CN104160613A - 避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行 - Google Patents

避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行 Download PDF

Info

Publication number
CN104160613A
CN104160613A CN201380012800.9A CN201380012800A CN104160613A CN 104160613 A CN104160613 A CN 104160613A CN 201380012800 A CN201380012800 A CN 201380012800A CN 104160613 A CN104160613 A CN 104160613A
Authority
CN
China
Prior art keywords
compressor bank
compressor
rotating speed
bank
frequency converter
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201380012800.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN104160613B (zh
Inventor
福尔克尔·胡滕
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Siemens AG
Original Assignee
Siemens AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Siemens AG filed Critical Siemens AG
Publication of CN104160613A publication Critical patent/CN104160613A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN104160613B publication Critical patent/CN104160613B/zh
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02—Surge control
    • F04D27/0261—Surge control by varying driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/004—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids by varying driving speed
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D25/00—Pumping installations or systems
    • F04D25/02—Units comprising pumps and their driving means
    • F04D25/06—Units comprising pumps and their driving means the pump being electrically driven
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D29/00—Details, component parts, or accessories
    • F04D29/66—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing
    • F04D29/661—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps
    • F04D29/668—Combating cavitation, whirls, noise, vibration or the like; Balancing especially adapted for elastic fluid pumps damping or preventing mechanical vibrations
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02B—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO BUILDINGS, e.g. HOUSING, HOUSE APPLIANCES OR RELATED END-USER APPLICATIONS
    • Y02B30/00—Energy efficient heating, ventilation or air conditioning [HVAC]
    • Y02B30/70—Efficient control or regulation technologies, e.g. for control of refrigerant flow, motor or heating

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)

Abstract

本发明涉及一种用于控制能够利用驱动单元(2)以可变的转速(6)来驱动的压缩机组(1)的转速(6)的方法(100)、一种相应的装置(200)以及一种压缩机组(1)，所述压缩机组具有能够以可变的转速(6)来驱动压缩机组(1)的、变频器控制的驱动单元(2)和控制驱动单元(2)的变频器(3)。根据所述方法(100)，在通过驱动单元(2)驱动的压缩机组(1)的当前的转速(6)下测量(110)描述压缩机组(1)中的动态的扭转负荷(7)的负荷值(8)。将负荷值(8)与预设的极限值(9，10，11)进行比较(120)，并且如果负荷值(8)关于预设的极限值(9，10，11)满足预设的条件，那么利用驱动单元(2)来改变(130)压缩机组(1)中的当前的转速(6)。所述装置(200)具有测定装置(210)和控制单元(220)，所述测定装置和控制单元构建为执行所述方法(100)。压缩机组(1)具有能够以可变的转速(6)来驱动压缩机组(1)的、变频器控制的驱动单元(2)、控制驱动单元(2)的变频器(3)以及所述装置(200)。

