CH645436A5

CH645436A5 - Verfahren zum betrieb eines turboverdichters.

Info

Publication number: CH645436A5
Application number: CH600879A
Authority: CH
Inventors: Wilfried Blotenberg
Original assignee: Gutehoffnungshuette Sterkrade
Priority date: 1978-06-27
Filing date: 1979-06-27
Publication date: 1984-09-28
Also published as: BR7904099A; GB2064164B; NL183048C; JPS5510092A; DE2828124C2; NL7905016A; FR2429913A1; IT7923923A0; IT1125376B; US4298310A; FR2429913B1; DE2828124A1; GB2064164A; BE877261A; NL183048B; SU1041043A3

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 bzw. 3.

Derartige Pumpgrenzregelungen wurden bereits unter Verwendung von mechanisch-hydraulischen Reglern vorgenommen. Trotz hohen gerätetechnischen Aufwands ist es bei den bekannten Regelungen jedoch nicht möglich, die Abblaslinie exakt nachzubilden, um ein Pumpen sicher zu verhindern. Ein weiterer Nachteil liegt in dem hohen Wartungsaufwand und der erheblichen Störanfälligkeit dieser mechanisch-hydraulischen Regeleinrichtungen.

Es ist auch bereits bekannt, eine elektronische Pumpgrenzregelung einzusetzen, siehe Mitteilung 542 der Wärmestelle des Vereins deutscher Eisenhüttenleute. Die Pumpgrenzregelung an Verdichtern mit Leitschaufelverstellung ist dabei ähnlich der von Verdichtern mit Drosselverstellung aufgebaut, wobei allerdings der Unterschied besteht, dass wegen der nichtlinearen Pumpgrenzkurve ein Funktionsgeber zur Bildung der Führungsgrösse des Pumpgrenzreglers vorgesehen ist.

Als nachteilig hat sich bei diesen bekannten Regelungen gezeigt, dass unter bestimmten Betriebsbedingungen, z. B. bei einem Steuereingriff von Hand in die Regelung und bei starken Druckschwankungen das Pumpen des Verdichters nicht sicher genug verhindert werden kann.

Es ist weiterhin bereits aus der deutschen Offenlegungsschrift 2 623 899 bekannt, eine elektronische Pumpgrenzregelung einzusetzen, bei welcher die von den Verdichter-Durchfluss-Istwerten abhängige Regeldifferenz des die Abblasventile verstellenden Pumpgrenzreglers nichtlinear verstärkt wird, derart, dass die Verstärkung erhöht wird, wenn die Regeldifferenz negativ wird, d.h. wenn sich der Betriebspunkt des Verdichters in den unzulässigen Bereich jenseits der Abblaslinie bewegt. Weiterhin ist hier eine Extremwertauswahl dem Regler vorgeschaltet, welche die grösste Regelabweichung, nämlich die eigentliche Regelabweichung oder die Differenz zwischen Reglerausgang und Handsteuerbefehl berücksichtigt.

Bei dieser sehr gut arbeitenden Regelung ist allerdings nachteilig, dass die Änderungsgeschwindigkeit des Verdichter-Durch-fluss-Istwerts nicht berücksichtigt werden kann bzw. dass nicht berücksichtigt werden kann, wie schnell Istwert-Ab weichung grösser oder kleiner wird. Praktisch bedeutet das, dass unabhängig von dem Betriebszustand die Abblaslinie konstant eingestellt bleibt.

Es ist dementsprechend Aufgabe der Erfindung bei Turboverdichtern eine verbesserte Vermeidung des Pumpens zu erreichen, wobei die Abblaslinie einerseits aus Gründen des Wirkungsgrades so nahe wie möglich an der Pumpgrenzlinie liegen und andererseits ihre Lage entsprechend den Änderungen des Istwertes verschieblich sein soll. Der Aufwand für die Regelungseinrichtung soll möglichst gering sein, sie soll sich weitgehend aus handelsüblichen Schaltelementen aufbauen lassen.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäss mit einem Verfahren der eingangs genannten Art gelöst, das durch die im kennzeichnenden Teil des Patentanspruches 1 angegebenen Merkmalen gekennzeichnet ist. Weiter kann diese Aufgabe mit einem Verfahren gemäss dem Patentanspruch 3 gelöst werden.

Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der Erfindung anhand von Zeichnungen näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 das Schema einer herkömmlichen Regelung mit der Möglichkeit einer manuellen Beeinflussung,

Fig. 2 das Regelschema gemäss der Erfindung, ebenfalls mit der Möglichkeit manueller Beeinflussung und

Fig. 3 das Regelschema gemäss der Erfindung für ausschliesslich automatischen Betrieb.

Gemäss Figur 1 wird bei der bekannten Regelung die Differenz zwischen Sollwert und Istwert (Regelabweichung) ausserhalb eines Reglers 1 gebildet.

Zur Handverstellung eines nicht dargestellten Ventils durch den Regler 1 wird eine zweite fiktive «Regelabweichung» als Differenz zwischen einem Handsteuersignalgeber 2 und dem Reglerausgang gebildet. Diese beiden Signale werden über eine Maximalauswahlvorrichtung 3 auf den Regler 1 geschaltet (siehe Figuri).

Diese Maximalauswahlvorrichtung 3 wählt jeweils die Regelabweichung mit dem positivsten Signal aus und schaltet es auf denReglerl. Dies ist dasjenige Signal, das das Ventil am schnellsten öffnet oder am langsamsten schliesst. Das Ventil wird so lange verfahren, bis das positivste an die Maximalauswahlvorrichtung 3 angelegte Signal null ist. Hierdurch ist es möglich, das Ventil durch eine positive Regelabweichung weiter zu öffnen, als es vom Sollwert her vorgegeben ist.

Demgegenüber weist die Regelung nach der Erfindung (Fig. 2 und 3) zusätzlich Glieder 4 und 5 zur Berücksichtigung einer eine Verschiebung des Arbeitspunktes des Turboverdichters bewirkende Zeitkomponente auf, die sich wie folgt auswirkt:

Bei einer Verschiebung des Verdichterarbeitspunktes auf die Abblaslinie zu nimmt der Verdichter-Durchfluss-Istwert ab, es ändert sich das Differenzsignal Xd zwischen dem Sollwert und dem Istwert in positiver Richtung. Der Sollwert wird von einem Funktionsgeber 10 erzeugt. Das in einer Subtrahierstelle 7 gebildete Differenzsignal xd wird in einem Multiplizierglied 4 mit einer festen Grösse, vorzugsweise 2, multipliziert und direkt sowie durch das Verzögerungsglied 5 verzögert und auf eine Subtrahierstelle 6 gegeben. Das Signal xa" am Ausgang der Subtrahierstelle 6 wird damit positiver als das Signal xd. Dies ist

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gleichzeitig bedeutend mit einer Verschiebung der Abblaslinie auf den Arbeitspunkt zu. Die Verschiebung ist um so grösser, je schneller sich der Arbeitspunkt auf die Abblaslinie zubewegt.

Wenn sich der Arbeitspunkt von der Abblaslinie weg bewegt, verschiebt sich die Abblaslinie auf die Pumpgrenze zu. Dies ist in den meisten Fällen ohne Einfluss auf die Funktion der Regelung. Wo dies nicht erwünscht ist, kann durch eine zusätzliche parallele Aufschaltung des Signals xd (gestrichelte Schaltungsergänzung in Figur 2) auf die Maximalauswahlvorrichtung 3 dieser Effekt verhindert werden.

Bei Regelungssystemen, bei denen die Regelabweichung extern nicht beeinflusst werden kann, kann das System gemäss Figur 3 aufgebaut werden. Ein Begrenzer 8 bewirkt, dass die Erweiterung nur in einer Richtung wirksam ist. Der vom Funktionsgeber 10 gebildete Sollwert wird mit Hilfe eines Summiergliedes 9 dem Ausgangssignal des Begrenzers 8 hinzugefügt. Das

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Ausgangssignal des Summiergliedes 9 wird dem Regler 1 zugeführt. Ersichtlicherweise ist es durch die Erfidnung erstmalig gelungen, die Geschwindikgeit einer Istwertänderungzu berücksichtigen und damit insbesondere bei starken Störungen ein s sicheres Regeln zu gewährleisten, d.h. auch dann ein Pumpen sicher zu vermeiden. Da nur bekannte, handelsübliche elektronische Bausteine verwendet werden, die Regelung also wirtschaftlich aufbaubar und für den Fachmann leicht beherrschbar ist, kann von einer idealen Lösung der anstehenden Probleme durch io die Erfindung gesprochen werden.

Gemäss Fig. 2 wird das Differenzsignal xd z.B. zweifach verstärkt (x2). Selbstverständlich kann diese Verstärkung auch dadurch ersetzt werden, dass z.B. in dem Parallelzweig das Signal Xd- eine entsprechende Schwächung erfährt. Wesentlich ist in 15 diesem Zusammenhang nur das Verhältnis der sich addierenden Signale.

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2 Seiten Zeichnungen

Claims

645 436 PATENTANSPRÜCHE

1. Verfahren zum Betrieb eines Turboverdichters, bei welchem der Durchfluss oder ein aus dem Durchfluss abgeleitetes Signal und der Förderdruck bzw. das Druckverhältnis kontinuierlich gemessen werden, wobei vor Erreichen der Pumpgrenze beim Erreichen einer zu dieser parallel verlaufenden Abblaslinie durch Öffnen von Abblasventilen sichergestellt wird, dass der Verdichterdurchfluss einen vom Förderdruck abhängigen minimalen Wert nicht unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb eines Reglers (1) ein Differenzsignal (x) aus Sollwert und Istwert des vom Förderdruck abhängigen Verdichter-Durchflusswertes gebildet wird, dass das Differenzsignal einmal direkt und zum anderen über ein Verzögerungsglied (5) verzögert,

einer Subtrahierstelle (6) zugeleitet, dass anschliessend in einer Summierstelle (9) das Ausgangssignal der Subtrahierstelle (6) dem Sollwert hinzugeführt und dass das Ausgangssignal der Summierstelle (9) dem Regler (1) zugeführt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Ausgangssignal der Subtrahierstelle (6) vor der Addition auf den Sollwert einem Begrenzer (8) zugeführt wird.

3. Verfahren zum Betrieb eines Turboverdichters, bei welchem der Durchfluss oder ein aus dem Durchfluss abgeleitetes Signal und der Förderdruck bzw. das Druckverhältnis kontinuierlich gemessen werden, wobei vor Erreichen der Pumpgrenze beim Erreichen einer zu dieser parallel verlaufenden Abblaslinie durch Öffnen von Abblasventilen sichergestellt wird, dass der Verdichterdurchfluss einen vom Förderdruck abhängigen minimalen Wert nicht unterschreitet, dadurch gekennzeichnet, dass ausserhalb eines Reglers (1) ein Differenzsignal (x) aus Sollwert und Istwert des vom Förderdruck abhängigen Verdichter-Durchflusswertes gebildet wird, dass das Differenzsignal (xd) entweder einerseits mit dem Faktor 2 multipliziert und andererseits über ein Verzögerungsglied (5) verzögert oder einerseits direkt und andererseits über ein Verzögerungsglied (5) verzögert und um den Faktor 2 geschwächt einer Subtrahierstelle (6) zugeführt und anschliessend dem Regler (1) über eine Maximalauswahlvorrichtung (3) zugeleitet wird.