CS196182B1 - Turbokompresorové zařízení - Google Patents

Description

Vynález ae týká turbokompresorového zařízení, sestávajícího nejméně ze dvou sekcí, s rozdílnými vstupními parametry následující sekce ve srovnání s výstupními parametry předcházející sekce, popřípadě s rozdílnými, na sobě nezávislými otáčkami jednotlivých sekcí, z nichž každá je opatřena vlastním antipompážním regulátorem.

Vynález má zvláště význam u osových nebo radiálních turbokompresorů nebo turboexhaustorů velkých výkonů, tedy s nasávaným množstvím zhruba nad 100' 000 m^/h.

Obzvláště výhodná je realizace vynálezu u turbokompresorových zařízení, kde se neobvykle širokého rozsahu provozních a výkonových parametrů dosahuje tím, že.jednotlivé sekce se vhodným způsobem zapojují do série nebo paralelně, nebo se některé sekce odpojují, anebo se před nebo za takový turbokompresor zapojí další samostatný turbokompresor.

Známý způsob řešení takovýchto turbokompreeorových zařízení velkých výkonů spočívá v tom, že se zařízení vybaví takovým počtem samostatných antipompážních regulátorů a jím příslušných přepouštěcích armatur, aby při každém z možných zapojení potrubí napojené na výtlačný kolektor s potrubím napojeným na sací kolektor bylo propojeno přepouštěcím potrubím, ve kterém je umístěna přepouštěcí armatura, ovládaná příslušným vlastním antipompážním regulátorem. Prakticky to znamená, že je nutno použít tolik samostatných antipompážních regulátorů, kolik má stroj sekcí a navíc dále tolik regulátorů, kolik je použito sériových zapojení jednotlivých sekcí, tedy tolik antipompážních regulátorů, kolík má turbokompresorové zařízení přepouštěcích armatur. Impulsem pro zásah antipompážní regulace je bud dosažení určitého nejmenŠího přípustného nasávaného množství Qapr» nebo největšího přípustného stlačení ČAPR · Při nastavení antipompážní regulace jsou hodnoty £aPR nebo £aPR voleny tak, aby byly bezpečně vzdáleny od hodnot nasávaného množství Qhp nebo stlačení £hP> při kterém by bylo doŠTaženo hranice pompaže,

Poloha hranice pompáže na charakteristice, tj . na křivce dané souřadnicemi nasávaného množství a stlačení, čili hodnoty nasávaného množství QhP a stlačení £hP> kdy dochází k pompáži, závTsí v pods tatě~a třech činitelích: na konstrukčních parametrech průtočné části vlastního stroje, na konstrukčních parametrech technologického zařízení, do kterého je vlastní turbokompre sor zapojen,a konečně na provozních parametrech. U strojů s neproměnnou průtočnou částí zůstává první faktor konstantní.

Druhý faktor může být podstatně rozdílný na zkušebně dodavatele, kde je použito náhradního zapojení ve srovnání se skutečným zapojením na technologii investora; rozdíly se projeví zejména v dynamice pochodů. Pro nastavení antipompážní regulace má hlavní význam změna provozních parametrů. Uvažuje-li se pro zjednodušení stroj s konstantními otáčkami, a předpokládá-li se komprese stejného média, hranice pompáže bude závislá obecně pouze na tlaku a teplotě na sání turbokompresoru.

U jedné sekce nebo u celého turbokompresoru bez mezichlazení je nasávané množství

QHPí ^a stlačení ÉhP± ^na hranicí pompáže pouze funkcí tlaku a teploty sání ^QHPi ¹ ^KPi ^{= £}1^/Pli’ ^Tli^/ u turbokompresoru s mezichlazením mezi jeho jednotlivými sériově zapojenými' sekcemi je nasávané množství QhP a stlačení £hP ^na hranici pompáže přísTusné celému tur bokompresoru ještě funkcí teplot na vstupu do dalších sekcí

Q_hp i &HP = ^£/^p„. Ί,·

První Číslice, v indexu u tlaku p¹¹ a teplot T¹¹ označuje, zda se jedná o vstup do sekce nebo o výstup /1. vstup/; druhá číslice označuje pořadové číslo sekce ve směru od sání první sekce ¹¹1 ^M po poslední n”«·tou sekci.

Z hlediska ekonomiky provoru i z hlediska dosažení maximální sire provozních parametrů je, zvláště u strojů velkých výkonů, důležité, aby bezpečná vzdálenost začátku zásahu anti pompážní regulace od hranice pompáže byla minimální, jaká je přípustná s ohledem na dynamiku změn provozních parametrů, a na dynamiku regulačních pochodů. Optimálních poměrů se obecně dosáhne, pokud se hodnoty nastavení zásahu antipompážní. regulace korigují tak, aby byly stejnou funkcí stejných provozních parametrů, podle kterých se mění poloha hranice pompáže v poli nasávané množství - stlačení, tedy aby pro korekcí platily vztahy: pro tk bez mezichlazení ^QAPRi ’ ^APRi - ^f/^Pli’ ^Tli^,/’ pro tk t /η-1/ mezichlazeními ^QAPR ^; ÍAPK ^{= f/P}H’ ^T11’ ^T12· · ’ •^Tln^/·

I když v současné době, za pomocí prvků moderní elektronická regulace, je takový způsob korekce technicky proveditelný, je třeba vzít v úvahu, žc porřebné korekční závislosti pro široký rozsah Reynoldsova čísla je možno získat pouze experimentální cestou.

