DE10003869A1 - Compressing fluid conveying mediums using at least two compressor units so that the outlet of the respective series connected compressor unit is in communication - Google Patents

Compressing fluid conveying mediums using at least two compressor units so that the outlet of the respective series connected compressor unit is in communication

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DE10003869A1 DE2000103869 DE10003869A DE10003869A1 DE 10003869 A1 DE10003869 A1 DE 10003869A1 DE 2000103869 DE2000103869 DE 2000103869 DE 10003869 A DE10003869 A DE 10003869A DE 10003869 A1 DE10003869 A1 DE 10003869A1
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Abstract

The method of compressing is carried out, so that each compressor unit (10,18) is driven by an own drive set (50,52) and determines at least one part of the working parameter of the compressor units (10,18) and is processed in such a manner, that the working parameters of the respective compressor unit (10) connected in series, are correlatable with the working parameters of the respective following connected compressor unit (18). At least one of the respective following compressor units (10,18) is a Roots compressor.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Komprimieren von fluiden Fördermedien mit mindestens zwei Verdichtereinheiten, wobei der Auslass der jeweils vorgeschalteten Verdichtereinheit mit dem Einlass der nachgeschalteten Verdichtereinheit in Verbindung steht. In Verdichtern bzw. Kompressoren zur Förderung fluider Medien müssen die Verdichter bzw. Kompressoren bei sich ändernden Betriebsbedingungen schnell dem wechselnden Bedarf an fluidem Fördermedium angepasst werden. Als fluide Fördermedien werden im vorliegenden Fall vorzugsweise Gase angesehen. Es können jedoch auch Flüssigkeiten und Gas-Flüssigkeits-Gemische sein. Verdichtereinheiten können z. B. Roots-, Kolben-, und Schraubenverdichter sein.The present invention relates to a method for Compress fluid fluids with at least two Compressor units, the outlet of each upstream compressor unit with the inlet of the downstream compressor unit is connected. In compressors or compressors for conveying fluids The compressors or compressors must carry media with them changing operating conditions quickly changing Fluid supply medium needs to be adjusted. As fluid fluids are used in the present case preferably viewed gases. However, it can also Liquids and gas-liquid mixtures. Compressor units can e.g. B. Roots, piston, and Screw compressor.

Derartige zwei- und mehrstufige Verdichtereinheiten sind allgemein bekannt. Dabei werden die Verdichtereinheiten von einem gemeinsamen Antriebsaggregat angetrieben. Die Verbindung zwischen dem gemeinsamen Antriebsaggregat und den einzelnen Verdichtereinheiten wird durch mechanische Bauteile, wie Transmissionsriemen, die über Riemenscheiben (Riemengetriebe) geführt werden, oder Zahnräder (Zahnradgetriebe) hergestellt. Hierbei sind aufgrund des gemeinsamen Antriebs und starrer Übersetzungsverhältnisse die Drehzahlen der Verdichtereinheiten vorgegeben. Sollen die Arbeitsparameter Auslassdruck sowie Fördermenge der vorgeschalteten und nachgeschalteten Verdichtereinheiten an wechselnde Anforderungen angepasst werden, dann ist beim Antrieb mit Transmissionsriemen der Austausch der Riemenscheiben erforderlich. Ein schnelles Anpassen der Anlage an variable Anforderungen, insbesondere sich ändernde Auslassdrücke und Fördermengen, und somit ein kontinuierlicher Betrieb ist daher nicht möglich.Such two and multi-stage compressor units are well known. The compressor units driven by a common drive unit. The Connection between the common drive unit and the individual compressor units is replaced by mechanical Components such as transmission belts that over Pulleys (belt gear) are guided, or Gears (gear transmission) manufactured. Here are due to the common drive and more rigid Gear ratios the speeds of the Compressor units specified. Should they Working parameters outlet pressure and flow rate of the upstream and downstream compressor units then be adapted to changing requirements  when driving with a transmission belt, the replacement of the Pulleys required. A quick adjustment of the Investment in variable requirements, especially yourself changing outlet pressures and flow rates, and thus a continuous operation is therefore not possible.

Wird anstatt eines Riemengetriebes ein Zahnradgetriebe benutzt, dann sind ebenfalls feste Übersetzungsverhältnisse vorgegeben, deren Änderung zeitaufwendig ist und einen Stillstand der Verdichteranlage über einen längeren Zeitraum erfordert.Becomes a gear transmission instead of a belt transmission used, then are also fixed Ratios specified, their change is time consuming and a standstill Compressor system required over a long period.

