CN104806548B - 压缩机系统与控制所述系统的方法 - Google Patents

Abstract

一种压缩机系统与控制所述系统的方法。一种压缩机系统包括：超前压缩机，具有安装有第一入口导叶的入口并包括测量出口处的压力的出口压力传感器单元；滞后压缩机，与超前压缩机并联安装并具有安装有第二入口导叶的入口；第一控制单元，基于由出口压力传感器单元测量的压力调节第一入口导叶的开启程度，以将超前压缩机的出口压力设置为设置压力，并发送作为关于第一入口导叶的开启程度的信息的第一信号；第二控制单元，接收第一信号并调节第二入口导叶的开启程度以控制流入滞后压缩机的流体的量。

Description

压缩机系统与控制所述系统的方法

本申请要求于2014年1月24日提交到韩国知识产权局的第10-2014-0009171号韩国专利申请的权益，所述韩国专利申请的公开通过引用全部包含于此。

技术领域

本发明构思的一个或更多个实施例涉及一种压缩机系统与控制所述系统的方法。

背景技术

作为电厂的核心设备，压缩机用于压入并提供测量气体、处理气体等。具有相同功能的多个压缩机可并联连接以同时操作，从而构成系统。当并联连接并使用所述多个压缩机时，正在操作的压缩机的数量根据电厂中消耗的气体量来调节，正在操作的压缩机被控制以平均分担载荷，从而尽量提高处理效率并延长设备寿命。

为了平均分配载荷，可增大具有轻载荷的压缩机的设置压力，将相同的流量命令传输到所述多个压缩机或者在所述多个压缩机的喘振线和操作点之间统一地保持距离。

然而，根据以上方法，仅在控制器的控制增益根据整个系统中的连接的压缩机的数量改变而改变时压缩机系统能稳定地操作。

例如，虽然所述系统通过使用一个压缩机来稳定地操作，但是如果所述系统的载荷增大并且另一个压缩机附加操作，则获得如控制增益变为正常状态下的控制增益的双倍的相同的效果。因此，瞬态响应特性衰减并发生超调，使得所述系统的压力会持续波动。另一方面，如果在所述系统稳定操作时正在操作的压缩机的数量减少，则控制器的控制增益也减小。因此，获得控制目标的速度下降，并且可发生正常状态误差。因此，当使用载荷分配方法时，持续接收关于正在操作的压缩机的数量的信息并基于所述信息调节增益的功能也是必需的。

另外，根据以上载荷分配方法，当单独的压缩期之间的载荷差是特定值或大于特定值时产生用于载荷均衡的命令，因此全部压缩机难以始终保持相同的载荷。

在公开号为2010-0043065的韩国专利(主题：燃气轮机的操作控制器和操作控制方法，于2010年4月27日公开)中详细公开了一种用于控制具有如上所述的普通压缩机的燃气轮机的操作的设备和方法。

发明内容

本发明构思的一个或更多个实施例包括一种用于通过使入口导叶具有相同的开启程度来平均分配载荷的压缩机系统以及控制所述压缩机系统的方法。

其它方面部分地将在以下描述中阐述，部分地将通过该描述而明显可知，或者可通过本示例性实施例的实践而得知。

根据一个或更多个示例性实施例，一种压缩机系统包括：超前压缩机，具有安装有第一入口导叶的入口并包括测量出口处的压力的出口压力传感器单元；滞后压缩机，与超前压缩机并联安装并具有安装有第二入口导叶的入口；第一控制单元，基于由出口压力传感器单元测量的压力调节第一入口导叶的开启程度，以将超前压缩机的出口压力设置为设置压力，并发送作为关于第一入口导叶的开启程度的信息的第一信号；第二控制单元，接收第一信号并调节第二入口导叶的开启程度以控制流入滞后压缩机的流体的量。

另外，第一控制单元和第二控制单元可分别控制第一入口导叶和第二入口导叶，使得第一入口导叶的开启程度和第二入口导叶的开启程度相同。

另外，压缩机系统还可包括滤波器单元，滤波器单元从第一控制单元接收第一信号，从第一信号去除噪声并将第一信号传输到第二控制单元。

另外，可以存在多个滞后压缩机，所述多个滞后压缩机可与超前压缩机并联连接。

另外，压缩机系统还可包括：第一导流路径，连接到超前压缩机的出口，并将由超前压缩机压缩的流体引导到压缩机系统的外部；第二导流路径，连接到滞后压缩机的出口，并将由滞后压缩机压缩的流体引导到外部；第三导流路径，连接到第一导流路径和第二导流路径，并将流体引导到外部；排流路径，从自第一导流路径和第二导流路径组成的组合中选择的至少一个路径分流，并将流体引导到外部；防喘振阀单元，安装在排流路径上并选择性地开启和关闭排流路径。

