CS196182B1

CS196182B1 - Turbo-compressor plant

Info

Publication number: CS196182B1
Application number: CS365078A
Authority: CS
Inventors: Ladislav Lastovka; Frantisek Malat; Jaroslav Sedlacek; Jiri Feierfeil
Original assignee: Ladislav Lastovka; Frantisek Malat; Jaroslav Sedlacek; Jiri Feierfeil
Priority date: 1978-06-05
Filing date: 1978-06-05
Publication date: 1980-03-31

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.The invention relates to a turbocompressor device consisting of at least two sections, with different input parameters of the following section compared to the output parameters of the preceding section, optionally with different, independent speed of each section, each having its own antipomposition regulator.

Vynález má zvláště význam u osových nebo radiálních turbokompresorů nebo turboexhaustorů velkých výkonů, tedy s nasávaným množstvím zhruba nad 100' 000 m^/h.The invention is of particular importance in the case of axial or radial turbo-compressors or turbo-exhausters of high power, i.e. with a suction volume of approximately 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.Particularly advantageous is the realization of the invention in turbo-compressor devices, where an unusually wide range of operating and performance parameters is achieved in that the individual sections are suitably connected in series or in parallel, or some sections are disconnected, or another separate before or after such turbo compressor. turbocharger.

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,A known way of solving such high-capacity turbo-composite devices is to equip the device with a plurality of separate anti-composite regulators and their respective transfer valves so that each possible connection of the piping connected to the discharge collector is connected to the piping connected to the suction collector. which is equipped with a relief valve, controlled by its own anti-composite regulator. Practically this means that it is necessary to use as many separate anti-composite regulators as the machine has sections and in addition as many regulators as the serial connection of individual sections is used, ie as many anti-composite regulators, the pin has a turbo-compressor device of overflow valves. The impulse for the anti-compaction control is either to achieve a certain minimum admissible suction volume Qapr »or the maximum permissible depression of the cap · When setting the anti-compaction control, the values £ aPR or £ aPR are chosen to be safely away from the suction volume Qhp or £ hP> which would reach the border of the anointing,

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.The position of the border pompuje on the characteristic, ie. on the curve given by the coordinates of the suction volume and the compression, ie the value of the suction volume QhP and the compression £ hP> when the pomp is taking place, depends on the subheading and three factors: the design parameters of the flow part of the machine own turbocomputer connected, and finally on operating parameters. On machines with fixed flow part, the first factor remains constant.

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.The second factor may be substantially different in the supplier's test room where substitute wiring is used compared to the actual wiring to the investor's technology; differences will be reflected especially in the dynamics of marches. Changing the operating parameters is of primary importance for setting the anti-composite control. For the sake of simplicity, if a constant speed machine is contemplated and compression of the same medium is envisaged, the pomp boundary will generally depend only on the pressure and temperature of the intake of the turbocharger.

U jedné sekce nebo u celého turbokompresoru bez mezichlazení je nasávané množstvíFor one section or for the entire turbocharger without intercooling, the suction rate is

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 ^nahranici pompáže přísTusné celému tur bokompresoru ještě funkcí teplot na vstupu do dalších sekcíQHPí ^and compression EEA ± ^to limit pompáže only a function of pressure and suction temperature ^Q HPi ¹ ^ KPi ^{= £} 1 ^{/ P} where ^'T where ^/ u turbocharger with intercooling between the individual series-connected' sections is sucked amount QHP and compressing £ hP ^border it will admix the entire turbocharger with a function of the temperatures at the inlet to other sections

Q_hp i &HP = ^£/^p„. Ί,·Q _hp i & HP = ^£ / ^p '. ·, ·

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.The first digit, in the index at pressure p ¹¹ and temperature T ^11, indicates whether it is the section entry or the output / 1. input/; the second digit indicates the sequence number of the section in the direction from the suction of the first section ¹¹ 1 ^M to the last n section.

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^/·From the point of view of economy of the proverb and the achievement of maximum operating parameters, it is important, especially for machines with high output, that the safe distance of anti-glare control intervention from the glare limit should be as low as possible. marches. In general, optimum ratios are achieved when the intervention adjustment values are anti-composite. the controls are corrected so that they are the same function of the same operating parameters, according to which the position of the pomp boundary changes in the field of sucked-in volume - compression, ie for tk without intercooling ^Q APRi '^ APRi - ^f / ^P li' ^T li ^{, /} 'for tk t (η-1) by intercooling ^Q APR ^; IAPK ^{= f / P} H ' ^T 11' ^T 12 · · '• ^T ln ^/ ·

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.Although at present, using modern electronic control elements, such a method of correction is technically feasible, it should be taken into account that the necessary correction dependencies for a wide range of Reynolds numbers can only be obtained by experimental means.

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.The invention is based on this prior art and solves the arrangement of a turbo-compressor device by interconnecting the discharge section of the last section with the suction pipe of the first axes or the outside atmosphere, or by sucking the first interaction with the atmosphere via a common overflow valve controlled by at least one .

Výhodné je uspořádání turbokompresorového zařízení takové, že nejméně jeden antipompážní regulátor je opatřen korekčním členem rozhodující veličiny ovládající přepouštěcí armaturu.Advantageously, the arrangement of the turbo-compressor device is such that at least one antipomposition regulator is provided with a correction element of the decisive variable controlling the relief valve.

Zvláště výhodné je uspořádání takové, že nejméně jeden antipompážní regulátor je opatřen blokovacím členem ostatních antiporapážních regulátorů.It is particularly preferred that at least one anti-collapsing controller is provided with a locking member of the other anti-collapsing controllers.

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.The solution according to the invention is advantageous for high-performance turbo-compressor devices. In the case of high outputs, the fact that a considerably smaller number of experimental determination of characteristics at different input parameters is sufficient for determining the correction dependencies is particularly important. It is also not insignificant that the number of cases in which the position of the pomp limit is experimentally determined is to allow the turbocharger to operate in the pomp area, since the stresses in some parts of the machine during the pomp increase to many times normal.

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.The extent of the experimental verification depends on the range of temperatures and pressures to be taken into account during the operation of the turbocharger, and also on the number of sections operating in series.

Příklad provedení zařízení podle vynálezu je znázorněn na schématu na obr. 1 a obr. 2.An example of an embodiment of the device according to the invention is shown in the diagram in Figs. 1 and 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.The turbo-compressor in this example consists of two sections and 2. In series connection, the suction of the first section 11 via the suction line 01-1 via a shut-off and control fitting 02-1 is connected to the suction collector 31. The compressed medium from the first section 1 passes through the discharge line 03-1 to the cooler 05-1, and then through the line 33 and the shut-off valve 34 to the suction line. 01-2 of the second section 2. The discharge line 03-2 of the second section 2 is connected via the shut-off valve 04-2 to the discharge collector 32. The shut-off and control valves 04-1, 02-2 are closed. The discharge from the discharge line 03-2 of the second section 2 to the suction line 01-1 of the first section 11, when the anti-composite regulator 14-1, 14-2 operates, is passed through the overflow line 41 through the overflow valve 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,The two turbocompressor sections 1, 2 in the example shown can also operate independently, either only one or both parallel to each other, so that both suction lines 01 - 1 and 01 - 2 are connected to the suction collector 31 and the discharge lines 03-1 and 03-2 on the discharge collector 3 2. The shut-off valve 34 is closed during this connection. In case of intervention of anti-composite regulator 14-1,

14-2 probíhá potom přepouštění přepouštěcím potrubím 11-1 a 11-2 přes přepouštěcí armaturu 12-1, respektive 12-2.14-2, the overflow through the overflow ducts 11-1 and 11-2 then passes through the overflow fitting 12-1 and 12-2, respectively.

V naznačeném příkladu je pro zjednodušení znázorněno provedení pouze o dvou sekcích _1_, _2 s konstantními otáčkami.In the example shown, for the sake of simplicity, an embodiment with only two sections 1, 2 of constant speed is shown.

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.Here, the impulse for the action of the anti-composite regulator 14-1, 14-2 is taken from the compression p and p »implemented in the separating member 16-1 and 16-2, respectively, where the suction pressure is supplied via the impulse lines 22-1 and 22-2, via pressure lines 23-1 and 23-2 respectively.

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,The compression correction a and PR respecting the influence of the Reynolds number happens in the correction term 15-1 and 15-2, respectively, where the suction pressure is supplied via the impulse lines 22-1 and 22-2, respectively, and the temperature pulse. From the splitting member 16-1, 16-2 and the correcting member 15-1, 15-2 a pulse comes to its own regulator 14-1 and 14-2, and from there either to the actuator 13-1 and 13-2 of its own section or 2, respectively. or to the actuator of the converter 43, which controls the operation of the main relief valve 42. The change of connection is done by means of switches 17-1 and 17-2, which are connected downstream of the regulators 14-1 and 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.As can be seen from the diagram, the main overflow fitting 42, i.e., that spans two or more sections 12, 2, has neither its own regulator nor its own correction term. In the diagram between the switches 17-1 and 17-2, respectively, and the converter 43 of the main transfer valve 42, the locking members 13-1 and 18-2, respectively, are shown.

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.Their function is to block the connection between the second regulator 14-1, 14-2 and the main bypass valve 42 whenever any of the regulators 14-1 or 14-2 gives an impulse to the main bypass 42. . The use of said blocking avoids simultaneous cooperation of two or more controllers 14-1, 14-2, which greatly simplifies the problem in terms of the dynamics of the control processes.

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 .The solution according to the invention, indicated in the diagram for a single machine with two sections, can be used in all cases where two or more sections operate in series, regardless of whether these sections are part of one or more machines and so on.

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,An embodiment of the turbocompressor device according to the invention in the general scheme is shown in simplified form in Fig. 2. In this case, the turbocompressor device consists of a first section driven by a constant speed electric motor 51 and a second section 2 driven by a variable speed steam turbine 52.

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.First suction section 2 ^e J suction line 01-1 connected to the suction collector 21 »compressed medium from the first section 2 passes through the discharge pipe 03-1 and 05-1 also through the intercooler and the intake manifold 01-2 to the second section 2 and then discharge the piping 03-2 to the discharge collector 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.The turbo-compressor device is equipped with one common overflow valve 42, which is located in the overflow line 41, which connects the discharge line 03-2, second section 2 ^and suction line 01-1 of the first section 2 · Each section 1, 2 of the turbocharger is equipped with its own separate anti-composite controller 14-1 and 14-2.

Claims

A turbo-compressor device comprising at least two sections, wherein the input parameters of the compressed air mass of the second or any other section are different from the output parameters of the preceding section, respectively with different speed independent of each section, each having its own anti-composite regulator; characterized in that the discharge pipe (03-2) of the last section (2) is connected with the suction pipe (01-1) of the first section (1) or with the outside atmosphere or the suction pipe (01-1) of the first section (1) with the atmosphere, by means of a common relief valve (42) operated at least

The anti-composite regulators 14-1 and 14-2 are not connected to a separate overflow fitting that connects the discharge and suction of each section 2 »2, but both are connected to a common overflow fitting 42 that connects the discharge line 03-2 of the second section 2 ^to suction line 01-1 of the first section 1. The overflow fitting 42 is controlled either by the regulator 14-1 or by the regulator 14-2, depending on which section 2 »A has reached the parameters APR» APR »relevant to the intervention. anti-composite regulation.

As can be seen from the diagram, the first section regulator 14-1 receives a pulse from the pulse sensor 16-1, which registers Aβ on the orifice 33 in the discharge line 03-1, and from the correction element 15-1, which registers the pressure and temperature. suction line 01-1 of the first section 2 · The pulse sensor 16-2 of the second section 2 registers Aβ on orifice 34 in the suction line 01-2. The correction member 15-2 registers both the pressure and temperature in the suction line 01-2 and the speed. The apparatus shown in Scheme 2 is also provided with locking members 18-1 and 18-2.

SUMMARY OF THE INVENTION One anti-composite controller (14-1, 14-2) of the individual sections (1, 2).

A turbo-compressor device according to claim 1, characterized in that the at least one anti-composite regulator (14-1, 14-2) is provided with a sensing value correction element (15-1, 15-2) decisive for the operation of the relief valve (42).

3. A turbo-compressor device according to claim 1, characterized in that at least one anti-composite regulator (14-1, 14-2) is provided with a locking member (18-1, 18-2) of the other anti-composite regulator (14-1, 14-). 2 /.