Description

避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行
技术领域
本发明涉及一种用于控制能够利用驱动单元以可变的转速来驱动的压缩机组的转速的方法以及一种用于控制能够利用驱动单元以可变的转速来驱动的压缩机组的转速的装置。
此外，本发明涉及一种压缩机组，其具有能够以可变的转速来驱动压缩机组的变频器控制的驱动单元和用于控制驱动单元的变频器。
背景技术
压缩机或者用于压缩流体的设备在不同的工业领域中用于不同的应用，其中这涉及流体、特别是(工艺)气体的凝聚或者压缩。
对此已知的实例是移动式工业应用中的、如废气涡轮增压机中的或者喷气式动力装置中的涡轮压缩机，或者还可以是固定式工业应用中的涡轮压缩机，如用于化学的或者石化的设施的传动式压缩机或者传动式涡轮压缩机，例如以用于空气分离或者天然气液化。
在这种(以其工作方式连续工作的)涡轮压缩机中，流体的压力增大(压缩)通过下述方式引起：流体的角动量从入口到出口通过涡轮压缩机的旋转的、具有径向延伸的叶片的转子通过叶片的旋转来提高。在此，这就是说，在这种压缩机级中，流体的压力和温度增大，而流体的相对(流动)速度在转子或者涡轮机转子中降低。
为了实现流体的尽可能高的压力增大或者压缩，多个这种压缩机级能够依次连接。
作为涡轮压缩机的已知的结构形式，在径向压缩机、轴流式压缩机和组合的轴流式-径向压缩机之间或者在单轴压缩机和传动式压缩机之间进行区分。
在轴流式压缩机中，要压缩的流体、例如工艺气体沿着平行于轴线的方向(轴向方向)流经压缩机。在径向压缩机中，气体轴向地流入到压缩机级的转子中并且随后向外(径向地，径向方向)偏转。因此，在多级的径向压缩机中，在每级的下游流动转向是必要的。
轴流式压缩机和径向压缩机的组合的结构类型借助其轴向级抽吸大的体积流量，所述体积流量在随后的径向级中被压缩到高压。
在主要使用在其中一个或多个压缩机级在同一个轴上或经由同一个轴实现的单轴的机器(单轴涡轮压缩机)期间，在(多级的)传动式涡轮压缩机(在下文中也仅简称为传动式压缩机)中，将各个压缩机级围绕大轮分组，其中多个平行的(小齿轮)轴由大的、安装在壳体中的驱动齿轮、大轮来驱动，所述(小齿轮)轴分别承载一个或两个(容纳在作为壳体附接件实现的螺旋壳体中的)转子(设置在小齿轮轴的自由轴端上的涡轮机转子)。
压缩机的驱动通常借助于与压缩机以机械的方式或者以能够传递转矩的方式耦联的驱动单元、例如(电动)马达或者涡轮机来实现。所述驱动单元的输出或输出轴间接地、例如通过在之间接入传动装置或联轴器或者直接地、例如通过共同的输出/驱动轴与压缩机的驱动轴连接。
在压缩机中，压缩机的所述机械的驱动/输出系统、即整个机械的传递转矩的例如由(一个或多个)输出轴、(一个或多个)联轴器、(一个或多个)(中间)传动装置、(一个或多个)输出轴组成的链在此称为压缩机组(Verdichterstrang)。
已知的是，借助压缩机实施的不同方法和运行方式、例如节流、调节入口导流栅或者调节运行转速来产生能调控的压缩机特性曲线族。
在此，使用驱动压缩机组的变流器控制的电动机，以便能够实现设施或者压缩机的运行转速范围(设施的功率范围)或者产生转速或压缩机特性曲线族。
在此，压缩机组中的(例如对于压缩机或压缩机组的所要求的功率改变或者功率提高而言所需要的)转速改变通过借助于电子变频器相应地操控驱动压缩机组的电动机来实现(在下文中电子变频器仅简称为变频器或者仅简称为变流器)。
变频器同样是已知的。变频器例如是换流器，所述换流器由具有特定频率的交变电流(单相交变电流和三相交变电流)产生振幅和频率能够改变的电压。那么，借助所述经过变流的电压运行负载、通常是三相交流电动机。
通过电流或者电压从电网侧上的交变电流变成变流器之内的直流电流并且最后变成电动机的一侧上的交变电流的两次转换，除了电动机的馈电频率之外，也产生用于扭转激励的频率分量。
所述用于激励的频率分量、主要是谐波激励和间谐波激励能够造成压缩机组中的扭转谐振、即在压缩机组中的或机械的驱动系统的构件和/或部件中的扭转谐振。
所述扭转谐振引起压缩机组的构件或部件中的振动、特别是引起轴中的扭转振动和/或中间传动装置中的径向振动。
由于这种扭转振动或径向振动产生相应的高的构件负荷，在压缩机组的构件中能够出现构件失效。
拆卸并且替换或者修理压缩机组的损坏的构件以及设施的所需要的停机时间产生高的成本。
发明内容
因此，本发明基于如下目的：提出一种克服现有技术中的缺点的压缩机组。特别地，本发明基于如下目的：防止或者降低压缩机组中的构件损坏和构件失灵。
所述目的通过一种用于控制能够利用驱动单元以可变的转速来驱动的压缩机组的转速的方法、一种用于控制能够利用驱动单元以可变的转速来驱动的压缩机组的转速的装置以及一种具有根据独立权利要求的特征的压缩机组来实现。
在所述方法中，描述压缩机组中的动态的扭转负荷的负荷值在通过驱动单元驱动的压缩机组的当前的转速下测定。
在此，应将“测定”理解以所有类型(直接地或者间接地)测定、检测或者测量描述压缩机组中的动态的扭转负荷的负荷值。
将负荷值与预设的极限值进行比较，并且如果负荷值关于预设的极限值满足预设的条件，那么利用驱动单元改变压缩机组中的当前的转速。
所述装置具有测定装置以及控制单元。
