit grossem vorübergehendem     Propor-          tionalitätsbereich    auszuführen, den Regler 19 dagegen  als     I-Regler    oder als     P-I-Regler    mit kleinerem     Propor-          tionalitätsbereich    und kleineren     Stellzeiten.     



  Wahlweise zum Druckregler 3 kann durch Schlie  ssen des Handventils 16a und öffnen des     Ventils   <I>16b</I>  der     Förderstromregler    15 die Hauptregelung überneh  men. Die Wirkungsweise ergibt sich dabei entspre  chend der Beschreibung zu     Fig.    6b und     Fig.    9. Das  Handventil     16e    in     Fig.    9 erlaubt den Betrieb mit rei  ner Drehzahlregelung bei einem einstellbaren Sollwert.  



  Die beschriebenen     Ausführungen    geben nur einige  Beispiele für die Möglichkeiten der Anwendung der  Erfindung. Wenn die Verdichter durch Elektromoto  ren angetrieben werden, so kann     als    Stellglied     für    die  Änderung der Drehzahl der Antriebsmaschine ein ver  änderlicher Widerstand zum Beispiel im Läuferkreis  eines     Asynchronmotors    oder im Erregerkreis eines  Gleichstrommotors benutzt werden. Auch kann, wie  bereits erwähnt, das hier erläuterte hydraulische Sy  stem ganz oder teilweise durch pneumatische oder  elektrische Systeme ersetzt werden.  



  Insbesondere ist die Erfindung nicht auf die     Ver-          stellmöglichkeit    für die Leitschaufeln im zweiten Be  triebsbereich beschränkt, sondern es ist auch an die  gegebenenfalls     zusätzliche    Verstellung der Laufschau  feln vor allem bei     Axialverdichtern    gedacht.



  Device for the automatic control of turbo compressors The operating behavior of turbo compressors can be characterized according to FIG. 1 of the drawing by characteristics in which the pressure p is dependent on the flow rate Q for a constant speed nj, n2, n3 <I>. . . </I> is shown. The promotion runs steadily only up to the limit curve b, z.

   B. for n., == const. up to the surge limit point B2. The curve <I> b </I> connects the surge limit points B of all characteristics n - const. and means speed surge limit.



  Left of b, z. B. at point P, a steady conveyance is only possible if at least the difference A Qb between the consumption flow Qv and the limit flow Q ,, is blown directly through a blow-out or bypass valve or via an expansion turbine.

   In practice, for stable operation, the start of the blow-out must already begin with the somewhat larger flow rate Q, a <I>> </I> Qb, i.e. approximately at point Az, and the slightly larger amount <I> A </I> Q_, to be blown off. The curve <I> a </I> connects the points <I> A </I> for the start of blowing out all characteristics n = const. and let us call the speed blow-out limit. It should run as close as possible to the right of curve b for the lowest possible power consumption.



  In the following, curve a generally represents the response limit for the intervention of a control system to prevent pumping at variable speeds.



  The speed surge limit b - and there with the stable delivery range - can be shifted to the left, that is to say to lower limit delivery flows, by adjusting the guide vanes on the inlet side or on the outlet side of the impellers.



  When reducing the blade angle, z. B. from a to ä or <I> a ", </I> according to FIG. 2, the characteristic lines n1 to na to n, ', n.', N3 <B> ... </B> or . n1 ", n2 '<I>. . . </I> with the pump limit curves b 'and b "shifted.

    Here the curves <I> b = </I> b ", a" <I> b '</I> and <I> b "</I> are the speed pumping limits for each constant blade position a", .. or <I> a 'or ä', </I> while the curves c1, c2 and c3 are the surge limits for constant speeds n1 <I> = </I> n, '<I> = </ I> n, "<I>... </I> or

       n2 <I> = </I> n. ' <I> = </I> n, "<B>...</B> <I> or </I> ns = n3..., But for variable vane positions (guide vane pump limits).



  If a turbo compressor according to FIG. 1 with con constant, z. B. full, blade opening a and operated with ver changeable speed n, so come besides others usually, z. B. according to Fig. 3, fol lowing control options in question: 1. Control to constant final pressure of the Ver poet 2; 2. Regulation on constant flow rate.

      Regulation to constant ultimate pressure is more common. A final pressure regulator 3 acts on control valves 4 of the turbine 1 in such a way that with decreasing consumption, whereby the final pressure has the tendency to rise, the steam valve 4 is throttled and thus the speed is reduced if necessary. The effect of the pressure regulator 3 on the valve 4 can be achieved either by direct action or by adjusting the setpoint of the speed regulator.

   The control then takes place, for example, along the line p1 in FIG. 1. When the operating point reaches the blow-out limit curve a with a greater decrease in consumption, the blow-out regulator 5 begins to open the blow-out valve 6, for example at point A2. The controller 5 acts as a limit current controller based on the measurement of the total flow rate.



  In the operating range to the left of curve a, in which the blow-off valve works, the speed is also constant at constant final pressure. If the final pressure p is essentially always the same during operation, it is sufficient to set the blow-out regulator to a certain limit volume Q, whereas the final pressure p should be set within wider limits during operation, e.g.

   If, for example, be changed between p1 and p2 ", the setpoint of the limit flow controller 5 must be adjusted as a function of pressure, according to curve a, so that the start of response of the limit flow controller is shifted to a lower flow rate at a lower ultimate pressure.