Aus der DE 197 11 510 A1 ist eine Verdichtereinheit mit einem ersten und zweiten Schraubenverdichter, die ein gemeinsames Antriebsaggregat haben, bekannt. Die Schraubenverdichtereinheiten sind über einen speziellen Riemenantrieb miteinander gekoppelt. Diese Ausgestaltung erfordert zur Anpassung der Übersetzungsverhältnisse den Austausch der Riemenscheiben und ein erneutes Spannen des Antriebsriemens. Hierzu muss die Verdichteranlage über einen längeren Zeitraum außer Betrieb genommen werden.From DE 197 11 510 A1 a compressor unit is included a first and second screw compressor, the one have common drive unit known. The Screw compressor units are about a special Belt drive coupled together. This configuration requires the to adjust the gear ratios Exchange of the pulleys and re-tensioning the Drive belt. To do this, the compressor system must be taken out of service for a longer period of time.

Ferner ist aus DE 32 02 993 C2 eine mehrstufige Drehkolbenverdichteranlage aus mehreren koppelbaren Drehkolbenverdichter-Baueinheiten bekannt. Wellen mit daran angebrachten Zahnrädern dienen dem Antrieb der Haueinheiten durch eine gemeinsame Antriebseinheit. Diese Ausgestaltung mittels eines Zahnradgetriebes ermöglicht die Kombination mehrerer Verdichtereinheiten mit jeweils vorgeschalteten und nachgeschalteten Verdichtereinheiten. Jedoch sind die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Verdichtereinheiten fest vorgegeben. Nur ein Austausch von Baueinheiten und ein damit verbundener Betriebsstillstand ermöglicht eine Anpassung an geänderte Anforderungen. Furthermore, DE 32 02 993 C2 is a multi-stage Rotary lobe compressor system consisting of several couplable Rotary piston compressor units are known. Waves with attached gears serve to drive the Housing units through a common drive unit. This Design made possible by means of a gear transmission the combination of several compressor units with each upstream and downstream compressor units. However, the gear ratios are individual Compressor units predefined. Just an exchange of building units and an associated Operating downtime allows adaptation to changed Conditions.  

Weiterhin ist aus US 3,407,996 eine Schraubenverdichtereinheit bestehend aus wenigstens zwei Schraubenverdichtern bekannt, die an einer gemeinsamen Übertragungseinheit abnehmbar angebracht sind und mittels eines gemeinsamen Antriebsmotors über Zahnräder angetrieben werden. Die Übersetzungsverhältnisse der einzelnen Verdichtereinheiten sind fest vorgegeben und eine Anpassung an geänderte Anforderungen lässt sich nur über den kompletten Austausch von Verdichtereinheiten während des Stillstands der Verdichteranlage erreichen.Furthermore, from US 3,407,996 Screw compressor unit consisting of at least two Screw compressors known to be on a common Transfer unit are removably attached and by means of a common drive motor via gears are driven. The gear ratios of the individual compressor units are fixed and an adaptation to changed requirements can only be about the complete exchange of compressor units reach while the compressor system is at a standstill.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein vollkommen neuartiges Verdichtereinheiten-Konzept zur Verfügung zustellen, dass wechselnden Anforderungen an eine Verdichteranlage, die aus mindestens zwei Verdichtereinheiten besteht, anpassbar ist.It is the object of the present invention completely new compressor unit concept for Deliver that changing requirements a compressor system consisting of at least two Compressor units exist, is customizable.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß mit der Verfahrensmaßnahme gelöst, dass jede Verdichtereinheit von einem eigenen Antriebsaggregat angetrieben ist und mindestens ein Teil der Arbeitsparameter der Verdichtereinheiten erfasst und derart verarbeitet wird, dass die Arbeitsparameter der jeweils vorgeschalteten Verdichtereinheit mit den Arbeitsparametern der jeweils nachgeschalteten Verdichtereinheit korrelierbar sind.This object is achieved with the Process measure resolved that each compressor unit is powered by its own drive unit and at least part of the working parameters of the Compressor units are recorded and processed in such a way that the working parameters of each upstream Compressor unit with the working parameters of each downstream compressor unit can be correlated.

Unter Arbeitsparametern wird erfindungsgemäß verstanden: Drehzahl, Fördervolumen, Stromaufnahme, Spannungsaufnahme, Kraftstoffzufuhr, Leistungsaufnahme, Einlassdruck und Auslassdruck. Hierbei entspricht der Auslassdruck einer Verdichtereinheit dem Einlassdruck einer nachgeschalteten Verdichtereinheit.According to the invention, working parameters are understood to mean: Speed, delivery volume, current consumption, Power consumption, fuel supply, power consumption, Inlet pressure and outlet pressure. Here corresponds to Outlet pressure of a compressor unit the inlet pressure a downstream compressor unit.