测定装置构建为，使得描述压缩机组中的动态的扭转负荷的负荷值能够在通过驱动单元驱动的压缩机组的当前的转速下确定。
控制单元构建为，使得能够将负荷值与预设的极限值进行比较，并且如果负荷值关于预设的极限值满足预设的条件，那么能够操控驱动单元以改变压缩机组中的当前的转速。
压缩机组具有能够以可变的转速来驱动压缩机组的变频器控制的驱动单元；用于控制驱动单元的变频器以及所述装置。
简单来说，本发明基于监控或以测定/测量的方式监控压缩机组中的动态的扭转负荷。
对此，测定或测量表示压缩机组中的动态的扭转负荷的负荷变量、即负荷值，如特别是压缩机组中的动态的扭转力矩、压缩机组中的动态的轴转速、压缩机组中的动态的相对的轴振动或者驱动单元的动态的形成转矩的电流。
将压缩机组中的动态的扭转力矩，或者其它的表示动态的扭转负荷的负荷变量，如压缩机组中的动态的轴转速、压缩机组中的动态的相对的轴振动或者驱动单元的动态的形成转矩的电流与之前要限定的允许的极限负荷或者极限值、通常是最大负荷或最大值进行比较。
如果应如在扭转谐振条件的情况下在压缩机组中在相应地确定极限值时能相应预见的那样超出最大负荷的值或者最大值，那么利用驱动单元将压缩机组的运行改变到更低的或更高的转速上。压缩机或者压缩机组“离开”谐振。
典型地，将压缩机或者压缩机组的工作点转移到更高的转速上，因为借此保证了达到压缩机或设施过程的要求。
因为压缩机组中的扭转谐振典型为弱阻尼的，所以通常仅需要轻微的转速变化来使压缩机的工作点移出或离开谐振范围。
直观地来看，因此，在本发明中在特定的压缩机组中通过在那里测定或者测量动态的扭转负荷来确认一个或多个下述转速范围，在所述转速范围中，一个或多个(具有相应高的(重大的)扭转振幅的)扭转谐振在压缩机组中出现。
那么，所述一个或多个转速范围关于压缩机组的稳定的和/或持久的运行能够被禁止或者降低到必要的最小值上。这就是说，压缩机组的压缩机特性曲线族中的相应的转速范围或者转速带关于压缩机组的稳定的运行或者连续运行被禁止。
在此，能够将持久地或持久的运行/运行状态理解成针对能预设的时间间隔假设的并且在该时间间隔内保持的或持续的(运行)状态。所述时间间隔在此通常超出一秒或几秒的持续时间。
因此，本发明(通过避免具有相应高的或者重大的动态的扭转振幅的扭转谐振进而通过降低压缩机组中的构件负荷)来降低或者防止压缩机组处/中的由于负荷所引起的构件损坏从而能够实现压缩机组或者压缩机的可靠的、故障安全的并且使用寿命更长的运行。
本发明的另一个特殊的优点在于：能够在没有特殊限制的情况下从变流器、电动机和组配置中做出选择。
由此，在动态的扭转力矩不能持久传递的情况下，避免了压缩机或压缩机组在扭转谐振状态中运行。
附加地，将要禁止的连续运行转速范围降低到最小值。
因此，将对设施运行的影响或者限制也降低到最小值并且将压缩机的额外功率需求同样也降低到最小值。
通过本发明也考虑其它的影响变量，例如电网频率波动、功率相关的谐振振幅、扭转固有频率的改变等等。
本发明的优选的改进方案也在从属权利要求中得出。改进方案不仅涉及根据本发明的方法、根据本发明的装置而且也涉及根据本发明的压缩机组。
本发明和所描述的改进方案不仅能够在软件中、而且能够在硬件中、例如利用特定的电路实现。
此外，可以通过计算机可读的存储介质来实现本发明或者所描述的改进方案，在所述存储介质上存储有执行本发明或者改进方案的计算机程序。
本发明和/或每个所描述的改进方案也能够通过计算机程序产品来实现，所述计算机程序产品具有存储介质，在所述存储介质上存储有执行本发明和/或改进方案的计算机程序。
在一个优选的改进方案中，负荷值是压缩机组中的动态的扭转力矩。
这就是说，测量压缩机组中的或压缩机组的构件上的、特别是轴和联轴器上的动态的扭转力矩。在轴或者联轴器上测量扭转力矩以简单并且低成本的方式实现。
因此，在此尤其优选的是，测定装置是基于应变仪技术(DMS技术)的测量装置。
这就是说，测量动态的扭转力矩尤其优选地借助于DMS技术来进行。所述DMS技术多次证明为，尤其适合于动态的负荷，成熟地、可靠地并且简单地和低成本地实现。
特别地，应变仪、即通常是用于测定负荷值的测定单元能够施加在压缩机组的轴或者联轴器上，借助于所述应变仪能够测量压缩机组中的扭转力矩、即通常是负荷值进而能够测量动态的扭转负荷。联轴器因此是尤其适合的，因为在那里是压缩机组中的最高扭转所处的位置。
也能够使用压缩机组中的动态的轴转速、压缩机组中的动态的相对的轴振动或者驱动单元的形成转矩的动态的电流作为负荷值。这些变量也非常好地描述了压缩机组中的动态的扭转负荷。
在另一个优选的改进方案中，如果负荷值关于预设的极限值满足预设的条件，那么增大压缩机组中的当前的转速。由此，能够确保，压缩机满足压缩机过程、即设施过程的要求。
预设的极限值能够是上限值、例如最大的动态的扭转力矩，并且预设的条件能够是达到或者超出上限值。
预设的极限值也能够是下限值、如最小的动态的扭转力矩，并且预设的条件能够是达到或者低于下限值。
优选地，极限值利用最大的、能动态传递的转矩来测定或确定。在此，能够考虑常规的安全性和/或安全因数能够相应地包括进极限值中。
极限值也能够利用额定转矩来确定。在此，也能够一起考虑安全性或安全因数。
此外，也能够利用能预设的允许的偏差，例如通过对与参考值、如当前的驱动力矩或者额定转矩的百分比的偏差的说明、如+/-5％、+/-10％或者+/-15％来确定极限值。