根据一个或更多个示例性实施例，一种控制压缩机系统的方法包括：测量超前压缩机的出口压力；将超前压缩机的出口压力与设置压力进行比较；控制第一入口导叶的开启程度使得超前压缩机的出口压力被设置为设置压力；将关于针对设置压力而被控制的第一入口导叶的开启程度的信息转换为第一信号；使第一信号通过低通滤波器以去除噪声，然后将第一信号发送到第二控制单元；将与第一信号对应的第二信号发送到安装在滞后压缩机的入口处的第二入口导叶；使第二入口导叶的开启程度与第一入口导叶的开启程度相同。

附图说明

通过以下参照附图对示例性实施例的描述，这些和/或其它方面将变得清楚并更易于理解，在附图中：

图1是根据示例性实施例的压缩机系统的示意图；

图2是示出图1所示的压缩机系统的控制流的框图；

图3是示出图1所示的压缩机系统的控制序列的流程图。

具体实施方式

现将对示例性实施例进行详细说明，附图中示出了示例性实施例的示例，其中，相同的参考标号始终表示相同的元件。就这一点而言，本示例性实施例可具有不同的形式并且不应被解释为限于在此阐述的描述。因此，在下面仅通过参考附图描述示例性实施例以解释本说明书的各方面。本发明构思仅由权利要求来限定。同时，本申请使用的术语用于描述示例性实施例，而不意图限制本发明构思。在本申请中，除非另外陈述，否则单数形式的表述包括复数形式的表述。如在此使用的，术语“包含”、“包括”和“具有”指示存在在此提到的组件、步骤、操作和/或元件，而不预先排除存在或添加一个或更多个其它的组件、步骤、操作和/或元件的可能性。虽然可使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应被术语限制。仅使用术语将一个元件与其它元件区分开。

图1是根据示例性实施例的压缩机系统的示意图，图2是示出图1所示的压缩机系统的控制流的框图。

参照图1和图2，压缩机系统100可包括超前(lead)压缩机110、第一入口导叶113、第一控制单元120、滤波器单元121、第一防喘振阀单元123、第二控制单元130、第二防喘振阀单元131、滞后(lag)压缩机140、第二入口导叶143、第一导流路径151、第一排流路径152、第二导流路径153和第二排流路径154。

超前压缩机110可以以分担的方式设置载荷的量以与滞后压缩机140分担载荷量。另外，超前压缩机110可将先前设置的压力与在实际操作期间获得的压力进行比较从而将先前设置的载荷与实际载荷进行比较。超前压缩机110通过第一转轴112连接到第一驱动单元111，并从第一驱动单元111接收转动力。由于可使用如超前压缩机110的常用的公知/通用压缩机，因此，将不在此详细描述超前压缩机110的结构和操作原理。

在超前压缩机110的入口处，第一入口导叶113被安装并可控制流入超前压缩机110中的流体量。在超前压缩机110的出口处，第一压力传感器单元114被设置并可测量超前压缩机110的出口处的流体的压力。

超前压缩机110的出口连接到第一导流路径151并可将由超前压缩机110压缩的流体引导到压缩机系统100的外部。在第一导流路径151上安装第一压力传感器单元114，尽量减小第一压力传感器单元114的安装空间，使得可紧凑地布置第一压力传感器单元114。另外，在第一导流路径151上形成第一排流路径152，使得可安装第一防喘振阀单元123。

第一防喘振阀单元123可具有第一防喘振阀125和第一防喘振阀控制单元124。第一防喘振阀125可开启与关闭以防止超前压缩机110中的喘振。

当在超前压缩机110中发生喘振时，第一防喘振阀单元123开启第一防喘振阀125来调节喘振的时间点或尽量减少喘振的发生。另外，第一防喘振阀单元123可将压力设置为预料发生喘振时的压力，并在设置的压力开启第一防喘振阀125以防止发生喘振。