Vynález vychází z tohoto známého stavu techniky a řeší uspořádání turbokompresorového zařízení tak, že je propojeno výtlačné potrubí poslední sekce se sacím potrubím první seker“, nebo s vnější atmosférou, popřípadě sání první sakce s atmosférou prostřednictvím společné přepouštěcí armatury ovládané nejméně jedním antipompážním regulátorem jednotlivých sekcí.

Výhodné je uspořádání turbokompresorového zařízení takové, že nejméně jeden antipompážní regulátor je opatřen korekčním členem rozhodující veličiny ovládající přepouštěcí armaturu.

Zvláště výhodné je uspořádání takové, že nejméně jeden antipompážní regulátor je opatřen blokovacím členem ostatních antiporapážních regulátorů.

Řešení podle vynálezu je výhodné pro turbokompresorová zařízení o velkém výkonu. Při velkých výkonech obzvláště vynikne fakt, že při určování korekčních závislostí stačí podstatně menší počet experimentálních zjištování charakteristik pří různých vstupních parametrech. Není zanedbatelný ani fakt, že se omezí počet případů, kdy při experimentálním zjištování polohy meze pompáže je nutno nechat turbokompresor pracovat v oblasti pompáže, vzhledem k tomu, že namáhání v některých místech stroje při pompáži se zvýší na mnohonásobek normálních hodnot.

Rozsah experimentálního ověřování je závislý jednak na rozmezí teplot a tlaků, s nimiž je třeba při provozu turbokompresorového zařízení počítat, a dále je závislý na počtu sekcí, pracujících v sériovém zapíjeni.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na schématu na obr. 1 a obr. 2.

Turbokompresor v tomto příkladě sestává ze dvou sekcí a 2.. V sériovém zapojení je sání první sekce J_ sacím potrubím 01-1 přes uzavírací a regulační armaturu 02-1 napojeno na sací kolektor 31 . Komprimované médium z první sekce 1 prochází výtlačným potrubím 03-1 do chladiče 05-1, a potom spo jovacím potrubím 33 a uzavírací armaturou 34 do sacího potrubí. 01-2 druhé sekce 2., Výtlačné potrubí 03-2 druhé sekce 2 je přes uzavírací armaturu 04-2 napojeno na výtlačný kolektor 32. Uzavírací a regulační armatury 04-1, 02-2 jsou uzavřeny. Přepouštení z výtlačného potrubí 03-2 druhé sekce 2_ do sacího potrubí 01-1 první sekce j_ při zásahu antipompážního regulátoru 14-1, l4-2 probíhá přepouštěcím potrubím 41 přes přepouštěcí armaturu 42.

Obě sekce J_, 2. turbokompresoru v naznačeném příkladu mohou pracovat také samostatně, a to bud jen jedna z nich, nebo obě paralelitě vedle sebe tak, že obě sací potrubí 01 — 1 i 01 - 2 jsou napojena na sací kolektor 31 a výtlačná potrubí 03-1 a 03-2 na výtlačný kolektor 3 2. Uzavírací armatura 34 je při tomto zapojení uzavřena. Pří zásahu antipompážního regulátoru 14-1,

14-2 probíhá potom přepouštění přepouštěcím potrubím 11-1 a 11-2 přes přepouštěcí armaturu 12-1, respektive 12-2.

V naznačeném příkladu je pro zjednodušení znázorněno provedení pouze o dvou sekcích _1_, _2 s konstantními otáčkami.

Impuls pro zásah antipompážního regulátoru 14-1, 14-2 je zde brán ze stlačení £apR» realizovaného v dělicím členu 16-1, respektive 16-2, kam je impulsním potrubím 22-1 a 2 2-2 přiváděn tlak v sání, potrubím 23-1, respektive 23-2 tlak ve výtlaku.

Korekce stlačení £aPR respektující vliv Reynoldsova čísla děje še v korekčním členu 15-1 , respektive 1 5-2, kam, je přiváděn jednak tlak v sání impulsním potrubím 22-1, respektive 22-2, jednak impuls teploty. Z dělicího členu 16-1, 16-2 a korekčního členu 15-1, 15-2 přichází impuls do vlastního regulátoru 14-1, respektive 14-2 a odtud bud do servopohonu 13-1, respektive 13-2 vlastní sekce respektive 2_, nebo do servopohonu převodníku 43 , který ovládá činnost hlavní přepouštěcí armatury 42. Změna zapojení se děje pomocí přepínačů 17-1 a 17-2, které jsou zařazeny za regulátory 14-1 a 14-2,

Jak je ze schématu patrno, hlavní přepouštěcí armatura 42, to jest ta, která překlenuje dvě nebo více sekcí j_, 2_,nemá ani vlastní regulátor, ani vlastní korekční člen. Ve schématu mezi přepínači 17-1, respektive 17-2 a převodníkem 43 hlavní přepouštěcí armatury 4 2 jsou dále znázorněny blokovací členy 13-1, respektive 18-2.