极限值能够是绝对值或者也可以是关于参考值、如当前的驱动力矩或者额定转矩的相对值。
在一个尤其优选的改进方案中确定上限值和下限值，分别将负荷值与上限值和下限值二者进行比较。直观地来看，因此，在此“撑开”用于负荷值的允许的波动范围，使得在负荷值“离开”允许的波动范围时确认扭转谐振，并且执行转速改变。
这种允许的波动范围在此能够是“静态的”，这就是说在此与压缩机组的运行状态无关地确定上限值和下限值。这种允许的波动范围也能够是“动态的”，这就是说上限值和下限值根据压缩机组的运行状态改变。直观地说，在此得出具有上限和下限的带，允许的负荷值位于所述带之内。如果负荷值位于带之外，那么确认扭转谐振。
在另一个优选的改进方案中，转速利用变频器控制的电动机来改变。尤其能够利用变频器来控制(操控)(在此驱动压缩机组的)电动机以改变转速。
尤其优选地，在多个相继的时间点中、例如在压缩机组的运行阶段中、如在起动或者经过功率斜坡时执行(具有根据本发明的步骤“测定”、“比较”和必要时的“改变转速”的)方法。
由此，本发明能够用于监控压缩机组的运行状态、特别是用于避免压缩机组在压缩机组的扭转谐振中的连续运行状态。
特别地，本发明能够用于避免在压缩机组的变频器激励的扭转谐振中的连续运行。在此，对压缩机组的(转速可变的)驱动借助于变频器控制的电动机来实现，所述电动机的变频器生成用于扭转激励的频率分量，所述频率分量随后会导致压缩机组中的扭转谐振。
因此，在此通过本发明监控压缩机组中的动态的扭转负荷，确认压缩机组中的这种变频器激励的扭转谐振，并且压缩机组随后离开谐振。因此，对应于确认的变频器激励的扭转谐振的转速(谐振转速)或者相应的转速范围(能够在谐振转速周围确定的范围)能够关于连续运行被禁止。
根据一个优选的改进方案，涡轮压缩机、特别是单轴涡轮压缩机或者传动式涡轮压缩机具有压缩机组，使得因此通过本发明能够监控涡轮压缩机或者涡轮压缩机的运行，或者(在避免在扭转谐振中连续运行的情况下)相应地控制涡轮压缩机或者涡轮压缩机的运行。
本发明也能够用在大规模的设施中，特别是用在化学的或者石化的设施中，如用在用于分离空气的设施中或者用在用于(天然气)液化的设施中，那么所述设施具有压缩机组。
迄今为止所给出的对本发明的有利的设计方案的描述包含大量特征，所述特征在各个从属权利要求中部分地以多个特征相结合的方式来描述。然而，本领域技术人员也适当地单独考虑这些特征并且结合成其它的有意义的组合。
特别地，这些特征能够单独地或以与根据相应的独立权利要求的根据本发明的方法、装置和/或压缩机组任意适当组合的方式进行组合。
附图说明
在附图中示出本发明的实施例，所述实施例在下文中详细阐述。
附图示出：
图1示出根据一个实施例的压缩机设施的示意图，所述压缩机设施具有借助于变流器控制的电动机驱动的压缩机组；
图2示出根据一个实施例在功率斜坡的情况下压缩机组的运行状态BZ和所测量的负荷的图表；
图3示出根据一个实施例的要以调控的方式避免的连续运行转速范围的禁止的转速带的压缩机特性曲线族；
图4示出根据一个实施例的用于控制压缩机组的转速的方法。
具体实施方式
实施例：避免在压缩机组的变频器激励的扭转谐振中的连续运行(图1至图4)
图1(示意性地)示出压缩机设施50、例如用于天然气液化的压缩机设施，所述压缩机设施具有压缩机组1，所述压缩机组具有单轴涡轮压缩机51，仅简称为压缩机51。
在压缩机组1中使用(以可变的转速6驱动该压缩机组1的)变流器控制的电动机2，以便能够实现压缩机设施50或者压缩机51的运行转速范围(设施50的功率范围，参见图3压缩机特性曲线族52)。
在此，压缩机组1中的(例如对于压缩机51或压缩机组1的所要求的功率改变或者功率提高(参见图2，功率斜坡53)而言所需要的)转速改变130通过借助于电子变频器3相应地控制驱动压缩机组1的电动机2来实现。
通过电流从电网侧13上的交变电流变成变流器3之内的直流电流并且最后变成电动机2的一侧14上的交变电流的两次转换，除了电动机2的馈电频率之外也生成用于扭转激励的频率分量。
所述用于激励的频率分量、主要是谐波激励和间谐波激励能够造成压缩机组1中的扭转谐振12、即在压缩机组1中的或机械的驱动系统的构件4、5和/或部件4、5中的扭转谐振。
所述扭转谐振12导致压缩机组1的构件4、5或部件4、5中的振动和负荷并且会导致压缩机组1中的构件失效。
为了确保压缩机组1的安全的运行、即在扭转谐振12之外的稳定的运行(连续运行)，设施50设置为对压缩机组1中的动态的扭转负荷7以测量的方式进行监控。
对此，如图1所说明的那样，在压缩机组1中的(能够将电动机2的输出轴4与压缩机51的驱动轴4机械耦联的)联轴器5上施加应变仪15，所述应变仪测量在压缩机设施50运行期间作用于联轴器5的动态的扭转力矩7(图4，100、110)。
压缩机设施50的(在过程控制系统54中的)控制装置220除了压缩机设施50的其它在那里现有的运行参数、如压缩机组1中的当前的转速6、压缩机组1的额定转速和额定转矩16之外，还以传送的方式获得所测量到的扭转力矩7。
经由压缩机设施50的在过程控制系统54中的控制装置220，压缩机设施50开始运行(参见图3的压缩机或者转速特性曲线族52)。