第一防喘振阀控制单元124可利用信号确定在超前压缩机110中是否发生了喘振。另外，第一防喘振阀控制单元124可发送用于开启与关闭第一防喘振阀125的信号来控制第一防喘振阀125。第一防喘振阀控制单元124可连接到第一控制单元120(将在下面进行描述)，并通过使用从第一压力传感器单元114发送的超前压缩机110出口处的压力信号来控制第一防喘振阀125。可选地，第一防喘振阀控制单元124可具有喘振检查传感器单元(未示出)以确定在超前压缩机中是否发生了喘振，从而独立控制第一防喘振阀125。然而，为了便于描述，以下将集中于第一防喘振阀控制单元124连接到第一控制单元120并控制第一防喘振阀125的情况给出描述。

第一控制单元120可利用控制信号连接到第一入口导叶113、第一压力传感器单元114、滤波器单元121和第一防喘振阀控制单元124。这里，第一控制单元120可具有各种形式，并且除了控制第一入口导叶113、第一压力传感器单元114、滤波器单元121和第一防喘振阀控制单元124之外控制压缩机系统100的全部组件。具体地讲，可多种地形成这样的第一控制单元120，诸如便携式终端、个人计算机(PC)和膝上型计算机。

第一压力传感器单元114测量超前压缩机110出口处的压力，并且第一控制单元120可接收指示超前压缩机110的出口压力的信号。第一控制单元120可将接收到的输出压力与由用户设置的超前压缩机110出口处的压力进行比较并将用于调节第一入口导叶113的开启程度的信号(在下文中参考为调节信号)发送到第一入口导叶113。另外，第一控制单元120可将指示第一入口导叶113的开启程度的信号(在下文中参考为第一信号)发送到滤波器单元121。

第一控制单元120可将用于控制第一防喘振阀控制单元124的信号发送到第一防喘振阀控制单元124，使得第一防喘振阀125可开启并减少喘振的发生。另外，第一控制单元120可调节第一入口导叶113的开启程度以调节超前压缩机110的出口压力，从而减少喘振的发生。

为了将第一信号逐步发送到第二控制单元130，低通滤波器可用作滤波器单元121。换句话说，当第一信号具有特定频率或小于特定频率的频率时，第一信号通过滤波器单元121并到达第二控制单元130。另一方面，当第一信号具有高于特定频率的频率时，第一信号被阻隔。因此，由载荷中的剧烈变化导致的噪声被去除，从而可保证系统的稳定性。

第二控制单元130可利用控制信号连接到第二入口导叶143、第二防喘振阀控制单元132和滤波器单元121。这里，第二控制单元130可具有各种形式，并且除了控制第二入口导叶143、第二防喘振阀控制单元132和滤波器单元121之外控制压缩机系统100的全部组件。具体地讲，可多种地形成这样的第二控制单元130，诸如便携式终端、PC和膝上型计算机。

第二控制单元130从滤波器单元121接收第一信号。另外，第二控制单元130将与第一信号对应的第二信号发送到第二入口导叶143。第二信号使第二入口导叶143的开启程度与第一入口导叶113的开启程度相同。换句话说，通过调节第二入口导叶143的开启程度，第二控制单元130可以使滞后压缩机140的出口压力与超前压缩机110的出口压力相同。当存在多个滞后压缩机140时，第二控制单元130可通过将第二信号发送到所述多个滞后压缩机140各自的入口导叶143来控制滞后压缩机140的出口压力。

另外，第二控制单元130可将用于控制第二防喘振阀控制单元132的信号发送到第二防喘振阀控制单元132。此时，第二控制单元130可调节第二入口导叶143的开启程度以调节滞后压缩机140的出口压力。

滞后压缩机140调节第二入口导叶143的开启程度来与超前压缩机110分担载荷。可能存在多个滞后压缩机140，并且所述多个滞后压缩机140可与超前压缩机110并联连接。滞后压缩机140通过第二转轴142连接到第二驱动单元141并从第二驱动单元141接收转动力。由于滞后压缩机140的结构和操作与超前压缩机110的结构和操作类似，因此这里将省略或仅简要给出对它们的描述。

在滞后压缩机140的入口处，第二入口导叶143被安装并可控制流入滞后压缩机140的流体量。在滞后压缩机140的出口处，第二压力传感器单元144被设置并可测量位于滞后压缩机140的出口处的流体压力。