Der Erfindung liegt der Gedanke zugrunde, bei einer mindestens zwei Verdichtereinheiten aufweisenden Verdichteranlage, anstelle eines gemeinsamen Antriebs jeweils getrennte Antriebe vorzusehen und diese über bestimmte Arbeitsparameter der Verdichteranlage zu steuern oder zu regeln. Diese Arbeitsparameter können die Auslassdrücke, die Drehzahlen, die Stromaufnahme, die Spannungsaufnahme, die Leistungsaufnahmen der einzelnen Verdichtereinheiten und die Gesamtleistungsaufnahme der Verdichteranlage sein. Gemäß der erfindungsgemäßen Lehre werden diese Arbeitsparameter erfasst und durch mindestens eine Steuereinheit ausgewertet und in Steuerbefehle umgewandelt. Dieses neuartige Konzept lässt sich derart vorteilhaft gestalten, dass ein gewünschter Auslassdruck bzw. eine gewünschte Fördermenge der Verdichteranlage bei minimaler Gesamtleistungsaufnahme erreichbar ist. Dadurch ergibt sich ein besonders guter Wirkungsgrad. Dies ist ohne Veränderungen im apparativen Aufbau, d. h. ohne zeitaufwendige Veränderungen von Übersetzungsverhältnissen oder Austausch von Verdichtereinheiten realisierbar.The invention is based on the idea of a having at least two compressor units Compressor system instead of a common drive  to provide separate drives and these over certain working parameters of the compressor system control or regulate. These working parameters can Exhaust pressures, the speeds, the current draw, the Power consumption, the power consumption of each Compressor units and the total power consumption of the Compressor system. According to the teaching of the invention these working parameters are recorded and by evaluated and in at least one control unit Control commands converted. This new concept leaves turn out to be so advantageous that a desired one Outlet pressure or a desired delivery rate of Compressor system with minimal total power consumption is achievable. This results in a particularly good one Efficiency. This is without changes in the apparatus Construction, d. H. without time consuming changes from Ratios or exchange of Compressor units can be implemented.

Mit anderen Worten wird damit erreicht, das beispielsweise ein gewählter letzter Auslassdruck (Enddruck) bzw. eine letzte Fördermenge (Endfördermenge) in einem weiten Druck- bzw. Fördermengenbereich kontinuierlich zur Verfügung stehen. In jedem Fall sind in Abhängigkeit von den Verwendungserfordernissen der Auslassdruck und die Fördermenge nach der letzten Verdichtereinheit zeitlich unmittelbar, z. B. an geänderte oder sich ändernde Produktionsprozesse, anpassbar. Dies wird derart erreicht, dass nach dem Erfassen der Arbeitsparameter diese an eine Steuereinheit weitergeleitet und dort mittels eines Auswertsystem, wie z. B. von Programmen (Software), die Drehzahlen der einzelnen Verdichterstufen mittels der Änderung der Arbeitsparameter der Antriebsaggregate (Stromaufnahme, Spannungsaufnahme oder Kraftstoffzufuhr) so aufeinander abgestimmt werden, dass die Gesamtsumme der Leistungsaufnahmen aller Verdichtereinheiten minimiert wird.In other words, it does that for example a selected last outlet pressure (Final pressure) or a last delivery rate (final delivery rate) in a wide range of pressure and flow rates are continuously available. In any case depending on the usage requirements of the Outlet pressure and the flow rate after the last one Compressor unit immediately in time, e.g. B. to changed or changing production processes, customizable. This is achieved in such a way that after the detection of the Working parameters this to a control unit forwarded and there by means of an evaluation system, such as e.g. B. of programs (software), the speeds of the individual compressor stages by changing the Working parameters of the drive units (current consumption, Voltage consumption or fuel supply) be voted that the total of  Power consumption of all compressor units minimized becomes.

Die Arbeitsparameter können entsprechend den jeweiligen Anforderungen an die Verdichteranlage ausgewählt und vorteilhaft miteinander korreliert werden. Die Auswertung kann zum einen auf der Basis von Algorithmen, die z. B. in rechnerischen Simulationen unter verschiedenen Verfahrensbedingungen ermittelt und in Versuchsreihen getestet und verfeinert werden, erfolgen. Alternativ kann die Auswertung ferner anhand von rechnerisch bestimmten und in Versuchsreihen kalibrierten sowie getesteten Parameter-Kennlinien, oder aber ausschließlich durch auf Versuchsreihen basierenden Kennlinien erfolgen. Die anschließende Veränderung der Arbeitsparameter der Antriebsaggregate, z. B. Stromaufnahme, Spannungsaufnahme oder Kraftstoffzufuhr und dem daraus resultierenden Arbeitsparameter Leistungsaufnahme, kann manuell oder automatisch durch eine in die Steuerungseinheit integrierte oder separate Regeleinheit erfolgen. Durch die Regelung der Arbeitsparameter der Antriebsaggregate ist die Drehzahl der einzelnen Verdichtereinheiten und damit der jeweilige Auslassdruck bzw. die jeweilige Fördermenge veränderbar. Alternativ können die Verdichtereinheiten auch dahingehend geregelt werden, dass bei vorgegebener Gesamtleistungsaufnahme mit Hilfe der Steuerungs- und Regeleinheit ein maximaler End- Auslassdruck bzw. ein maximales End-Fördervolumen erreicht wird.The working parameters can be according to the respective Compressor system requirements selected and are advantageously correlated with one another. The evaluation can on the one hand on the basis of algorithms z. B. in computational simulations under different Process conditions determined and in test series tested and refined. Alternatively, you can the evaluation is also based on mathematically determined and calibrated and tested in series of tests Parameter characteristic curves, or only through on Characteristic curves based on test series. The subsequent change in the working parameters of the Drive units, e.g. B. Current consumption, voltage consumption or fuel supply and the resulting Working parameters power consumption, can be manual or automatically into the control unit integrated or separate control unit. By the regulation of the working parameters of the drive units is the speed of the individual compressor units and thus the respective outlet pressure or the respective one Flow rate changeable. Alternatively, the Compressor units are also regulated in such a way that with given total power consumption with the help the control unit a maximum final Outlet pressure or a maximum final delivery volume is achieved.