图2在图表(横坐标：以时间点说明或者以[min]来说明的时间17/纵坐标：转速6[U/min]或者扭转力矩8[kNm])中说明压缩机组1在经过功率斜坡(转速斜坡)53时的运行状态BZ和负荷(动态的扭转负荷7)。
曲线A(转速曲线)18在此示出在时间进程17中(在大约16min的持续时间内)在压缩机组1中在经过功率斜坡(转速斜坡)52时运行的转速6或者运行的转速改变130或者转速提高130。
从第一时间点t1处的压缩机组1以大约7300U/min的第一转速DZ1运行的第一运行状态BZ1开始，压缩机组1中的转速6连续地(在大约12min的时间间隔内)加速运行130到大约9300U/min的第二转速DZ2上(在第二时间点t2处的运行状态BZ2)。
曲线B(扭转负荷曲线7与额定力矩曲线16)19说明在经过所述功率斜坡53时在压缩机组1中的联轴器5上测量到的动态的扭转力矩(动态的扭转负荷)7、8。
在曲线B19的(近似与转速曲线A18平行的)曲线走向中，如图2所示出的那样，在第一运行状态BZ1中测量到的大约54kNm的扭转力矩8同样增大，直至其在第二运行状态BZ2中达到在大约90kNm的高度水平中的扭转力矩8。
转速提高130在此通过变流器3来实现，所述变流器(除了电动机2的相应地要用于加速运行的馈电频率之外)还生成用于扭转激励的频率分量。
所述用于扭转激励的频率分量经由电动机2传递到压缩机组1上并且在那里如扭转力矩测量或者曲线B19(图2，曲线B19)所示出的那样导致扭转力矩8中的或者围绕相应的额定力矩16的振荡的波动20。
如果所述附加地传递到压缩机组1上的频率分量满足压缩机组1中的谐振条件，那么(在相应的转速21(谐振转速21)下)在压缩机组1中出现谐振状态12。
所述谐振状态12的特征在于所测量到的动态的扭转力矩8或其振幅在谐振转速21处或者在谐振转速21的范围中突然的提高22或者突然的降低22。
因为扭转谐振12通常是弱阻尼的，所以，也如图2所示出的那样，扭转力矩8的突然的改变22(振动宽度)在稍微离开相应的谐振转速21时就已经同样再次突然地降低。
图2说明四个不同的谐振状态，RZ1、RZ2、RZ3和RZ4，所述谐振状态在经过功率斜坡53时经历并且在那里引起压缩机组1中的增大的负荷。
为了监控压缩机组1中的动态的谐振负荷7，如图2所示出的那样，在额定力矩16周围构建(在该情况下关于额定力矩16对称地构成的)(监控)带23。
用于确定额定力矩16的(对于压缩机设施50的安全的运行而言)允许的动态的波动24的所述带23通过上边界25以及通过下边界26来确定，所述上边界通过将相应的额定力矩16增大大约12％形成，所述下边界通过对应地将相应的额定力矩16减小大约12％形成。
通过将所测量到的动态的扭转力矩与所述带23的极限或者边界25、26进行比较(图4，100、120)，如图2所说明的那样，能够确认要以调控的方式避免的四个连续运行转速范围DBB1、DBB2、DBB3、DBB4或者27、28、29、30(图4，100、120)。
这四个要以调控的方式避免的连续运行转速范围DBB1、DBB2、DBB3、DBB4或者27、28、29、30分别在如下位置得出，在所述位置处(分别在相应的谐振转速21的范围中)所测量到的动态的扭转力矩位于带23之外。
随后在对压缩机设施50进行控制220时能够避免可如此确认的转速范围DBB1、DBB2、DBB3、DBB4或者27、28、29、30作为连续运行点。
图3示出在压缩机组1中对动态的扭转负荷7进行的所述监控(和避免压缩机设施50在变频器激励的扭转谐振12中或者在确认的扭转谐振范围TB1、TB2、TB3、TB4或者30、31、32、33中连续运行)对压缩机设施50的压缩机特性曲线族52的影响。
如图3所示出的，在压缩机特性曲线族52(横坐标：(相对)通过能力35/纵坐标：(相对)流出压力36)中示出四个转速带DB1、DB2、DB3、DB4、37、38、39、40的特征，所述转速带对应于四个所确认的扭转谐振范围TB1、TB2、TB3、TB4或者31、32、33、34或者四个要以调控的方式避免的连续运行转速范围DBB1、DBB2、DBB3、DBB4或者27、28、29、30并且所述转速带对于压缩机51的稳定的运行而言是禁止的。
在对设施50进行控制220之后位于这种禁止的转速带DB1、DB2、DB3、DB4或37、38、39、40之内的运行状态BZ通过转速提高130来避免或者离开禁止的转速带DB1、DB2、DB3、DB4、37、38、39、40(图4，100、130)。
图3根据压缩机设施50的位于禁止的第二转速带DB238中的运行点X来说明这种情况。
在该运行点X上在压缩机组中出现扭转谐振(所确认的第二扭转谐振范围TB232)，这表示高的机械(构件)负荷并且会导致压缩机组中的构件损坏。
通过(借助于变流器3引起的)转速提高130，如图3中的箭头Z所说明的那样，运行点X离开禁止的第二转速带38(图4，100、130)，并且压缩机设施50进入到对于连续运行而言允许的、位于谐振条件之外的运行状态BZ、运行点Y中。
因此，控制220避免压缩机设施50在所述变频器激励的扭转谐振12中或在确认的第二扭转谐振范围TB232中的稳定的运行并且预防构件失效。
虽然本发明的细节通过优选的实施例来详细说明和描述，但是本发明不限制于公开的实例并且本领域技术人员能够从中推导出其它的变型形式，而不脱离本发明的保护范围。