Jejich funkce spočívá v tom, že v okaiaži ku, kdy kterýkoliv z regulátorů 14-1 nebo 14-2 dává impuls k zásahu hlavní přepouštěcí armatury 42, dojde k blokování spojení mezi druhým regulátorem 14-1, 14-2 a hlavní přepouštěcí armaturou 4_2. Použití uvedeného blokování zamezí současné spolupráci dvou nebo více regulátorů 14-1, 14-2, což znamená značné zjednodušení problematiky z hlediska dynamiky regulačních pochodů.

Řešení podle vynálezu, které je na schématu naznačeno pro jeden stroj se dvěma sekcemi, je možno použít ve všech případech, kde pracují dvě nebo více sekcí v sériovém zapojení, bez ohledu jsou-li tyto sekce součástí jednoho stroje nebo více strojů a td .

Provedení turbokompresorového zařízení podle vynálezu v obecném schématu je zjednodušeně znázorněno na obr. 2. V tomto případě sestává turbokompresorové zařízení z první sekce poháněné elektromotorem 51 s konstantními otáčkami a z druhé sekce 2, poháněné parní turbinou 52 s proměnnými otáčkami,

Sání prvé sekce 2 J^e sacím potrubím 01-1 napojeno na sací kolektor 21» komprimované médium z první sekce 2 prochází výtlačným potrubím 03-1 a dále přes mezichladič 05-1 a sací potrubí 01-2 do druhé sekce 2 a z ní pak výtlačným potrubím 03-2 do výtlačného kolektoru 3 2.

Turbokompresorové zařízení je vybaveno jednou společnou přepouštěcí armaturou 42, která je umístěna v přepouštěcím potrubí 41, které propojuje výtlačné potrubí 03-2, druhé sekce 2 ^a sací potrubí 01-1 první sekce 2· Každá sekce 1, 2 turbokompresoru je vybavena vlastním samostatným antipompážním regulátorem 14-1 a 14-2.

Claims (3)

1. Turbokompresorové zařízení sestávající nejméně ze dvou sekcí, přičemž vstupní parametry komprimované vzdušiny u druhé nebo kterékoliv další sekce jsou rozdílné ve srovnání s výstupními parametry předcházející sekce, popřípadě s rozdílnými na sobě nezávislými otáčkami jednotlivých sekcí, z nichž každá je opatřena vlastním antipompážním regulátorem, vyznačené tím, že je propojeno výtlačné potrubí /03-2/ poslední sekce /2/ se sacím potrubím /01-1/ první sekce /1/, nebo s vnější atmosférou, popřípadě sací potrubí /01-1/ první sekce /1/ s atmosférou, prostřednictvím společné přepouštěcí armatury /42/ ovládané nejméně

Antipompážní regulátory 14-1 a 14-2 nejsou napojeny na vlastní přepouštěcí armaturu, která by propojovala výtlak a sání každé sekce 2» 2., ale oba jsou napojeny na společnou přepouštěcí armaturu 42, která propojuje výtlačné potrubí 03-2 druhé sekce 2 ^se sacím potrubím 01-1 první sekce 1. Přepouštěcí armatura 42 je ovládána bud ~ regulátorem 14-1, nebo regulátorem 14-2, podle toho, ve které sekci 2» A bylo dosaženo parametrů /^APR» £APR/· rozhodných pro zásah antipompážní regulace.

Jak je ze schématu patrno, dostává regulátor 14-1 první sekce 2 impuls jednak od snímače impulsů 16-1, který registruje Ap na cloně 33 ve výtlačném potrubí 03-1, jednak od korekčního členu 15-1, který registruje tlak a teplotu v sacím potrubí 01-1 prvé sekce 2· Snímač impulsů 16-2 druhé sekce 2 registruje Ap na cloně 34 v sacím potrubí 01-2. Korekční člen 15-2 registruje jednak tlak a teplotu v sacím potrubí 01-2, jednak otáčky. Zařízení znázorněné na schématu č. 2 je vybaveno také blokovacími členy 18-1 a 18-2.

VYNÁLEZU jedním antipompážním regulátorem /14-1, 14-2/ jednotlivých sekcí /1, 2/.

2. Turbokompresorové zařízení podle bodu 1, vyznačené tím, že nejméně jeden antipompážní regulátor /14-1, 14-2/ je opatřen korekčním členem /15-1, 15-2/ snímané veličiny rozhodující pro zásah přepouštěcí armatury /42/.

3. Turbokompresorové zařízení podle bodů 1, 2, vyznačené tím, že nejméně jeden antipompážní regulátor /14—1, 14-2/ je opatřen blokovacím členem /18—1, 18—2/ ostatních antipompážních regulátorů /14-1, 14-2/.