In einer bevorzugten Ausführungsform wird der Auslassdruck oder die Fördermenge der vorgeschalteten Verdichtereinheit gemessen und die Drehzahl der nachgeschalteten Verdichtereinheit auf diesen durch die Veränderung eines oder mehrer der Arbeitsparameter Stromaufnahme, Spannungsaufnahme und Kraftstoffaufnahme geregelt. In a preferred embodiment, the Outlet pressure or the flow rate of the upstream Compressor unit measured and the speed of the downstream compressor unit on this by the Change one or more of the work parameters Current consumption, voltage consumption and fuel consumption regulated.  

In einer weiteren Ausführungsform wird vorzugsweise der Auslassdruck oder die Fördermenge der nachgeschalteten Verdichtereinheit gemessen und die Drehzahl der vorgeschalteten Verdichtereinheit auf diesen durch die Veränderung eines oder mehrer der Arbeitsparameter Stromaufnahme, Spannungsaufnahme und Kraftstoffaufnahme geregelt.In a further embodiment, the Outlet pressure or the flow rate of the downstream Compressor unit measured and the speed of the upstream compressor unit on this by the Change one or more of the work parameters Current consumption, voltage consumption and fuel consumption regulated.

Schließlich können die Drehzahlen, Auslassdrücke und Fördermengen der jeweils vorgeschalteten und nachgeschalteten Verdichtereinheiten gemessen und in der Steuereinheit miteinander korreliert werden. Die Regeleinheit kann aus der Gruppe der Arbeitsparameter der Antriebsaggregate eines oder mehrere kontinuierlich verändern und dadurch die Drehzahlen so aufeinander anpassen, dass der Arbeitspunkt von jeweils vor- und nachgeschalteter Verdichtereinheit derart aufeinander abgestimmt sind, dass die Gesamtleistungsaufnahme bei jeweils vorgegebenem End-Auslassdruck bzw. End- Fördermenge minimiert wird. Die Abstimmung der Arbeitspunkte kann z. B. derart erfolgen, dass in einem iterativen Prozess mit Hilfe einer Fuzzy-Logic die einzelnen Arbeitspunkte variiert und damit die geringste Gesamtleistungsaufnahme und damit immer der bestmögliche Wirkungsgrad schnell erreicht bzw. angefahren wird.Finally, the speeds, outlet pressures and Flow rates of the upstream and downstream compressor units measured and in the Control unit can be correlated with each other. The Control unit can be selected from the group of working parameters Drive units one or more continuously change and thus the speeds on each other adjust that the working point of each forward and downstream compressor unit in such a way are agreed that the total power consumption at each specified final outlet pressure or final Flow rate is minimized. The vote of Working points can e.g. B. take place in such a way that iterative process with the help of a fuzzy logic individual working points varied and thus the lowest Total power consumption and therefore always the best possible Efficiency is quickly reached or started.

Bei den erfindungsgemäß verwendeten Verdichtereinheiten kann es sich um Roots-, Kolben- und Schraubenverdichter oder eine Kombination daraus handeln. Antriebsaggregate können Elektromotoren, wie z. B. Gleichstrommotoren mit Reihen- oder Nebenschluß, Drehstromasynchronmotoren, Reluktanzmotoren oder eine Kombination davon sein. Außerdem kann mindestens ein Antriebsaggregat ein Verbrennungsmotor sein. Der Einsatz von Verbrennungsmotoren bietet sich vor allem in abgelegenen ländlichen Gebieten ohne oder ohne ausreichende Stromversorgung an. Handelt es sich bei dem Antriebsaggregat um einen Drehstromasynchronmotor, so erfolgt die Regelung des Drehfeldes mittels eines Frequenzumwandlers.In the compressor units used according to the invention can be roots, piston and screw compressors or a combination of them. Drive units can electric motors such. B. DC motors with Series or shunt, three-phase asynchronous motors, Reluctance motors or a combination thereof. In addition, at least one drive unit can Be an internal combustion engine. The use of Combustion engines are particularly useful in remote areas  rural areas with no or insufficient Power supply on. Is it the Drive unit around a three-phase asynchronous motor, see above the rotary field is controlled by means of a Frequency converter.