Claims (15)

1.一种用于控制能够利用驱动单元(2)以可变的转速(6)来驱动的压缩机组(1)的转速(6)的方法，其中
-在通过所述驱动单元(2)驱动的所述压缩机组(1)的当前的转速(6)下测定(110)描述所述压缩机组(1)中的动态的扭转负荷(7)的负荷值(8)，
-将所述负荷值(8)与预设的极限值(9，10，11)进行比较(120)，以及
-如果所述负荷值(8)关于预设的所述极限值(9，10，11)满足预设的条件，利用所述驱动单元(2)来改变(130)所述压缩机组(1)中的当前的所述转速(6)。
2.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
其中所述负荷值(8)是所述压缩机组(1)中的动态的扭转力矩、所述压缩机组(1)中的动态的轴转速、所述压缩机组(1)中的动态的相对轴振动和/或所述驱动单元(2)的动态的形成转矩的电流。
3.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
其中如果所述负荷值(8)关于预定的所述极限值(9，10，11)满足预设的条件，增大(130)所述压缩机组(1)中的当前的所述转速(6)。
4.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
其中预设的所述极限值(9，10，11)是上限值(10)并且预设的所述条件是达到或者超出所述上限值(10)，和/或预设的所述极限值(9，10，11)是下限值(11)并且预设的所述条件是达到或者低于所述下限值(11)。
5.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
其中利用能动态传递的最大转矩来测定所述极限值(9，10，11)。
6.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
分别在多个相继的时间点执行所述方法。
7.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
其中利用变频器控制的电动机(2)来改变所述转速(6)，其中利用所述变频器(3)来控制所述电动机(2)以改变(130)所述转速(6)。
8.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
将所述方法用于监控所述压缩机组(1)的运行状态(BZ)，特别是用于避免所述压缩机组(1)在所述压缩机组(1)的扭转谐振(12)中的连续运行状态，特别是在所述压缩机组的变频器激励的扭转谐振(12)中的连续运行状态。
9.根据上述权利要求中至少一项所述的方法(100)，
将所述方法用于控制具有所述压缩机组(1)的涡轮压缩机(51)、特别是单轴涡轮压缩机或者传动式涡轮压缩机。
10.一种用于控制能够利用驱动单元(2)以可变的转速(6)来驱动的压缩机组(1)的转速(6)的装置(200)，具有
-测定装置(210)，所述测定装置构建为，使得
-能够在通过所述驱动单元(2)驱动的所述压缩机组(1)的当前的转速(6)下确定(110)描述所述压缩机组(1)中的动态的扭转负荷(7)的负荷值(8)，
和
-控制单元(220)，所述控制单元构建为，使得
-能够将所述负荷值(8)与预设的极限值(9，10，11)进行比较(120)，并且
-如果所述负荷值(8)关于预设的所述极限值(9，10，11)满足预设的条件，能够控制所述驱动单元(2)以改变(130)所述压缩机组(1)中的当前的所述转速(6)。
11.根据权利要求10所述的装置(200)，
其中所述测定装置(210)是基于应变仪技术(DMS技术)的测量装置(211)和/或所述控制单元(220)在变频器(3)中实现。
12.一种压缩机组(1)，所述压缩机组具有：能够以可变的转速(6)来驱动所述压缩机组(1)的、变频器控制的驱动单元(2)；控制所述驱动单元(2)的变频器(3)以及根据权利要求10或11所述的装置(200)。
13.根据权利要求12所述的压缩机组(1)，
所述压缩机组具有变频器控制的电动机(2)，所述电动机作为能够以可变的转速来驱动所述压缩机组(1)的、变频器控制的所述驱动单元(2)。
14.根据权利要求12或13所述的压缩机组，
所述压缩机组具有在所述压缩机组(1)中的轴(4)或者联轴器(5)，在所述轴或者联轴器上设置有用于测定所述负荷值(8)的所述测定单元(210)。
15.根据权利要求12至14中至少一项所述的压缩机组(1)，
所述压缩机组用在大规模的设施(50)中，特别是用在化学的或者石化的设施(50)中，如用在用于分离空气的设施(50)中或者用在用于(天然气)液化的设施(50)中。
CN201380012800.9A 2012-03-05 2013-03-05 避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行 Expired - Fee Related CN104160613B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102012203426.9 2012-03-05
DE102012203426A DE102012203426B4 (de) 2012-03-05 2012-03-05 Vermeidung von Dauerbetrieb in frequenzumrichtererregten Torsionsresonanzen eines Verdichterstrangs
PCT/EP2013/054311 WO2013131865A1 (de) 2012-03-05 2013-03-05 Vermeidung von dauerbetrieb in frequenzumrichtererregten torsionsresonanzen eines verdichterstrangs