滞后压缩机140的出口连接到第二导流路径153并可将由滞后压缩机140压缩的流体引导到压缩机系统100的外部。在第二导流路径153上安装第二压力传感器单元144，尽量减小第二压力传感器单元144的安装空间，使得可紧密地布置第二压力传感器单元144。另外，在第二导流路径153上形成第二排流路径154，使得可安装第二防喘振阀单元131。

第一导流路径151和第二导流路径153构成第三导流路径155以将通过超前压缩机110和滞后压缩机140的流体释放到外部。另外，第三压力传感器单元160安装在第三导流路径155中并可检查压缩后的流体的压力。

图3是示出图1所示的压缩机系统的控制序列的流程图。

将参照图3描述在超前压缩机110与滞后压缩机140之间分担载荷的方法。

为了分担载荷，超前压缩机110和滞后压缩机140的每个出口处的压力被设置。换句话说，压力被设置使得流体在每个出口处具有相同的压力并且超前压缩机110和滞后压缩机140具有相同的载荷。超前压缩机110出口处的第一压力传感器单元114检查超前压缩机110的出口压力并将出口压力信号发送到第一控制单元120(操作S110)。

第一控制单元120确定超前压缩机110的出口压力与先前设置的压力是否相同(操作S120)。

当超前压缩机110的出口压力与对应的设置压力不同时，第一入口导叶113的开启程度被调节使得超前压缩机110的出口压力变为与对应的设置压力相同。换句话说，第一控制单元120将调节信号发送到第一入口导叶113并调节第一入口导叶113的开启程度来改变流体的流量，从而使超前压缩机110的出口压力与对应的设置压力相同(操作S130)。

此时，第一控制单元120将关于第一入口导叶113的开启程度的信息转换为第一信号。第一信号使第二入口导叶143的开启程度与第一入口导叶113的开启程度相同，以使滞后压缩机140与超前压缩机110平均地分担载荷(操作S140)。

第一控制单元120将第一信号发送到滤波器单元121。滤波器单元121可通过从第一信号中去除噪声来保持压缩机系统100的稳定性。滤波器单元121去除第一信号的波动并且第一信号被逐步发送，从而可提高系统100的稳定性(操作S150)。

第二控制单元130可接收通过了滤波器单元121的第一信号，产生与第一信号对应的第二信号，并将第二信号发送到第二入口导叶143。第二信号使第二入口导叶143与第一入口导叶113具有相同的开启程度(操作S160)。

已接收到第二信号的第二入口导叶143与第一入口导叶113具有相同的开启程度。当第一入口导叶113的开启程度与第二入口导叶143的开启程度相同时，流入超前压缩机110的流体的量与流入滞后压缩机140的流体的量相同，并且各自的压缩机的出口压力变为相同。换句话说，由第一压力传感器114测量的流体压力与由第二压力传感器144测量的流体压力可变为相同(操作S170)。

在压缩机系统100中，超前压缩机110的入口导叶和滞后压缩机140的入口导叶被促使具有相同的开启程度，并且载荷被平均分配，从而可保证系统100的稳定性。换句话说，各个压缩机被促使具有相同的输出压力并且载荷被平均分配，也就是说，载荷不集中在特定压缩机中，使得压缩机系统100可稳定地操作。

另外，在压缩机系统100中，控制信号可通过滤波器单元121以使噪声可被去除。然后，可防止在多个入口导叶同时操作时会导致的压力与载荷中的过分变化，从而可保证系统100的稳定性。

此外，在压缩机系统100中，即使在通信被切断时，每个压缩机的入口导叶的开启程度也可保持原状态，并且不引起处理中的剧烈变化。另外，不管正在操作的压缩机的数量如何改变，可呈现与超前压缩机110的输入控制水平相同水平的控制性能。因此，可保证高可靠性。

此外，在压缩机系统100中，防喘振阀单元为每个压缩机而设置，可执行喘振防止操作并可在喘振发生时立即执行喘振避免操作。

如上所述，根据一个或更多个以上的示例性实施例，超前压缩机与滞后压缩机的入口导叶具有用于平均分配载荷的相同的开启程度，使得可保证压缩机系统的稳定性。

另外，滤波器单元被设置以防止压力与载荷中的过分变化，使得压缩机系统可稳定地操作。本发明构思的范围不限于这些效果。

应理解的是，在此描述的示例性实施例应仅被视为描述性意义而不是为了限制的目的。对每个实施例中的特征或方面的描述通常应被视为可用于其它实施例中的其它类似的特征或方面。

虽然已参照附图描述了本发明构思的一个或更多个实施例，但是本领域普通技术人员将理解的是，在不脱离由权利要求所限定的本发明构思的精神和范围的情况下可在形式和细节上进行各种改变。

Claims (6)

1.一种压缩机系统，包括：

超前压缩机，具有安装有第一入口导叶的入口并包括测量出口处的压力的出口压力传感器单元；

滞后压缩机，与超前压缩机并联安装并具有安装有第二入口导叶的入口；

第一控制单元，基于由出口压力传感器单元测量的压力调节第一入口导叶的开启程度，将超前压缩机的输出压力与设置压力进行比较以将超前压缩机的出口压力设置为设置压力，并发送作为关于第一入口导叶的开启程度的信息的第一信号；

第二控制单元，接收第一信号并调节第二入口导叶的开启程度以控制流入滞后压缩机的流体的量；

第一防喘振阀单元，连接到超前压缩机，第一防喘振阀单元被配置为调节超前压缩机喘振的时间点或者被配置为减少超前压缩机发生喘振的次数；

第二防喘振阀单元，连接到滞后压缩机，第二防喘振阀单元被配置为调节滞后压缩机喘振的时间点或者被配置为减少滞后压缩机发生喘振的次数，

其中，第二控制单元被配置为在第一控制单元调节第一入口导叶的开启程度以将超前压缩机的输出压力设置为设置压力之后调节第二入口导叶的开启程度，以使滞后压缩机与超前压缩机平均地分担载荷，

其中，第二入口导叶的开启程度跟随第一入口导叶的开启程度而相同，

其中，基于由出口压力传感器单元测量的超前压缩机的出口压力，第一入口导叶和第二入口导叶以及第一防喘振阀单元和第二防喘振阀单元被控制。

2.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，第一控制单元和第二控制单元分别控制第一入口导叶和第二入口导叶，使得超前压缩机的出口处的压力与滞后压缩机的出口处的压力相等。

3.根据权利要求1所述的压缩机系统，还包括滤波器单元，滤波器单元从第一控制单元接收第一信号，从第一信号去除噪声并将第一信号传输到第二控制单元。

4.根据权利要求1所述的压缩机系统，其中，存在多个滞后压缩机，

所述多个滞后压缩机与超前压缩机并联连接。

5.根据权利要求1所述的压缩机系统，还包括：

第一导流路径，连接到超前压缩机的出口，并将由超前压缩机压缩的流体引导到压缩机系统的外部；

第二导流路径，连接到滞后压缩机的出口，并将由滞后压缩机压缩的流体引导到外部；

第三导流路径，连接到第一导流路径和第二导流路径，并将流体引导到外部；

排流路径，从自第一导流路径和第二导流路径组成的组合中选择的至少一个路径分流，并将流体引导到外部；

防喘振阀单元，安装在排流路径上并选择性地开启和关闭排流路径。

6.一种控制压缩机系统的方法，所述方法包括：

测量超前压缩机的出口压力；

将超前压缩机的出口压力与设置压力进行比较；

控制第一入口导叶的开启程度使得超前压缩机的出口压力被设置为设置压力；

将关于针对设置压力而被控制的第一入口导叶的开启程度的信息转换为第一信号；

使第一信号通过低通滤波器以去除噪声，然后将第一信号发送到第二控制单元；

将与第一信号对应的第二信号发送到安装在滞后压缩机的入口处的第二入口导叶；

在将第一入口导叶的开启程度调节为设置压力之后，使第二入口导叶的开启程度与第一入口导叶的开启程度相同，以使滞后压缩机与超前压缩机平均地分担载荷；

提供连接到超前压缩机的第一防喘振阀单元，以调节超前压缩机喘振的时间点或者减少超前压缩机发生喘振的次数；

提供连接到滞后压缩机的第二防喘振阀单元，以调节滞后压缩机喘振的时间点或者减少滞后压缩机发生喘振的次数；

基于测量的超前压缩机的出口压力，控制第一入口导叶和第二入口导叶以及第一防喘振阀单元和第二防喘振阀单元，

其中，第二入口导叶的开启程度跟随第一入口导叶的开启程度而相同。