Durch die Anordnung einer Kühleinrichtung in der Verbindung zwischen zwei aufeinandergeschalteten Verdichtereinheiten kann erreicht werden, dass zum einen unter Beibehaltung der geforderten Gesamtfördermenge eine geringere Antriebsleistung der nachgeschalteten Verdichtereinheit erforderlich ist und zum anderen aufgrund der geringeren Temperatur des fluiden Fördermediums die nachgeschaltete Verdichter mit einer höheren Drehzahl betrieben werden kann, und damit ein höherer Auslassdruck bzw. eine höhere Fördermenge erreichbar ist. Beim Zwischenschalten einer Kühleinrichtung kann der Auslassdruck der vorgeschalteten Verdichtereinheit vom Einlassdruck der nachgeschalteten Verdichtereinheit abweichen. Zusätzlich oder alternativ kann eine Kühleinrichtung der in Strömungsrichtung ersten Verdichtereinheit vorgeschaltet sein, damit die Temperatur des zu komprimierenden fluiden Fördermediums verringert und die oben genannten Vorteile erreicht werden. Es ist ferner möglich der in Strömungsrichtung letzten Verdichtereinheit eine Kühleinrichtung nachzuschalten und damit das aufgrund der Verdichtung erwärmte fluide Fördermedium auf eine für die weitere Verwendung vorteilhafte Temperatur abzukühlen.By arranging a cooling device in the Connection between two interconnected Compressor units can be achieved on the one hand while maintaining the required total output lower drive power of the downstream Compressor unit is required and another due to the lower temperature of the fluid Fluid the downstream compressor with a higher speed can be operated, and thus a higher outlet pressure or higher flow rate is achievable. When interposing one Cooling device can be the outlet pressure of the upstream Compressor unit from the inlet pressure of the downstream Compressor unit deviate. Additionally or alternatively can be a cooling device of the first in the flow direction Compressor unit must be upstream, so that Temperature of the fluid medium to be compressed reduced and achieved the advantages mentioned above become. It is also possible in the direction of flow last compressor unit a cooling device downstream and therefore because of the compression heated fluid delivery medium to one for the further Use advantageous temperature to cool.

Im folgenden ist zur weiteren Erläuterung und zum besseren Verständnis der Erfindung ein Schaltschema eines Ausführungsbeispiels einer Vorrichtung, nach dem Stand der Technik und nach dem erfindungsgemäßen Verfahren unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen näher beschrieben.The following is for further explanation and better understanding of the invention a circuit diagram of a Embodiment of a device according to the state the technology and according to the inventive method with reference to the accompanying drawings described.

Fig. 1 zeigt das Schaltschema zum Komprimieren von fluiden Fördermedien nach dem Stand der Technik, und Fig. 1 shows the circuit diagram for compressing fluid fluids according to the prior art, and

Fig. 2 zeigt ein Ausführungsbeispiel nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Komprimieren von fluiden Fördermedien. Fig. 2 shows an embodiment according to the inventive method for compressing fluid delivery media.