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN104160613A true CN104160613A (zh) 2014-11-19
CN104160613B CN104160613B (zh) 2017-03-08

Family

ID=47827197

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201380012800.9A Expired - Fee Related CN104160613B (zh) 2012-03-05 2013-03-05 避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20150044061A1 (zh)
EP (1) EP2805410B1 (zh)
CN (1) CN104160613B (zh)
DE (1) DE102012203426B4 (zh)
WO (1) WO2013131865A1 (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109891077A (zh) * 2016-10-31 2019-06-14 科尼起重机全球公司 具有用于将来自初级发电组件的排出气体的热能次级转换成电力的次级发电组件的系统
US11965584B2 (en) * 2020-08-28 2024-04-23 Nuovo Pignone Tecnologie—SRL Method for operating a train system for a mechanical driven equipment

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102012219854B3 (de) * 2012-10-30 2013-11-07 Siemens Aktiengesellschaft Vermeidung von Drehschwingungen bei Turbomaschinen
DE102014010104A1 (de) * 2014-07-08 2016-01-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Regelung der Drehzahl von seriengeschalteten kryogenen Verdichtern zur Kühlung von tiefkaltem, kryogenen Helium
EP3159547B1 (en) * 2014-09-18 2019-06-19 Mitsubishi Heavy Industries Compressor Corporation Compressor system
CN113237196A (zh) * 2021-05-17 2021-08-10 青岛海尔空调电子有限公司 风机降噪方法、装置及空调器