   This pressure-dependent setpoint adjustment is symbolized in FIG. 3 by the influence line guided by a further final pressure-dependent measuring mechanism 7 to the pulse line between the controller 5 and the valve 6. The plus sign means that the setpoint of controller 5 increases as the final pressure rises, and decreases as the final pressure decreases.

   This setpoint adjustment of the limit current regulator 5 by the final pressure can be carried out mechanically, hydraulically, pneumatically or electrically. It can also be achieved within certain limits simply by connecting the flow rate measurement 7 for the controller 5 not on the suction side, but on the pressure side of this Ver poet or before the branch of the blow-out valve 6.

   The curve a for the start of the response of the controller 5 is then approximately a quadratic parabola through the zero point in the p-Q diagram; it does not follow the surge limit curve b completely, but equidistantly in a sufficiently wide operating range with sufficient approximation.



  It is also known to regulate the blow valve 6 by a combination of final pressure and speed pulses sen, for. B. primarily dependent on the final pressure, in such a way that the setpoint of the limit pressure at which the valve 6 begins to open is adjusted depending on the speed of the compressor, with higher speeds corresponding to higher limit pressures.



  Have turbo compressors for variable speed additionally adjustable guide vanes, so it has been customary to make this adjustment of the vanes only by hand depending on the respective flow rate and final pressure, z. B. on the basis of an operating regulation in the form of tables or curves. This is possible and permissible if the work area usually only changes within relatively narrow limits, but only within wider limits either in foreseeable periods of time, e.g. B. at night, at noon, when changing shifts or when one or more large consumers are switched off or switched off, for example, if one or more large consumers, z.

   B. of blast furnaces, chemical or physical apparatus, etc. It is necessary for manual adjustment of the compressor blades, but at least appropriate, according to the shift of the surge limit curve <I> b </I> to <I> b '</I> or <I> b "</I> (Fig. 2) also move the response limits a 'or a" for the blow-out control with a lower limit flow rate so that if the respective speed pumping limit is unexpectedly undershot <I> b' </ I> or <I> b "</I> the blow-off valve opens in good time.



  This setpoint adjustment of the blow-out regulator 5, depending on the blade position, is indicated in FIG. 3 by a further pulse line which is guided from the blade adjusting device 8 to the pulse line of the limit flow regulator 5 to the blow-out valve 6.

      It now seems obvious to carry out an automatic control of the adjustable compressor blades, depending on the useful flow rate, so that at a constant final pressure each flow rate is assigned a certain blade position a, in which pumping is definitely avoided.



  It should be noted here, however, that the vane pumping limits c decrease to the left for each constant speed according to Figures 2 and 5, which means that a lower limit pressure corresponds to a decreasing flow rate.



  If one tries to always open the blades as wide as possible, that is to say to initiate their closing movement only shortly before reaching the pump limit, then for a constant speed, but variable blade openings, the blade opening limits dl, i # " <I> d3, </I> which should be as close as possible below the vane pump limits cl, c2, c3, that is to say they should also fall to the left.

   Analogous to FIG. 2, there are also control curves a "", "<I> a ', </I> a" to a ", i" for each constant blade opening and variable speed, which are as close as possible to the speed Surge limit curves b ",;," <I> b ', b "</I> to 6", i ", but the slope of curves d causes, for example, for constant ultimate pressure an increase in the speed with decreasing flow rate in the range throttled guide vanes.



  In Fig. 4, the curve e shows the course of the rotational speed n when, with a constant final pressure p1, the guide vanes are only adjusted just before the surge limit, for example, depending on the flow rate, i.e. are controlled so that the vane position a 'for each flow rate , a "... corresponding to the intersection of the line p = const. with the control cams <I> a ', </I> d' to a", 1 ".



  In fact, such a flow rate-dependent blade control has also been attempted earlier. The invention is u. a. is based on the knowledge that such a control cannot work satisfactorily because it is in principle unstable. If, according to Fig. 4, for example, the consumption in the network at the final pressure p1 corresponds to point P at the blade opening a, a small decrease in the flow would automatically result in a closing movement of the blades and thus a shift in the characteristic line, for example <I Trigger> ä </I> in direction <I> ä '</I>.

    But since - and this is essential - the pressure p1 is currently constant as a result of the storage capacity of the pressure network, this closing movement of the blades would momentarily cause a further decrease in the flow rate and thereby exert a further impulse to close the blades. until the blades may be completely closed.

         Conversely, with a small increase in consumption at point P, the flow-dependent control would give an unstable impulse until the blades are fully open. You can now stabilize the control process, for example by controlling with interrupted pulses or by special landing closing time of the blades in relation to the time constant of the network; but then with rapid and larger changes in consumption in the network, the blade adjustment u. U.

    too late, so that the blow-off valve would always have to open at times, depending on the flow rate, final pressure and blade position. This is difficult and complicated. On the other hand, an automatic blade adjustment is particularly desirable when the consumption changes rapidly and in size and direction unpredictably within wide limits, so that a timely manual adjustment would not be satisfactory or even uneconomical.

   This applies to a greater extent if not only the flow rate but also the setpoint of the final pressure changes rapidly within wider limits, such as in the case of steel mill blowers, especially when operating several converters whose blowing periods change independently of one another and sometimes overlap, partly peel off.



  The problem of rapidly changing Betriebsver conditions by combined automatic adjustment of speed and blade angle the pressure and flow rate within the broadest limits of the loading must be adjusted as quickly as possible and at the same time to avoid pumping surges with security is to be solved satisfactorily by the present invention, where at It should be noted that the actuators for speed adjustment, blade adjustment and blow-out control are each known per se.

   The basic principle of the invention is that the entire control range is divided into three control ranges that come into effect one after the other by coupling the actuators, namely: I a first range that is determined solely by changing the speed or the energy supply to the drive machine .



  In this area, for example, only the steam inlet valve 4 is actuated as an actuator for adapting the pressure to the flow rate in turbine operation. This working range of pure speed control is not up to the speed surge limit b ",." or amax for full blade opening, but up to a limit curve f to the right of a ", the determination of which is explained in the following;

    <B> 11 </B> a second area, in which an approximately constant speed is assigned to each final pressure of the compressor and in which the flow of the medium to be compressed is influenced by adjusting guide vanes or rotor blades.



  In this area, the compressor works with an approximately constant speed assigned to each final pressure, while only the blade adjustment is regulated as a function of pressure as an actuator to adapt the pressure to the respective flow rate consumption; <B> 111 </B> a third range, in which the compressor is prevented from pumping by means of blowout control with a constant smallest blade opening, while the speed remains at the value specified in the second range.

      In this area, the blade position is constant = ami ", while the speed is constantly assigned to the final pressure and the adjustment of the Ver poet to the flow requirement is carried out by actuation of the blow-off valve 6 that is accessible to pressure.



  The limit curve f for the transition between the regulation by pure speed adjustment (BI) and the regulation by blade adjustment (BI,) is there for example in point D by that pressure on the pQ characteristic curve assigned to a certain speed n1, n2 or n3 intended for full vane opening, at which the vane opening limits <I> dl, </I> d2,

          d3 intersect the blowout limit ami "for the smallest blade opening for the relevant speed, for example at point A, FIG. 5.



  Due to this principle of the subdivided work areas between speed control, blade control and blow-out control with only one actuator each, precise and rapid operation of the control is achieved without mutual interference between the individual actuators.



  For the practical implementation of this principle, FIGS. 6 to 9 show examples.



       6 shows the regulation of a turbo compressor 2 with steam turbine drive 1 for the converter system of a steelworks. The task of the regulation is to regulate the final pressure pE in a wind line for, for example, three converters to a target pressure PE ″, which is provided by the converter platform The highest of the three setpoint pressures that can be set should be decisive.

   This can be achieved, for example, by connecting three manual valves Hl to an auxiliary pressure line with constant air pressure Plli via three orifices B1 to B3. . . are connected, the actuation of which on the converter platform sets the desired pressure on the three converters and reads it on the M pressure gauges.

   The three non-return valves R1, R2, R3 ensure that only the highest of the three set target pressures prevails in the line pE ". This target pressure is, for example, fed to one side of the membrane of the main pressure regulator 3, on the opposite side of which is the real final pressure pE .

    This regulator 3 actuates an oil valve which regulates a control oil pressure p, 1 in a known manner so that it drops as shown in Figure 7 when the control deviation pE, s PE increases or generally when the final pressure decreases.

   The control pressure pd acts according to FIG. 6 and FIG. 7, in which the pressure regulator 3 is initially assumed to be a proportional regulator, staggered on fol lowing parts of the control - corresponding to the previously explained working areas BI to BIII.



  1. to a reversing pressure transducer 13 through a control valve 13a actuated with the aid of a spring-loaded piston, which lowers the additional oil pressure 9z as the control pressure p, I increases (e.g. for 0 <p, I <1.5 atmospheres) (e.g. from 5 to 0 atü) (work area BI); 1I. on the spring-loaded piston 8a for the blade adjustment 8 on the compressor. If the control oil pressure p, d (e.g.

   B. 1.5 <p, 1 <3 atm) the piston 8a moves (with the interposition of a non-ge-signed power amplifier) the blades in the closed position to the smallest opening a, "1" (working area BIl); III. onto the blow-out valve 6, the stroke hs of which increases from the closed position as the control pressure p, 1 continues to rise (e.g. 3.0 <p, 1 <4.5 atmospheres) (working area Bll).



  The live steam supply to the turbine is regulated by the spring hydraulic actuation of the live steam valve 4 from the speed controller 10, which in a known manner lowers the control oil pressure p .. as the speed increases by opening the oil outlet behind an orifice. The setpoint of the speed is adjusted in a manner known per se by an adjusting sleeve 11, each position of the sleeve 11 corresponding to an approximately constant speed.

   This sleeve 11 is provided with a stepped piston which has two active surfaces on which two oil pressures act separately against the force of the counter spring, namely the oil pressure p "",., For the basic setting of the setpoint of the speed n and also the additional oil pressure pZ .



  The pressure p. ",; Is set with the aid of an allocation pressure transducer 12 such that a certain basic target speed n,., Is allocated to each target value p, _ ,, as long as the additional oil pressure pZ = 0.

   This assignment takes place with the aid of the control converter 12 and the spring under the sleeve 11, taking into account the stroke characteristics of the speed controller 10, and in such a way that, for example according to FIG. 5, a pressure p. , = p1 is assigned just about that basic setpoint speed n, at which with the smallest blade opening a ", i" the pressure p1 is just reached with certainty without a pump.

   This is the case in FIG. 5, for example, at point A, which is close to the intersection of the speed surge limit a ", i" for the smallest blade opening a ", i" with the line p1 = const. lies.



  The additional oil pressure p acting on the second active surface of the liner 11 is, as described under I., lowered in the reverse pressure transducer 13, for example from 5 to about 0 atü, if at the same time the control pressure p, 1 for example from 0 to 1.5 atü increases.



  The further mode of operation is as follows: When all three converters are in full operation, the compressor works in point C, Fig. 5, with full guide vane opening a and maximum speed n> n1, which can be set by the lower stroke limitation of the sleeve 11. Here <I> p </I> d is 0, p- <I> p </I> ", a \ (area BI).



  If a converter is switched off or throttled, but with the setpoint pressure pr, ″ constant, the oil pressure p ″ is increased by the pressure regulator 3 from a value of 0 with initially a slight increase in the actual pressure p. (FIGS. 6 and 7) Reversing pressure transducer 13, the pressure p "from, and the sleeve 11 moves ver in the sense of decreasing speed (up in the drawing), until at p5 = 0 the basic target speed (z.

   B. n ,, s = n,) is reached (see point D, Fig. 5). This basic target speed is set by the pressure acting on the second effective surface of the liner 11, which in turn depends, as explained, via the assignment pressure transducer 12 on the set target pressure pL ".

   If, for example, the air consumption is reduced by throttling or switching off the second converter while the setpoint pressure pl ,. , further reduced, the power piston 8a, the spring of which is suitably preloaded, closes the guide vanes 8 from the maximum value a "," -, from so far, under the influence of the control pressure p, 1> 1.5 atü, which increases with the increasing final pressure p " than is necessary to maintain the final pressure pr (working area Bll).



  In the limit, the blades are not completely dig, but only up to a minimum value a ", i" that can be set, for example, by limiting the stroke on the piston 8a. This value is reached, for example, in point A of FIG. If the final pressure pr - and thus the control oil pressure p, l increases even further with a further reduction in air consumption (e.g.

   B. p ,,> 3.0 atü, working range Bll), the blow-out valve 6 opens according to the preload and characteristic of its power piston spring. Its stroke h. (Fig. 7) peaks at, for example, p "." "- 4.5 atm. If the valve 6 is dimensioned so that at full stroke at pressure p, it lets at least the current according to point A through, the system can automatically be operated pump-free down to air consumption 0 at full pressure pL.



  Even if the setpoint pL (previously assumed to be constant) is adjusted, the control works properly.



  If, for example, this value is suddenly lowered from the converter stage, the actual pressure pr is initially too high; the controller 3 then increases the pressure p, 1, and the speed is reduced to the value n assigned to the new value pr,, 2. Before transient, the blades 8 can also close and the blow-off valve 6 open, which leads to a rapid reduction of p, is correct by analogy.

   If the new target pressure p "" "is reached in the network, the valve 6 closes and the blades 8 open and, if necessary, the speed is increased again somewhat if the new operating point is in the working range BI pressure pl;,., the speed is temporarily increased, if necessary up to the limit value n ",,", and at the same time the blades are fully opened. This means that the network is filled very quickly to the increased setpoint pressure and the actuating time is kept correspondingly low .



  It has been shown that with this scheme, the individual version of which can be varied as required, for example by replacing hydraulic control means with pneumatic or electrical ones, the requirements for pump-free operation with the fastest changes in air consumption and target pressure are fully met. In a further embodiment of the invention, it can also be achieved that in area B, 1, in which, according to the previous description, essentially only the guide vanes are used as the control element of the control, the speed is no longer kept exactly constant at the value of the basic target speed n " becomes.

    The speed increases to a small extent in any case, even when the speed adjustment sleeve 11 is held in place, with decreasing air consumption, in that this is also associated with a lower power requirement. Since the speed controller is usually designed as a proportional controller, the speed increases with decreasing load in accordance with the degree of irregularity of the speed controller 10.



  This is to be striven for in view of the above-mentioned fact that according to FIGS. 2, 4 and 8 the vane pump limits cl, c2 and c, for constant rotational speeds <I> nj, </I> n. And n ", respectively, drop to the left It is therefore desirable, in the area BI, of the blade adjustment, to increase the speed a little as the flow rate decreases.



  In addition, a further correction pulse for the speed can be given in this area in the sense that, for example, from a certain angle ä '- corresponding to an associated control pressure p, I "- the speed is increased again with further closing movement of the blades.

   This can be achieved, for example, that according to Fig. 6a with the control converter 13 apart from the normal outflow valve 13a, whose control edge opens with the control pressure p, 1 to be taken, a second outflow valve 13b connects the valve 13a before or is connected downstream and its control edge above the adjustable pressure p,

  I "closes the oil outflow from the additional pressure system p" again according to a blade angle - and thus increases this pressure and the speed again. The adjustable upper stroke limitation 13c of the converter 13 can ensure that this increase in speed only takes place in a sub-area of the working range BI and stops again at the transition to the range BIII.

   As a result of this additional increase in speed in the area of small blade openings, a further shift of the working area BIII of the blade control to the left (FIG. 5) can be achieved - and thus the economy can be increased. A higher setpoint pressure p1 can then also be assigned to the speed n1, for example, whereby the efficiency in the area of large and medium-sized blade openings can also be improved. This additional influencing of the speed in the area of small blade openings can also be used in other ways, for.

   B. can be achieved by a special control valve with spring-loaded oil piston, which, depending on the control oil pressure p, 1, acts on the additional oil pressure p, or on the oil pressure p "" "in the previously explained range in the sense of an increase in speed.



       Furthermore, the setpoint of the final pressure pE, s can also have a different order of magnitude than the actual pressure p .. Then the active areas on the controller 3 or, z. B. when using nozzle regulators, the lever arms for setpoint and actual value are accordingly angegli. The variable conveying the setpoint value pE,, can also be, for example, an oil pressure or an electrical variable.



  The setpoint pE, g can also be used as an output variable for another controller, e.g. B. for the above-mentioned regulation on constant useful flow. An example of such a control is shown in FIG. 6b as a variant of FIG. 6.

   Here, the target pressure p '"s is connected to the main oil system via an orifice and either manually set with the valve 16b closed with the aid of the manual valve 16a (which would correspond to the previously described operating mode), or with the valve 16b open as Output variable of a delivery flow controller 15 regulated.

   This is shown in Fig. 6b as a differential pressure regulator, for example, which is connected to a measuring nozzle 14 in the useful air line and is influenced by the differential pressure dpQ, which in turn changes quadratically with the useful flow Q "and inversely proportional to @pE.

   If necessary, the influence of the final pressure pE can be compensated for by correspondingly stiff counter springs in the controller 15 or by other known means, so that the control in the p-Q diagram according to FIG. 8 takes place approximately along the vertical q1 according to the setpoint Q1 set. This setpoint can be set by adjusting the spring on the controller 15.

   If the delivery flow Q and thus dpQ decreases, the controller 15 closes the oil valve coupled to it and thus increases the target oil pressure p'E, S, which in turn increases the target speed in the manner described above. From Fig. 8, for example, the operation of a blast furnace fan with control on constant För derstrom can be seen along the line q1.

   The operating areas BI, BI, and BIu, as indicated by hatching, correspond to the description given, as in FIG. 5.



  An operating point P3 may initially lie in the work area BI on the p-Q characteristic curve for fully open blades and speed n3. This operating point corresponds to a very easy furnace passage, i.e. large opening cross-sections of the blast furnace and its filling. If the furnace passage becomes heavier, that is, if these cross-sections become narrower, the final pressure pp would have to be increased to point P2, for example, with the same flow rate Q.

   At first the differential pressure dpQ decreases somewhat; as a result, the regulator 15 increases the setpoint oil pressure p'E, S, and at the same time the assignment control converter 12, depending on the setpoint pressure pF, s, also increases the pressure p. "", for setting the basic setpoint speed n "9, for example on p ", 1, ,, 2.

   The increasing setpoint pressure p ′ ″, however, at the same time also reduces the control oil pressure p1 via the main pressure regulator 3. As a result, according to FIGS additionally influenced in the sense of increasing speed, at the same time who but also keep the blades 8 temporarily opened or completely open ge by the piston 8a.



  These movements are initially correct as they accelerate the desired increase in speed and actual pressure pF, with the pressure network being quickly filled. If the speed has now risen to the necessary value tz, the intersection point of the p-Q characteristic curve z with the control line Q1 would be too high, that is to say above point P, when the blade is fully open.

   This is now prevented by the main controller 3, which increases the control pressure pd again when the pressure pE has risen sufficiently. As a result, the additional pressure p "is first reduced again with the aid of the reverse pressure converter 13 (if necessary down to 0), so that the setpoint of the speed is only determined by the assignment control converter 12 and the pressure p." ".

   However, as the control pressure pd rises, the guide vanes 8 are partially closed by the power piston 8a until the correct pressure p, which is necessary to maintain the flow rate Q, is reached at the speed n. If the oven is more difficult, the operating point can shift to point P1 and higher, for example.



       FIG. 8 shows that the heavier the furnace corridor and the higher the pressure pE must be, the higher the speed, but also the smaller the blade angle a must be in the area BI. If the furnace cross-sections become larger again, the process proceeds in the opposite direction. In the case of very rapid control processes, e.g. B. with ra Shem lowering of the back pressure with the same För derstrom, the blades 8 can temporarily closed to the stop, and the blow valve 6 can be opened, which is also correct in terms of the shortest possible downtime.



  The example according to FIG. 6b shows quite generally the possibility of using a different variable as the main controlled variable by superposing a further controller 15 over the main pressure controller 3. Fig. 9 shows another possibility of analogous application of the principles of this invention, the task should be the same as after F! 6b. Deviating from this, however, in FIG. 9 the delivery flow controller 15 is not superordinate to the pressure controller 3, but instead is optionally connected in parallel on the control oil side via the manual valves 16a and 16b.

   When regulating to a constant final pressure pE, the main pressure regulator 3 regulates when the manual valve <I> 16a </I> is open. The speed adjustment sleeve 11 of the speed regulator 10 has in this case an adjustment piston with only one active surface, to which the pressure p ″, 5 is applied to set the set speed.

   This oil pressure <B> p, 1., </B> is controlled in a known manner by the oil valve of the main pressure regulator 3, so that if the final pressure pE is too high, the pressure p ″ and thereby also the speed n ab are reduced. The pressure regulator 3 can also act directly on the control oil system PF of the live steam valves 4 in the same way, with the speed controller 10 being set as the upper limit controller.

   The basic task of assigning the rotational speed approximately constant to the final pressure pE of the compressor in the working area BII according to FIG. 5 or 8 is taken over by the assignment pressure regulator 19 together with the rotational speed measuring mechanism 17 in the arrangement according to FIG.

    This can be, for example, a centrifugal pump or a comb running in an oil ring or an oil capsule on the compressor shaft, which produces an oil pressure p " guided to the lower side of an oil piston in the allocator 19, on the upper side of which the compressor end pressure p ;; is guided via a membrane with a correspondingly reduced effective area.

   The allocator 19 actuates an oil valve in the outflow from the control oil system p, 1. The control pressure p ,, is increased, for example, if the speed n and thus the oil pressure p ". I" are too low compared to pF. The pressure p, 1 acts in the same way as according to FIG. 6, first a closing movement of the guide vanes 8 via the spring-loaded power piston 8a (e.g. 0.5 <p ,, <2.5 atm) (working area B, 1 ); if the increase continues (e.g.

   B. 2.5 <I> <</I> p, 1 <I> <4.5 </I> atü) opens the blow-out valve 6 (area BrII). The allocator 19 and the pressure p;

  1 work here only in the two work areas BI, and BlII, their start of work along the curve f in Fig. 5 and 8 is determined by the fact that the oil pressure p ", i" under the oil piston of the folder 19 is just in equilibrium is with the final pressure pj, above the piston or above the upper diaphragm.



  By appropriately grading the two active surfaces in the allocator 19 for p ″, 1, t and pF and if necessary by appropriately changing the value pr, z.

   B. with the help of a diaphragm and a drain valve in the impulse line to the final pressure membrane, you can set the assignment of the pressure p ": to p", i "and to the speed n for the start of the response of the assigner 19 so that along the curve f approximately the same value pairs pF and n are assigned to one another as along the speed blowout limit a ",

  1 "for smallest blade opening a", 1 ". In this way, the same regulation and control effect can be achieved as according to FIG. 6. In working range BI, when regulation is carried out to constant final pressure p., In turn, only the speed of main pressure regulator 3 is controlled via the -Power piston 11 and the speed controller 10 or adjusted by direct action on the live steam valves 4:

   As soon as the speed of rotation is reduced with decreasing flow consumption and slightly increasing final pressure pF that the response limit of the allocator 19 is reached according to the set curve f,

   As a limit pressure regulator, the allocator 19 begins to close the guide vanes 8 - and when the consumption continues to decrease - to open the blow-out valve 6. The assigner 19 replaces the main pressure regulator 3 or precedes it so that it has no reason to adjust the pressure pE "or pr and thus the speed n. Rather, this remains essentially constant in the operating range of the assigner 19.

   In order to prevent simultaneous or out-of-phase operation of the pressure regulator 3 and the assigner 19 - and any fluctuations associated therewith - it is advisable to design the main regulator 3 as a P regulator or as a PI regulator with a large temporary proportional range, the regulator 19 on the other hand, as an I controller or as a PI controller with a smaller proportional range and shorter positioning times.



  Alternatively to the pressure regulator 3, the delivery flow regulator 15 can take over the main control by closing the manual valve 16a and opening the valve <I> 16b </I>. The mode of operation results in accordance with the description of Fig. 6b and Fig. 9. The manual valve 16e in Fig. 9 allows operation with pure speed control at an adjustable setpoint.



  The embodiments described give only a few examples of the possibilities of using the invention. If the compressors are driven by electric motors, a variable resistor, for example in the rotor circuit of an asynchronous motor or in the exciter circuit of a direct current motor, can be used as an actuator for changing the speed of the drive machine. As already mentioned, the hydraulic system explained here can also be wholly or partially replaced by pneumatic or electrical systems.



  In particular, the invention is not limited to the possibility of adjusting the guide vanes in the second operating range, but rather the possible additional adjustment of the blades, especially in axial compressors, is also intended.

 

Claims (1)

PATENTANSPRUCH Einrichtung zur selbsttätigen Regelung von Turbo verdichtern auf einen einstellbaren konstanten Förder- druck oder auf konstanten Förderstrom, dadurch ge kennzeichnet, dass ausser den Stellgliedern für die Drehzahlregelung (11, 4) und die Ausblaseregelung (6) noch ein Glied (8) zum selbsttätigen Verstellen von Leit- oder Laufschaufeln vorgesehen und der ge samte Regelbereich durch Kopplung der Stellglieder (11, 6, 8) in drei nacheinander zur Wirkung kom mende Regelbereiche unterteilt ist, nämlich einen er sten Bereich, der allein durch Änderungen der Dreh zahl bzw. PATENT CLAIM Device for the automatic control of turbo compressors to an adjustable constant delivery pressure or to a constant delivery flow, characterized in that in addition to the actuators for the speed control (11, 4) and the blowout control (6), another element (8) for automatic Adjustment of guide vanes or blades is provided and the entire control range is divided by coupling the actuators (11, 6, 8) into three control areas that come into effect one after the other, namely a first area that can only be determined by changes in the speed or der Energiezufuhr zur Antriebsmaschine bestimmt ist, einen zweiten, in welchem jedem End- druck des Verdichters eine angenähert konstante Drehzahl zugeordnet ist und in welchem die Strömung des zu verdichtenden Mittels durch Verstellen von Leit- oder Laufschaufeln beeinflusst wird, und einen dritten, in welchem ein Pumpen des Verdichters durch Ausblaseregelung bei konstanter, kleinerer Schaufel öffnung vermieden wird, während die Drehzahl den im zweiten Bereich festgelegten Wert beibehält. UNTERANSPRÜCHE 1. the energy supply to the drive machine is determined, a second, in which an approximately constant speed is assigned to each end pressure of the compressor and in which the flow of the medium to be compressed is influenced by adjusting guide or rotor blades, and a third, in which a Pumping of the compressor is avoided by means of blowout regulation with a constant, smaller blade opening, while the speed maintains the value specified in the second range. SUBCLAIMS 1. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die vom Hauptregler (3 bzw. 15) unmittelbar oder mittelbar beeinflussten Stellglieder (11, 8 und 6) zueinander gestaffelte Ansprechwerte besitzen, so dass bei steigendem Steuerdruck (pd) das zweite Stellglied (8) erst zur Wirkung kommt, -wenn die Drehzahl unter dem Einfluss des ersten Stellgliedes (11, 4) einen bestimmten, dem Enddruck (p. ,) Device according to patent claim, characterized in that the actuators (11, 8 and 6) directly or indirectly influenced by the main controller (3 or 15) have staggered response values so that when the control pressure (pd) rises the second actuator (8) only comes into effect, -if the speed under the influence of the first actuator (11, 4) a certain, the final pressure (p.,) des Verdichters annähernd konstant zugeordneten unteren Grenzwert erreicht hat, während das dritte Glied (6) nach dem zweiten in Tätigkeit tritt. 2. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Stellvorrichtung (8) für die Leitschaufeln unter dem Einfluss eines Messwerkes (3, 19) steht, der die Abweichung des Verdichterend- druckes von seinem Sollwert misst, wobei ein gegen über dem jeweiligen Sollwert steigender Verdichter druck die Schaufeln schliesst, of the compressor has reached an approximately constant associated lower limit value, while the third element (6) comes into operation after the second. 2. Device according to claim, characterized in that the adjusting device (8) for the guide vanes is under the influence of a measuring mechanism (3, 19) which measures the deviation of the compressor end pressure from its nominal value, one against the respective nominal value increasing compressor pressure closes the blades, während ein fallender Verdichterdruck sie öffnet. 3. Einrichtung nach Unteranspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausblaseregler (6) unter dem Einfluss des gleichen Messwerkes für den Verdichter- enddruck steht, und zwar derart, dass das Ausblase ventil dann öffnet, while a falling compressor pressure opens them. 3. Device according to dependent claim 2, characterized in that the blow-out regulator (6) is under the influence of the same measuring mechanism for the compressor end pressure, in such a way that the blow-out valve then opens, wenn die Schaufeln bis zum klein sten Schaufelwinkel geschlossen sind und der Ver- dichterenddruck gegenüber seinem Sollwert weiter an steigt- 4. Einrichtung nach Unteranspruch 3 zur Rege lung eines Überdruckverdichters auf jeweils konstan ten, aber einstellbaren Enddruck, dadurch gekenn zeichnet, dass der Sollwert des Verd'ichterenddruckes am Druckregler (3) durch einen an der Verbraucher stelle einstellbaren Hilfsdruck bestimmt ist. 5. when the blades are closed to the smallest blade angle and the compressor end pressure continues to rise compared to its setpoint. 4. Device according to dependent claim 3 for regulating a pressure compressor to constant but adjustable end pressure, characterized in that the setpoint of the Compressor end pressure on the pressure regulator (3) is determined by an auxiliary pressure that can be set at the consumer. 5. Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass die Drehzahl durch eine von dem Enddruck unmittelbar oder mittelbar beeinflusste Drehzahlverstellbüchse (11) am Drehzahlregler (10) verstellt und nach unten jeweils so begrenzt wird, dass eine Grunddrehzahl erhaltenbleibt, die auch bei klein ster Schaufelöffnung die Aufrechterhaltung eines die ser Drehzahl zugeordneten Enddruckes gewährleistet. 6. Device according to patent claim, characterized in that the speed is adjusted by a speed adjustment sleeve (11) on the speed controller (10), which is directly or indirectly influenced by the final pressure, and is limited in each case so that a basic speed is maintained that even with the smallest blade opening Maintaining a final pressure associated with this speed is guaranteed. 6th Einrichtung nach Unteranspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Sollwertverstellung des Dreh zahlreglers vom Enddruck bzw. von einem Hilfsdruck zusätzlich derart beeinflusst wird, dass die Drehzahl bei geschlossenem Ausblaseventil und voller Schaufelöff nung über die Grunddrehzahl hinaus erhöht wird, wenn der Enddruck infolge grossen Bedarfs gegenüber seinem Sollwert abfällt. 7. Device according to dependent claim 5, characterized in that the setpoint adjustment of the speed controller is influenced by the final pressure or by an auxiliary pressure in such a way that the speed with the blow-out valve closed and the blade fully open is increased beyond the basic speed when the final pressure is compared with a high demand falls to its setpoint. 7th Einrichtung nach Unteranspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass zur Verstellung der Drehzahl verstellbüchse in bezug auf den Drehzahlregler (10) ein abgestufter, federbelasteter Kraftkolben (11) mit zwei Wirkflächen vorgesehen ist, dessen eine Wirk fläche unter dem Einfluss eines von dem eingestellten Sollwert des Enddruckes abhängigen Steuerdruckes steht, während die zweite Wirkfläche durch einen vom Druckregler (3) abhängigen Steuerdruck beauf- schlagt wird. B. Device according to dependent claim 6, characterized in that a stepped, spring-loaded power piston (11) with two active surfaces is provided for adjusting the speed adjusting sleeve in relation to the speed controller (10), one of which is active surface under the influence of one of the set target values of the final pressure dependent control pressure, while the second effective area is acted upon by a control pressure dependent on the pressure regulator (3). B. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des auf die erste Wirkfläche des Kraftkolbens (11) wirkenden Steuer druckes ein Druckwandler (12) vorgesehen ist, der den Steuerdruck derart beeinflusst, dass jedem Sollend druck ein unterer Grundsollwert der Drehzahl zu geordnet ist. Device according to dependent claim 7, characterized in that a pressure transducer (12) is provided to regulate the control pressure acting on the first effective surface of the power piston (11), which pressure transducer influences the control pressure in such a way that a lower basic setpoint of the speed is assigned to each setpoint pressure . 9. Einrichtung nach Unteranspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass zur Regelung des auf die zweite Wirkfläche des Kraftkolbens (11) einwirkenden Steuer druckes ein Umkehrdruckwandler (13) vorgesehen ist, mit dessen Hilfe bei unter den Sollwert fallendem Enddruck und voll geöffneten Schaufeln die Drehzahl des Verdichters über die eingestellte Grunddrehzahl hinaus in dem jeweils erforderlichen Umfange erhöht wird. 10. 9. Device according to dependent claim 7, characterized in that to regulate the control pressure acting on the second active surface of the power piston (11), a reversing pressure transducer (13) is provided, with the help of which the speed of the final pressure falling below the target value and fully open blades Compressor is increased beyond the set base speed to the required extent. 10. Einrichtung nach Unteranspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlregler (10) in dem zweiten Regelbereich einem zusätzlichen Korrektur einfluss unterworfen ist, der bei Kleinerwerden der Schaufelöffnung die Grunddrehzahl erhöht, so dass der Einfluss des Abfallens der Leitschaufel-Pump- grenze (c) bei Verringerung der Schaufelöffnung im wesentlichen ausgeglichen wird. 11. Device according to dependent claim 9, characterized in that the speed controller (10) is subject to an additional correction influence in the second control range, which increases the basic speed as the blade opening becomes smaller, so that the influence of the drop in the guide blade surge limit (c) at Reduction in the blade opening is substantially compensated for. 11. Einrichtung nach Unteranspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erzielung des Korrekturein flusses mit dem Umkehrdruckwandler (13) ein zusätz liches Steuerventil (13b) verbunden ist, welches im Bereich kleinerer Schaufelöffnung den Steuerdruck (p,) erhöht. 12. Device according to dependent claim 10, characterized in that an additional control valve (13b) is connected to the reverse pressure transducer (13) to achieve the corrective influence, which increases the control pressure (p,) in the area of the smaller blade opening. 12. Einrichtung nach Unteranspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass als Koppelgrössen zwischen den drei Stellgliedern (4, 6, 8) ein durch den Druckregler (3) beeinflusster Steuerdruck dient, dessen verfügbarer Druckbereich in drei angenähert gleiche Teilbereiche aufgeteilt ist, wobei jedem Teilbereich einer der drei Regelbereiche zugeordnet ist. 13. Einrichtung nach Patentanspruch zur Rege lung auf konstanten Förderstrom, dadurch gekenn zeichnet, dass der Förderstromregler (15) dem Druck regler (3) übergeordnet ist, indem er dessen Sollwert, abhängig von der Regelabweichung der Regelgrösse, verstellt. 14. Device according to dependent claim 11, characterized in that a control pressure influenced by the pressure regulator (3) serves as coupling variables between the three actuators (4, 6, 8), the available pressure range of which is divided into three approximately equal sub-areas, with each sub-area one of the three Control ranges is assigned. 13. Device according to patent claim for Rege ment to constant flow, characterized in that the flow regulator (15) is superordinate to the pressure regulator (3) by adjusting its setpoint depending on the control deviation of the controlled variable. 14th Einrichtung nach Patentanspruch, dadurch ge kennzeichnet, dass der Hauptregler (3 oder 15) die Drehzahl des Verdichters über den ganzen Regel bereich beeinflusst, während ein zusätzlicher selbstän diger Druckregler (19) vorgesehen ist, der die Schau feln bis zur geringsten Schaufelöffnung verstellt und dann das Ausblaseventil öffnet. 15. Einrichtung nach Unteranspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass der Sollwert des zusätzlichen Druckreglers (19) in Abhängigkeit von der jeweiligen Drehzahl steuerbar ist. 16. Einrichtung nach Unteranspruch 15, dadurch gekennzeichnet, dass zur Steuerung des Sollwertes des zusätzlichen Druckreglers (19) ein Drehzahlmesswerk, z. Device according to patent claim, characterized in that the main controller (3 or 15) influences the speed of the compressor over the entire control range, while an additional independent pressure controller (19) is provided, which adjusts the blades to the smallest blade opening and then the blow-off valve opens. 15. Device according to dependent claim 14, characterized in that the setpoint value of the additional pressure regulator (19) can be controlled as a function of the respective speed. 16. Device according to dependent claim 15, characterized in that for controlling the setpoint of the additional pressure regulator (19) a speed measuring mechanism, for. B. eine Zentrifugalpumpe (17), vorgesehen ist. 17. Einrichtung nach Unteransprüchen 14 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass der zusätzliche Druck regler (19) einen kleineren Proportionalbereich und kleinere Stellzeiten besitzt als der Hauptregler (3), wo bei der Zusatzregler (19) die Druckregelung über nimmt, sobald die dem jeweiligen Enddruck zugeord nete Mindestdrehzahl unterschritten wird. B. a centrifugal pump (17) is provided. 17. Device according to dependent claims 14 to 16, characterized in that the additional pressure regulator (19) has a smaller proportional range and smaller actuating times than the main regulator (3), where the additional regulator (19) takes over the pressure control as soon as the respective Final pressure assigned minimum speed is not reached.
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