Wie aus Fig. 1 hervorgeht besteht die Vorrichtung nach dem Stand der Technik aus einer ersten Verdichtereinheit (10) (1. Stufe) und einer mit dieser in Strömungsrichtung (12) über Leitungen (14, 16) verbundenen zweiten Verdichtereinheit (18) (2. Stufe). Jede Verdichtereinheit (10, 18) besitzt einen Einlass (20, 22) und einen Auslass (24, 26) und ist über eine Antriebsachse (28, 30) mit einer Riemenscheibe (32, 34) verbunden. Die Riemenscheiben (32, 34) der Verdichtereinheiten (10, 18) sind über einen gemeinsamen Antriebsriemen (36) mit der Riemenscheibe (38) verbunden. An die Riemenscheibe (38) ist mittels einer Antriebswelle (40) ein einzelnes Antriebsaggregat (42) gekoppelt, welches die erste und zweite Verdichtereinheit gemeinsam antreibt. Zwischen den Verdichtereinheiten (10, 18) befindet sich eine Kühleinrichtung (44). Die Verbindung zwischen der Kühleinrichtung (44) und den Verdichtereinheiten (10, 18) wird durch Leitungen (14, 16) hergestellt. Die Drehzahl n0 des Antriebsaggregats (42) wird entsprechend den Übersetzungsverhältnissen zwischen den Riemenscheiben (30, 36, 38) in die Drehzahlen n1 und n2 der Verdichtereinheiten (10, 18) übersetzt. Das Fördermedium mit dem Vordruck p0 wird in der ersten Verdichtereinheit (10) mit Drehzahl n1 verdichtet und dadurch der Auslassdruck p1 erzeugt. Dieser Auslassdruck p1 ist gleich dem Einlassdruck der zweiten Verdichtereinheit (18). Mit der zwischen den Verbindungsleitungen (14, 16) angeordneten Kühleinrichtung (44) wird das in der ersten Verdichterstufe (10) vorverdichtete Fördermedium entsprechend der Kühlleistung abgekühlt. Nun wird das in der ersten Verdichtereinheit (10) auf den Druck p1 vorverdichtete und mit der Kühleinrichtung gekühlte Fördermedium der zweiten Verdichterstufe (18) zugeführt. In der zweiten Verdichterstufe wird das Fördermedium mit der Drehzahl n2 auf den Auslassdruck p2 verdichtet. Der Auslassdruck p2 wird mit der zweiten Druckmesseinheit (48) bestimmt. Aus dem Arbeitsschema und den obigen Erläuterungen ist ersichtlich, dass aufgrund vorgegebener Übersetzungsverhältnisse zwischen den Riemenscheiben (32, 34, 38) sich die Verdichtereinheiten (10, 18) nur mit ganz bestimmten Kombinationen der Drehzahlen n1, n2, n3 betreiben lassen, wodurch wiederum nur ganz bestimmte Kombinationen der Auslassdrücke p1, p2 möglich sind.As is apparent from Fig. 1, the device according to the prior art of a first compressor unit (10) (1st stage) and with this in the flow direction (12) via lines (14, 16) the second compressor unit (18) connected (2 . Step). Each compressor unit ( 10 , 18 ) has an inlet ( 20 , 22 ) and an outlet ( 24 , 26 ) and is connected to a pulley ( 32 , 34 ) via a drive shaft ( 28 , 30 ). The pulleys ( 32 , 34 ) of the compressor units ( 10 , 18 ) are connected to the pulley ( 38 ) via a common drive belt ( 36 ). A single drive unit ( 42 ) is coupled to the pulley ( 38 ) by means of a drive shaft ( 40 ), which drives the first and second compressor units together. A cooling device ( 44 ) is located between the compressor units ( 10 , 18 ). The connection between the cooling device ( 44 ) and the compressor units ( 10 , 18 ) is established by lines ( 14 , 16 ). The speed n 0 of the drive unit ( 42 ) is translated into the speeds n 1 and n 2 of the compressor units ( 10 , 18 ) in accordance with the gear ratios between the pulleys ( 30 , 36 , 38 ). The conveying medium having the form p 0 in the first compressor unit (10) at the speed n 1 is compressed and thereby the discharge pressure p 1 created. This outlet pressure p 1 is equal to the inlet pressure of the second compressor unit ( 18 ). With the cooling device ( 44 ) arranged between the connecting lines ( 14 , 16 ), the delivery medium precompressed in the first compressor stage ( 10 ) is cooled in accordance with the cooling capacity. Now the delivery medium precompressed in the first compressor unit ( 10 ) to the pressure p 1 and cooled with the cooling device is fed to the second compressor stage ( 18 ). In the second compressor stage, the pumped medium is compressed with the speed n 2 to the outlet pressure p 2 . The outlet pressure p 2 is determined with the second pressure measuring unit ( 48 ). It can be seen from the working diagram and the above explanations that, due to the predetermined gear ratios between the pulleys ( 32 , 34 , 38 ), the compressor units ( 10 , 18 ) can only be operated with very specific combinations of the speeds n 1 , n 2 , n 3 , which in turn only allows very specific combinations of outlet pressures p 1 , p 2 .

Wie aus Fig. 2 hervorgeht besteht die erfindungsgemäße Vorrichtung aus einer ersten Verdichtereinheit (10) (1. Stufe) und einer mit dieser in Strömungsrichtung (12) über Leitungen (14, 16) verbundenen zweiten Verdichtereinheit (18) (2. Stufe). An diese Leitungen ist eine Kühleinrichtung (44) angeschlossen. Jede Verdichtereinheit (10, 18) besitzt einen Einlass (20, 22) und einen Auslass (24, 26). Die erste Verdichtereinheit (10) wird durch ein erstes Antriebsaggregat (50) und die zweite durch ein zweites Antriebsaggregat (52) über separate Antriebswellen (28, 30) mit den Drehzahlen n1 und n2 angetrieben. Als Arbeitsparameter wird durch integrierte Drehzahlgeber an dem ersten Antriebsaggregat (50) die Drehzahl n1 und an dem zweiten Antriebsaggregat (52) die Drehzahl n2 kontinuierlich gemessen und an die Steuereinheit (54) über Leitungen (56, 58) übermittelt. Alternativ kann bei der Verwendung eines Elektromotors, z. B. eines Drehstromasynchronmotors, die Drehzahl n1 durch einen ersten Frequenzumrichter des ersten Antriebsaggregats (50) und die Drehzahl n2 durch einen zweiten Frequenzumrichter des zweiten Antriebsaggregats (52) erfasst und über Leitungen (56, 58) an die Steuereinheit (54) übermittelt werden. Als weitere Arbeitsparameter werden mit Hilfe von Druckmesseinheiten (46, 48) die Auslassdrücke p1, p2 gemessen und über die Leitungen (60, 62) an die Steuereinheit weitergeleitet. Ebenso werden aus den Frequenzumrichtern die Leistungsaufnahmen erfasst und als Summe ermittelt.As can be seen from FIG. 2, the device according to the invention consists of a first compressor unit ( 10 ) (1st stage) and a second compressor unit ( 18 ) (2nd stage) connected to it in the direction of flow ( 12 ) via lines ( 14 , 16 ). A cooling device ( 44 ) is connected to these lines. Each compressor unit ( 10 , 18 ) has an inlet ( 20 , 22 ) and an outlet ( 24 , 26 ). The first compressor unit ( 10 ) is driven by a first drive unit ( 50 ) and the second by a second drive unit ( 52 ) via separate drive shafts ( 28 , 30 ) with the speeds n 1 and n 2 . As the operating parameter the rotational speed is n 1 and the second drive unit (52) the rotational speed n 2 is continuously measured and transmitted to the control unit (54) via lines (56, 58) by integrated rotation speed sensor on the first drive unit (50). Alternatively, when using an electric motor, e.g. B. a three-phase asynchronous motor, the speed n 1 detected by a first frequency converter of the first drive unit ( 50 ) and the speed n 2 by a second frequency converter of the second drive unit ( 52 ) and transmitted via lines ( 56 , 58 ) to the control unit ( 54 ) become. As further working parameters, the outlet pressures p 1 , p 2 are measured with the aid of pressure measuring units ( 46 , 48 ) and passed on to the control unit via the lines ( 60 , 62 ). The power consumption is also recorded from the frequency inverters and determined as a sum.

In der Steuereinheit werden die kontinuierlich übermittelten Arbeitsparameter Drehzahl n1, n2 und Auslassdruck p1, p2 miteinander derart korreliert, das z. B. ein für einen Produktionsprozess erforderlicher und deshalb vorgegebener Auslassdruck p1 auch bei wechselnder Fördermenge konstant gehalten wird. Dabei ist besonders vorteilhaft, das durch optimale Abstimmung der Drehzahlen n1, n2 der Verdichtereinheiten (10, 18), z. B. mit Hilfe einer Fuzzy-Logic, die Gesamtleistungsaufnahme der Verdichtereinheiten minimal und deshalb der Wirkungsgrad der gesamten Verdichteranlage sehr hoch ist.In the control unit, the continuously transmitted working parameters speed n 1 , n 2 and outlet pressure p 1 , p 2 are correlated with one another in such a way that, for. B. a required for a production process and therefore predetermined outlet pressure p 1 is kept constant even with changing flow rates. It is particularly advantageous that the optimal coordination of the speeds n 1 , n 2 of the compressor units ( 10 , 18 ), for. B. with the help of fuzzy logic, the total power consumption of the compressor units is minimal and therefore the efficiency of the entire compressor system is very high.

Alternativ kann die Summe der Leistungsaufnahmen als Minimalwert derart eingeregelt werden, das die Drehzahl n1 in kleinen Schritten verändert wird und dabei jeweils die Gesamtleistungsaufnahme gemessen und gespeichert wird. Anschließend wird die bestimmte optimale Drehzahl n1 mit der geringsten ermittelten Gesamtleistungsaufnahme eingestellt. Nachfolgend kann ebenso der optimale Wert für n2 ermittelt und eingestellt werden. Alternatively, the sum of the power consumption can be adjusted as a minimum value in such a way that the speed n 1 is changed in small steps and the total power consumption is measured and stored in each case. The determined optimal speed n 1 is then set with the lowest total power consumption determined. The optimal value for n 2 can also be determined and set below.

BezugszeichenlisteReference list

1010th

erste Verdichtereinheit (first compressor unit (

11

. Stufe)
, Step)

1212th

Strömungsrichtung
Flow direction

1414

Leitung
management

1616

Leitung
management

1818th

zweite Verdichtereinheit (second compressor unit (

22

. Stufe)
, Step)

2020th

Einlass der Admission of

11

. Stufe
, step

2222

Einlass der Admission of

22

. Stufe
, step

2424th

Auslass der Outlet of the

11

. Stufe
, step

2626

Auslass der Outlet of the

22

. Stufe
, step

2828

Antriebsachse der Drive axis of the

11

. Stufe
, step

3030th

Antriebsachse der Drive axis of the

22

. Stufe
, step

3232

Riemenscheibe der Pulley of the

11

. Stufe
, step

3434

Riemenscheibe der Pulley of the

22

. Stufe
, step

3636

Antriebsriemen
Drive belt

3838

Riemenscheibe
Pulley

4040

Antriebswelle
drive shaft

4242

Antriebsaggregat
Drive unit

4444

Kühleinrichtung
Cooling device

4646

Erste Druckmesseinheit
First pressure measuring unit

4848

Zweite Druckmesseinheit
Second pressure measuring unit

5050

erstes Antriebsaggregat
first drive unit

5252

zweites Antriebsaggregat
second drive unit

5454

Steuereinheit
Control unit

5656

Leitung
management

5858

Leitung
management

6060

Leitung
management

6262

Leitung
management

Claims (14)

1. Verfahren zum Komprimieren von fluiden Fördermedien bestehend aus mindestens zwei Verdichtereinheiten (10, 18), wobei der Auslass (24) der jeweils vorgeschalteten Verdichtereinheit (10) mit dem Einlass (22) der nachgeschalteten Verdichtereinheit (18) in Verbindung steht, dadurch gekennzeichnet, dass jede Verdichtereinheit (10, 18) von einem eigenen Antriebsaggregat (50, 52) angetrieben ist und zumindest ein Teil der Arbeitsparameter der Verdichtereinheiten (10, 18) erfasst und derart verarbeitet wird, dass die Arbeitsparameter der jeweils vorgeschalteten Verdichtereinheit (10) mit den Arbeitsparametern der jeweils nachgeschalteten Verdichtereinheit (18) korrelierbar sind.1. A method for compressing fluid delivery media consisting of at least two compressor units ( 10 , 18 ), the outlet ( 24 ) of the upstream compressor unit ( 10 ) being connected to the inlet ( 22 ) of the downstream compressor unit ( 18 ), characterized in that that each compressor unit ( 10 , 18 ) is driven by its own drive unit ( 50 , 52 ) and that at least some of the working parameters of the compressor units ( 10 , 18 ) are recorded and processed in such a way that the working parameters of the upstream compressor unit ( 10 ) are included the working parameters of the downstream compressor unit ( 18 ) can be correlated. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verdichtereinheiten (10, 18) ein Rootsverdichter ist.2. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the compressor units ( 10 , 18 ) is a roots compressor. 3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verdichtereinheiten (10, 18) ein Schraubenverdichter ist.3. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the compressor units ( 10 , 18 ) is a screw compressor. 4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens eine der Verdichtereinheiten (10, 18) ein Kolbenverdichter ist.4. The method according to claim 1, characterized in that at least one of the compressor units ( 10 , 18 ) is a piston compressor. 5. Verfahren nach der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsaggregat (50, 52) ein Elektromotor ist.5. The method according to claims 1 to 4, characterized in that at least one drive unit ( 50 , 52 ) is an electric motor. 6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektromotor ein Drehstromasynchronmotor ist. 6. The method according to claim 5, characterized in that at least one electric motor is a three-phase asynchronous motor is.   7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch dass, die Regelung über einen Frequenzumwandler erfolgt.7. The method according to claim 6, characterized in that the regulation done via a frequency converter. 8. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektromotor ein Reluktanzmotor ist.8. The method according to claim 5, characterized in that at least one electric motor is a reluctance motor. 9. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Elektromotor ein Gleichstrommotor ist.9. The method according to claim 5, characterized in that at least one electric motor is a direct current motor. 10. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass mindestens ein Antriebsaggregat (50, 52) ein Verbrennungsmotor ist.10. The method according to any one of claims 1 to 4, characterized in that at least one drive unit ( 50 , 52 ) is an internal combustion engine. 11. Verfahren nach Anspruch 1, charakterisiert dadurch, dass die Arbeitsparameter ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus Drehzahl, Fördervolumen, Stromaufnahme, Spannungsaufnahme, Kraftstoffzufuhr, Leistungsaufnahme, Einlassdruck und Auslassdruck.11. The method according to claim 1, characterized in that the working parameters are selected from the group, consisting of speed, delivery volume, current consumption, Power consumption, fuel supply, power consumption, Inlet pressure and outlet pressure. 12. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Verbindung zwischen zwei aufeinandergeschalteten Verdichtereinheiten (10, 18) eine Kühleinrichtung (44) aufweist.12. The method according to any one of the preceding claims, characterized in that the connection between two superimposed compressor units ( 10 , 18 ) has a cooling device ( 44 ). 13. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der vom Fördermedium zuletzt durchströmten Verdichtereinheit eine Kühleinrichtung nachgeschaltet ist.13. The method according to any one of the preceding claims, characterized characterized that the last from the medium flowed through a cooling device compressor unit is connected downstream. 14. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass zu Beginn der vom Fördermedium durchströmten Verdichtereinheit eine Kühleinrichtung vorgeschaltet ist.14. The method according to any one of the preceding claims, characterized marked that at the beginning of the medium flowed through a cooling device compressor unit is connected upstream.
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