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025366A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-06 Prüftechnik Dieter Busch AG Elektrischer Antrieb sowie Verfahren zum Steuern eines solchen Antriebs
CN101749220A (zh) * 2008-12-04 2010-06-23 诺沃皮尼奥内有限公司 扭转模式阻尼装置
CN101877569A (zh) * 2009-04-28 2010-11-03 株式会社日立制作所 电动机驱动系统、电动机控制装置以及电动机的驱动方法
WO2011117183A2 (de) * 2010-03-22 2011-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Vermeidung von torsionsanregungen in umrichtergeführten verdichtersträngen

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AT398811B (de) * 1987-02-05 1995-02-27 Hoerbiger Ventilwerke Ag Verdichteraggregat mit einem schraubenverdichter
DE19630384A1 (de) * 1996-07-29 1998-04-23 Becker Kg Gebr Verfahren zur Steuerung oder Regelung eines Aggregats und Frequenzumwandler
US6948381B1 (en) * 2002-04-09 2005-09-27 Rockwell Automation Technologies, Inc. System and method for sensing torque on a rotating shaft

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102006025366A1 (de) * 2006-05-31 2007-12-06 Prüftechnik Dieter Busch AG Elektrischer Antrieb sowie Verfahren zum Steuern eines solchen Antriebs
CN101749220A (zh) * 2008-12-04 2010-06-23 诺沃皮尼奥内有限公司 扭转模式阻尼装置
CN101877569A (zh) * 2009-04-28 2010-11-03 株式会社日立制作所 电动机驱动系统、电动机控制装置以及电动机的驱动方法
WO2011117183A2 (de) * 2010-03-22 2011-09-29 Siemens Aktiengesellschaft Vermeidung von torsionsanregungen in umrichtergeführten verdichtersträngen

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109891077A (zh) * 2016-10-31 2019-06-14 科尼起重机全球公司 具有用于将来自初级发电组件的排出气体的热能次级转换成电力的次级发电组件的系统
US11027950B2 (en) 2016-10-31 2021-06-08 Konecranes Global Corporation System having a secondary current generating assembly for the secondary conversion into electricity of exhaust gas heat from a primary current generating assembly
CN109891077B (zh) * 2016-10-31 2021-11-19 科尼起重机全球公司 用于搬运运输集装箱的车辆
US11965584B2 (en) * 2020-08-28 2024-04-23 Nuovo Pignone Tecnologie—SRL Method for operating a train system for a mechanical driven equipment

Also Published As

Publication number Publication date
CN104160613B (zh) 2017-03-08
US20150044061A1 (en) 2015-02-12
EP2805410B1 (de) 2016-01-06
WO2013131865A1 (de) 2013-09-12
DE102012203426B4 (de) 2013-10-10
DE102012203426A1 (de) 2013-09-05
EP2805410A1 (de) 2014-11-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN104160613A (zh) 避免压缩机组在变频器激励的扭转谐振中的连续运行
EP2194290B1 (en) Torsional vibrations damping system
US6945047B2 (en) Apparatus and method for automatic detection and avoidance of turbocharger surge on locomotive diesel engines
US11378088B2 (en) Control system for centrifugal compressor
JP5941744B2 (ja) 発電システム
AU2008292008B2 (en) Improvements in compressor control
Feese et al. Torsional vibration problem with motor/ID fan system due to PWM variable frequency drive
US8727736B2 (en) Multiple electric motors driving a single compressor string
CN105940221B (zh) 用于轨道车辆的压缩机系统和具有安全的紧急运行的压缩机系统的运行方法
JP2013540928A (ja) 航空機用フリータービンパワーパッケージの制御を最適化する方法、およびその実行の制御
US20090108797A1 (en) Method for driving an asynchronous motor and pump arrangement with asynchronous motor
US8680793B2 (en) Avoidance of torsional excitations in converter-controlled compressor runs
US20110149678A1 (en) Methods of and Systems for Improving the Operation of Electric Motor Driven Equipment
CN102983674A (zh) 一种磁力偶合变速机
CN103917764A (zh) 扭转振动应力降低控制装置、具备该装置的船舶、及扭转振动应力降低方法
CN202889100U (zh) 一种磁力偶合变速机
WO2015129643A1 (ja) 過給機及び船舶
CN102817861B (zh) 一种磁悬浮分子泵的变刚度控制方法
JP3606701B2 (ja) ポンプの運転制御装置
JPS6271497A (ja) 可変速巻線型誘導機制御装置
Griffith et al. Applying synchronous motors to reciprocating compressors
US20170335773A1 (en) Gas Turbine Power Generation System
RU2767847C1 (ru) Детандер-генераторный регулятор давления с дополнительным электрорегулированием
US20170058906A1 (en) Turbomachine Anti-Surge System
EP3472930B1 (en) Systems and methods for reduction of oscillations in turbomachinery systems

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee

Granted publication date: 20170308

Termination date: 20190305

CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee