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Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fördersystems mit mehreren Kompressoren nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1. Des Weiteren betrifft die Erfindung ein Steuerungssystem für ein Fördersystem mit mehreren Kompressoren zur Durchführung des Verfahrens.
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Um bei der Förderung eines Mediums, wie zum Beispiel bei der Förderung von Gas, in Folge der Störung eines zur Förderung verwendeten Kompressors Förderschwankungen in der Förderung des Mediums oder gar einen Zusammenbruch der Förderung des Mediums zu vermeiden, ist es aus der Praxis bereits bekannt, Fördersysteme mit mehreren Kompressoren einzusetzen.
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So zeigt 1 den grundsätzlichen Aufbau eines aus der Praxis bekannten Fördersystems zum Fördern eines Mediums, wie zum Beispiel zum Fördern von Gas, wobei gemäß 1 zwei Kompressoren 1 und 2 parallel zueinander geschaltet sind, mit Hilfe derer ausgehend von einer Saugleitung 3 Fördermedium ansaugbar und in Richtung auf eine Druckleitung 4 förderbar ist. Zur Förderung des Mediums aus der Saugleitung 3 in Richtung auf die Druckleitung 4 ist immer nur einer der Kompressoren 1 und 2 aktiv, wobei der aktive Kompressor als Betriebskompressor und der inaktive Kompressor als Reservekompressor bezeichnet wird. Nachfolgend soll davon ausgegangen werden, dass der Kompressor 1 als Betriebskompressor und der Kompressor 2 als Reservekompressor dient. Dann, wenn am Betriebskompressor 1 eine Störung auftritt, muss zur Vermeidung von Störungen in der Förderung des zu fördernden Mediums eine Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 erfolgen.
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1 zeigt weiterhin, dass jedem Kompressor 1, 2 jeweils ein Kühler 5, 6 nachgelagert ist, um das zu fördernde Medium auf eine Betriebstemperatur zu kühlen. Zwischen die Kühler 5 und 6 und die Druckleitung 4 ist für jeden der Kompressoren 1 und 2 jeweils ein Rückschlagventil 7 und 8 geschaltet. Wie bereits erwähnt, ist im Normalbetrieb außerhalb einer durch eine Kompressorstörung versuchten Betriebsverlagerung immer nur einer der beiden Kompressoren 1 und 2 aktiv. Der Ausgangsdruck des inaktiven Reservekompressors entspricht dem Eingangsdruck desselben, wobei dann der inaktive Reservekompressor 2 über das geschlossene Rückschlagventil 8 von der Druckleitung 4 abgekoppelt ist. Das Rückschlagventil 7 des aktiven Betriebskompressors 1 ist geöffnet, sodass das vom aktiven Betriebskompressor 1 geförderte Medium in die Druckleitung 4 gefördert werden kann.
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Gemäß 1 ist jedem der Kompressoren 1 und 2 jeweils ein Pumpgrenzregelventil 9, 10 zugeordnet, welches über einen sogenannten Pumpgrenzregler 11, 12 geöffnet und geschlossen werden kann. Bei aus der Praxis bekannten Fördersystemen wird dann, wenn eine Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 erfolgen soll, zum Belasten des Reservekompressors 2 und zum Entlasten des Betriebeskompressors 1 das Pumpgrenzregelventil 9 des Betriebskompressors 1 über den Pumpgrenzregler 11 geöffnet und das Pumpgrenzregelventil 10 des Reservekompressors 2 über den Pumpgrenzregler 12 geschlossen. Dies erfolgt nach der Praxis derart, dass zunächst der zu belastende Reservekompressor 2 bis auf eine minimale Betriebsdrehzahl beschleunigt wird, wobei während dieses Beschleunigungsvorgangs das Pumpgrenzregelventil 10 des Reservekompressors 2 vollständig geöffnet ist, um Strömungsinstabilitäten während der Beschleunigung auf die minimale Betriebsdrehzahl desselben zu vermeiden. Nach dem Erreichen der minimalen Betriebsdrehzahl ist der Ausgangsdruck des Reservekompressors 2 infolge des völlig geöffneten Pumpgrenzregelventils 10 niedriger als der Druck in der Druckleitung 4, sodass das Rückschlagventil 8 des Reservekompressors 2 vollständig geschlossen ist und demnach der bei minimaler Betriebsdrehzahl betriebene Reservekompressor 2 von der Druckleitung 4 abgekoppelt ist.
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Um nun anschließend den Reservekompressor 2 in die Förderung einzubeziehen bzw. die Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 vorzunehmen, wird nach der Praxis nachfolgend das Pumpgrenzregelventil 10 desselben so weit geschlossen, dass der Austrittsdruck beider Kompressoren 1 und 2, also der Austrittsdruck von Betriebskompressor 1 und der Austrittsdruck von Reservekompressor 2 gleich sind. Bis zu diesem Zeitpunkt erfolgt die Förderung ausschließlich über den zu entlastenden Betriebskompressor 1, der zu belastende Reservekompressor 2 wird weiterhin im Kreislauf betrieben, das heißt, dass sein gesamter Durchfluss über das Pumpgrenzregelventil 10 von der Druckseite zur Saugseite umgeblasen wird. Das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 ist bis zu diesem Zeitpunkt noch vollständig geschlossen, das heißt, der zu entlastende Betriebskompressor 1 fördert seinen gesamten Durchfluss in die Druckleitung 4. Das Rückschlagventil 7 des Betriebskompressors 1 ist geöffnet. Das Rückschlagventil 8 des Reservekompressors 2 ist noch geschlossen.
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Zum eigentlichen Lastwechsel bzw. zur eigentlichen Betriebsverlagerung vom zu entlastenden Betriebskompressor 1 auf den zu belastenden Reservekompressor 2 wird nachfolgend durch gleichzeitig gesteuertes Öffnen des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 und Schließen des Pumpgrenzregelventils 10 des zu belastenden Reservekompressors 2 die Last vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 verlagert, wobei nach Abschluss dieses Vorgangs das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 vollständig geöffnet und das Pumpgrenzregelventil 10 des belastenden Reservekompressors 2 vollständig geschlossen ist, sodass dann nachfolgend die Förderung des Mediums ausschließlich über den belasteten Reservekompressor 2 erfolgt. Der Ausgangsdruck des zu entlastenden Betriebskompressors 1 sinkt unter den Druck in der Druckleitung 4, sodass sich das Rückschlagventil 7 desselben schließt und sämtliche Fördermenge des entlasteten Betriebskompressors 1 über das geöffnete Pumpgrenzregelventil 9 von der Druckseite zur Saugseite gefördert wird. Der entlastete Betriebskompressor 1 kann dann abgeschaltet werden.
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Aus der Praxis ist es weiterhin bekannt, dass zur Regelung eines konstanten Förderdrucks oder eines Fördervolumenstroms jedem der Kompressoren 1 und 2 jeweils ein Prozessgrößenregler 13, 14 zugeordnet ist. Über Sensoren 15, 16 werden Istwerte für den Prozessgrößenregler 13, 14 erfasst, wobei der Prozessgrößenregler 13, 14 aufgrund einer Abweichung zwischen dem gemessenen Istwert und einem vorgegebenen Sollwert eine Stellgröße für einen Aktuator 17, 18 des jeweiligen Kompressors 1, 2 derart erzeugt, dass der Förderdruck oder der Fördervolumenstrom konstant ist. Dann, wenn die Kompressoren 1, 2 verstellbare Leitschaufeln aufweisen, kann über die Prozessgrößenregler 13, 14 bzw. die Aktuatoren 17, 18 die Stellung der Leitschaufeln verändert werden. Bei Kompressoren ohne verstellbare Leitschaufeln kann über den jeweiligen Prozessgrößenregler 13, 14 die Drehzahl des jeweiligen Kompressors oder bei fester Drehzahl alternativ das jeweilige Pumpgrenzregelventil 9, 10 angesteuert werden. Die Konstanthaltung des Förderdrucks ist insbesondere bei variablen Abnahmemengen des zu fördernden Mediums in der Druckleitung von Bedeutung.
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Dann, wenn im regulären Betrieb der Betriebskompressor 1 läuft und der Reservekompressor 2 still steht, ist selbstverständlich immer nur einer der Prozessgrößenregler 13, 14 aktiv, nämlich der Prozessgrößenregler des in Betrieb befindlichen Betriebskompressors. Um auch bei einer Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 gegenseitige Wechselwirkungen der Prozessgrößenregler 13, 14 untereinander auszuschalten, darf auch bei der Betriebsverlagerung immer nur einer der Prozessgrößenregler 13, 14 aktiv sein. Der inaktive Prozessgrößenregler gibt dann eine konstante Stellgröße aus. Nach der Praxis wird zur Vermeidung von Wechselwirkungen der beiden Prozessgrößenregler 13, 14 bei der Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 der Prozessgrößenregler 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 aktiviert und der Prozessgrößenregler 13 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 inaktiviert, sodass also der Prozessgrößenregler 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 im Sinne einer Regelung eine variable Stellgröße ausgeben kann, wohingegen der inaktive Prozessgrößenregler 13 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 eine konstante Stellgröße ausgibt.
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Dann, wenn der zu belastende Reservekompressor 2 bei der Betriebsverlagerung einen Ausgangsdruck bereitstellt, der dem Druck in der Druckleitung 4 entspricht, wird demnach nach der Praxis der bislang aktive Prozessgrößenregler 13 des Betriebskompressors 1 inaktiviert und der bislang inaktive Prozessgrößenregler 14 des Reservekompressors 2 aktiviert, sodass bei der Betriebsverlagerung eine gegenseitige Beeinflussung der beiden Prozessgrößenregler 13 und 14 ausgeschlossen ist. Mit Aktivierung des Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 hält der zu belastende Reservekompressor 2 den Förderdruck in der Druckleitung 4 konstant, wobei nach der Praxis das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 des Betriebskompressors 1 über eine vorgegebene, zeitbasierte Rampe relativ langsam geöffnet wird. Die Öffnung des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 beeinflusst den Förderdruck in der Druckleitung 4, wobei der aktive Prozessgrößenregler 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 dieser Druckschwankung entgegenwirkt.
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Obwohl auf die oben beschriebene Art eine Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 möglich ist, besteht Bedarf, diese Betriebsverlagerung zu verbessern, nämlich dann, wenn bei Störung des Betriebskompressors 1 eine schnelle Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 erfolgen soll. Eine derart schnelle Betriebsverlagerung unter Einhaltung maximal zulässiger Abweichungen für den aktiven Prozessgrößenregler 14 ist bislang nicht möglich, da nach der Praxis das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 ausschließlich abhängig von einer zeitbasierten Rampe relativ langsam geöffnet werden kann.
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Hiervon ausgehend liegt der vorliegenden Erfindung die Aufgabe zugrunde, ein neuartiges Verfahren zum Betreiben einer Fördersystems mit mehreren Kompressoren zu schaffen, welches eine Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor auf den Reservekompressor schnellstmöglich innerhalb kurzer Zeit unter Einhaltung maximal zulässiger Abweichung zum Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers ermöglicht.
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Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren nach Anspruch 1 gelöst. Erfindungsgemäß wird bei einer Betriebsverlagerung das zu öffnende Pumpgrenzregelventil des Betriebskompressors abhängig von einer Regeldifferenz zwischen einem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers und einem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers über den jeweiligen Pumpgrenzregler geöffnet. Bedingt dadurch, dass das zu öffnende Pumpgrenzregelventil des zu entlastenden Betriebskompressors abhängig von der Regeldifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers geöffnet wird, kann die Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor auf den Reservekompressor schneller unter Einhaltung maximal zulässiger Abweichungen für die aktive Prozessgrößenregelung erfolgen. Hiermit kann auch dann, wenn am zuvor aktiven Betriebskompressor ein kritischer Alarm auftritt, durch zügige Betriebsverlagerung auf den Reservekompressor in der Druckleitung ein konstanter Förderdruck aufrechterhalten werden. Verzögerte Betriebsverlagerungen auf den Reservekompressor, die kritische Betriebssituationen an einer mit dem zu fördernden Medium zu versorgenden Anlage verursachen, können so vermieden werden. Bei der Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor auf den Reservekompressor wird der Prozessgrößenregler des zu belastenden Reservekompressors aktiviert, wobei der Reservekompressor durch den zu entlastenden Betriebskompressor verursachte Druckschwankungen kompensiert. Der Prozessgrößenregler des zu entlastenden Betriebskompressors wird bei der Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor auf den Reservekompressor deaktviert und gibt eine konstante Stellgröße aus.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung wird eine maximale Öffnungsgeschwindigkeit für das zu öffnende Pumpgrenzregelventil abhängig von der Regeldifferenz zwischen dem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers und dem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers bestimmt, wobei das zu öffnende Pumpgrenzregelventil abhängig von dieser maximalen Öffnungsgeschwindigkeit geöffnet wird. Dies erlaubt eine besonders vorteilhafte Ausführung der Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor auf den Reservekompressor unter Einhaltung maximal zulässiger Abweichungen zum Sollwert der Prozessgrößenregelung.
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Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung erfolgt die Betriebsverlagerung von dem Betriebskompressor auf den Reservekompressor und damit die Belastung des Reservekompressors und die Entlastung des Betriebskompressors nur dann, wenn steuerungsseitig ein Betriebskompressorentlastungssignal vorliegt. Das Betriebskompressorentlastungssignal wird in einem Speicher gespeichert, wobei das Betriebskompressorentlastungssignal solange gesetzt bleibt, bis ein Ausgangssignal des aktiven Prozessgrößenreglers Null wird, und wobei dann, wenn das Ausgangssignal des aktiven Prozessgrößenreglers Null ist, das Betriebskompressorentlastungssignal in dem Speicher gelöscht wird.
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Bevorzugte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen und der nachfolgenden Beschreibung. Ausführungsbeispiele der Erfindung werden, ohne hierauf beschränkt zu sein, an Hand der Zeichnung näher erläutert.
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Dabei zeigt:
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1: ein Blockschaltbild eines Fördersystems mit mehreren Kompressoren zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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2 ein weiteres Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens;
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3 ein weiteres Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens; und
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4 ein weiteres Blockschaltbild zur Verdeutlichung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
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Die hier vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Fördersystems für ein Fördermedium, insbesondere ein Fördersystem zur Förderung von Gas, mit mehreren Kompressoren 1 und 2, wobei der grundsätzliche Aufbau dieses Fördersystems aus der Praxis bekannt ist und bereits unter Bezugnahme auf 1 beschrieben wurde.
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Im Normalbetrieb ist lediglich ein Kompressor, nämlich der sogenannte Betriebskompressor 1, aktiv, wohingegen der andere Kompressor, der sogenannte Reservekompressor 2, inaktiv ist, sodass demnach Fördermedium ausgehend von der Saugleitung 3 in Richtung auf die Druckleitung 4 im Normalbetrieb ausschließlich vom Betriebskompressor 1 gefördert wird. Hierbei ist im Normalbetrieb das Pumpgrenzregelventil 9 des Betriebskompressors 1 geschlossen und das Rückschlagventil 7 desselben geöffnet.
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Soll nun infolge einer Störung am Betriebskompressor 1 eine Betriebsverlagerung von dem zuvor aktiven Betriebskompressor 1 auf den zuvor inaktiven Reservekompressor 2 erfolgen, wird zunächst bei geöffnetem Pumpgrenzregelventil 10 der Reservekompressor 2 auf eine minimale Drehzahl beschleunigt, sodass nach wie vor der Förderdruck in der Druckleitung 4 ausschließlich vom Betriebskompressor 1 bereitgestellt wird. Dann, wenn der zu belastende Reservekompressor 2 seine minimale Betriebsdrehzahl erreicht hat, wird nachfolgend das Pumpgrenzregelventil 10 desselben soweit geschlossen, sodass der Austrittsdruck beider Kompressoren 1 und 2 gleich ist. Bis zu diesem Zeitpunkt ist das Rückschlagventil 8 des Reservekompressors 2 noch geschlossen, sodass bis zu diesem Zeitpunkt der Fördervolumenstrom bzw. der Förderdruck in der Druckleitung 4 ausschließlich vom zu entlastenden Betriebskompressor 1 bereitgestellt wird.
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Anschließend erfolgt dann die Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2, indem die Prozessgrößenregelung bei aktivem Prozessgrößenregler 13 des Betriebskompressors 1 auf den zuvor inaktiven Prozessgrößenregler 14 des Reservekompressors 2 verlagert wird. Zur Ausführung der Betriebsverlagerung wird demnach der Prozessgrößenregler 14 des Reservekompressors 2 aktiviert, sodass der Prozessgrößenregler 14 desselben den Förderdruck oder den Fördervolumenstrom in der Druckleitung 4 konstant hält, wohingegen der Prozessgrößenregler 13 des Betriebskompressors 1 deaktiviert wird, sodass der Prozessgrößenregler 13 desselben eine konstante Stellgröße ausgibt.
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Das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 wird abhängig von einer Regeldifferenz zwischen einem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 und einem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 geöffnet. Der Pumpgrenzregler 11 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 öffnet demnach das Pumpgrenzregelventil 9 des Betriebskompressors 1 nicht, wie aus der Praxis bekannt, ausschließlich abhängig von einer zeitbasierten Rampe, sondern vielmehr zusätzlich abhängig von der Regelabweichung zwischen dem Sollwert und dem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2. Hiermit ist eine schnelle Betriebsverlagerung unter Einhaltung maximal zulässiger Abweichungen der Prozessgrößenregelung möglich.
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Vorzugsweise kann, abhängig von der Regeldifferenz zwischen dem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14, also dem Prozessgrößenregler des zu belastenden Reservekompressors 2, und dem Istwert desselben zusätzlich eine maximale Öffnungsgeschwindigkeit für das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 zu entlastenden Betriebskompressors 1 bestimmt, wobei der Pumpgrenzregler 11 das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 abhängig von dieser maximalen Öffnungsgeschwindigkeit öffnet. 2 zeigt ein Blockschaltbild zur Verdeutlichung steuerungsseitiger bzw. regelungsseitiger Details zur Öffnung des zu öffnenden Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 bei der Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2, wobei gemäß 2 einer Minimalauswahl 19 verschiedene Eingangsgrößen 21, 42, 27, 39 bereitgestellt werden.
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Bei einer ersten Eingangsgröße 21 für die Minimalauswahl 19 handelt es sich um eine Ausgangsgröße 21 eines zeitbasierten Pumpgrenzregleranteils 20 des Pumpgrenzreglers 11, der das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 entsprechend einer zeitabhängigen Vorgabe, z. B. abhängig von einer zeitbasierten Rampe, öffnen will.
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Bei einer weiteren Eingangsgröße 39 für die Minimalauswahl 19 handelt es sich um eine von einer Ausgangsgröße 22 einer Handsteuervorgabe 23 abhängige Eingangsgröße, wobei die Ausgangsgröße 22 der Handsteuervorgabe 23 in einem Block 24 mit einer Ausgangsgröße 25 vorzugsweise eines PI-Reglers 43 des Pumpgrenzreglers 11 des zu öffnenden Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 im Sinne einer Differenzbildung verrechnet wird. Alternativ zum PI-Regler 43 kann auch ein P-Regler oder PID-Regler zum Einsatz kommen.
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Als weitere Eingangsgröße 42 wird der Minimalauswahl 19 eine Regelbweichung zwischen einem Istwert und einem Sollwert des Pumpgrenzreglers 11 bereitgestellt.
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Bei einer weiteren Eingangsgröße 27 für die Minimalauswahl 19 handelt es sich um eine von einem Block 26 bereitgestellte Differenzgröße 27, die von der Regeldifferenz zwischen dem Sollwert und dem Istwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 abhängig ist.
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Die Minimalauswahl 19 wählt diejenige Eingangsgröße 21, 27, 39, 42 als Ausgangsgröße 40 und damit als Eingangsgröße für den Pumpgrenzregler 11 aus, welche das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1, welches vom Pumpgrenzregler 11 angesteuert wird, am schnellsten öffnet. Die Ausgangsgröße 40 dient dem PI-Regler 43 des Pumpgrenzreglers 11 als Eingangsgröße und bestimmt die Öffnungsgeschwindigkeit für das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9.
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Alternativ möglich ist eine Anordnung, bei der anstelle der Minimalauswahl 19 eine Maximauswahl 44 vorgesehen ist. Somit kann eine maximal zulässige Stellgeschwindigkeit des Pumpgrenzregelventils 9 eingestellt werden, dazu wird der Minimalauswahl 19 eine Maximalauswahl 44 mit den Signalen 19 und 27 als Eingangsgröße nachgeschaltet.
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Theoretisch möglich ist es auch, dass anstelle der Minimalauswahl 19 direkt eine Maximalauswahl 44 erfolgt.
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Die Ermittlung der Differenzgröße 27 im Block 26 wird nachfolgend unter Bezugnahme auf 4 im Detail beschrieben.
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So wird in 4 in einem Block 28 im Sinne einer Differenzbildung die Regeldifferenz 29 zwischen dem Istwert 30 und dem Sollwert 31 des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 bestimmt, wobei diese Regeldifferenz 29 dem Prozessgrößenregler 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 als Eingangsgröße dient.
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Weiterhin wird gemäß 4 diese Regeldifferenz 29 in einem Block 32 im Sinne einer Differenzbildung mit konstanten Offsetwert 33 verrechnet, wobei der Offsetwert 33 von einem Block 41 bereitgestellt wird, und wobei der Block 32 eine von der Differenz zwischen der Regeldifferenz 29 und dem Offsetwert 33 abhängige Differenzgröße 34 als Ausgangsgröße ausgibt und einer Schalteinrichtung 35 als Eingangsgröße bereitstellt.
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Nur dann, wenn an der Umschalteinrichtung 35 ein Betriebskompressorentlastungssignal 36 anliegt, gibt die Umschalteinrichtung 35 als Ausgangsgröße 37 die Differenzgröße 34 aus, nämlich die Differenz zwischen der Regeldifferenz 29 und dem Offsetwert 33, wobei dann diese Ausgangsgröße 37, die der Differenzgröße 34 entspricht, in einem Block 38 mit einem Verstärkungsfaktor verrechnet wird, um die der Minimalauswahl 19 als Eingangsgröße bereitzustellende Differenzgröße 27 zu generieren. Je größer der Verstärkungsfaktor des Blocks 38 ist, desto weiter und desto schneller wird das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 geöffnet.
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Solange demnach an der Umschalteinrichtung 35 kein Betriebskompressorentlastungssignal 36 anliegt, ist die Funktion der Betriebsverlagerung, also die durch die Betriebsverlagerung vorzunehmende Öffnung des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 abhängig von der Regeldifferenz 29 zwischen dem Istwert und dem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 nicht aktiv, und die Regelung des Pumpgrenzregelventils 9 erfolgt auf die nach der Praxis bekannte Art und Weise.
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Wird jedoch durch Anliegen eines Betriebskompressorentlastungssignals 36 die Betriebsverlagerung aktiviert, so wird vom Block 26 als weitere Eingangsgröße für die Minimalauswahl 19 die Differenzgröße 27 bereitgestellt und demnach das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 abhängig von der Regeldifferenz 29 des aktiven Prozessgrößenreglers 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 geöffnet. In der Regel ist die Regelabweichung 29 des aktiven Prozessgrößenreglers 14 Null, sodass dann der Offsetwert 33 mit negativem Vorzeichen auf die Minimalauswahl 19 geschaltet ist. Falls dann kein weiterer Öffnungsbefehl für das zu öffnende Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 anliegt, handelt es sich hierbei dann um den einzigen negativen Eingangswert der Minimalauswahl 19, wobei die maximale Öffnungsgeschwindigkeit des zu öffnenden Pumpgrenzregelventils 9 durch den Verstärkungsfaktor des Blocks 38 bestimmt wird.
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Infolge der Öffnung des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 sinkt die Förderleistung desselben. Dann, wenn die Regeldifferenz 29 den Wert des Offsetwerts 33 annimmt, ist die von der Regeldifferenz 29 abhängige Differenzgröße 27 Null. Der Betriebskompressor 1 wird dann nicht weiter entlastet, bis die Prozessgröße desselben wieder etwas angestiegen ist. Dieser Vorgang setzt sich solange fort, bis der Ausgang des Pumpgrenzreglers 11 für das Pumpgrenzregelventil 9 Null wird, wobei dann das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 vollständig geöffnet ist. Mit Erreichen eines vollständig geöffneten Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1, beziehungsweise mit einem vollständig geschlossenen Pumpgrenzregelventil 10 des, damit vollständig in Betrieb befindlichen, Reservekompressors 2, ist die Betriebsverlagerung vom Betriebskompressor 1 auf den Reservekompressor 2 abgeschlossen.
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Durch Wahl des Offsetwerts 33 wird vorgegeben, wie weit der Istwert von dem Sollwert der Prozessgrößenregelung abweichen darf. Dann, wenn der Istwert zu weit unter den Sollwert sinkt, wird das Pumpgrenzregelventil 9 vom Pumpgrenzregler 11 derart geschlossen, dass der Betrag der Regelabweichung 29 den Offsetwert 33 nicht übersteigt.
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Das Betriebskompressorentlastungssignal 36 wird in einem nicht gezeigten Speicher gespeichert, wobei das Betriebskompressorentlastungssignal 36 solange gesetzt bleibt, bis ein Ausgangssignal des aktiven Prozessgrößenreglers 14 Null wird, und wobei dann, wenn das Ausgangssignal des aktiven Prozessgrößenreglers 14 Null ist oder wenn das Pumpgrenzregelventil 10 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 ganz geöffnet ist oder wenn das Pumpgrenzregelventil 10 des, damit vollständig in Betrieb befindlichen, Reservekompressors 2 ganz geschlossen ist, das Betriebskompressorentlastungssignal 36 in dem Speicher gelöscht wird.
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Gemäß 2 wird die Differenzgröße 27, die von der Regeldifferenz 29 zwischen dem Istwert und dem Sollwert des aktiven Prozessgrößenreglers 14 abhängig ist, direkt der Minimalauswahl 19 zugeführt.
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Demgegenüber zeigt 3 eine Abwandlung, in welcher diese Differenzgröße 27 nicht direkt der Minimalauswahl 19 zugeführt wird, sondern vielmehr indirekt über die Handsteuervorgabe 23. Über die Handsteuervorgabe 23 kann das Pumpgrenzregelventil 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 weiter geöffnet werden, als es die Pumpgrenzregelung 11 tun würde. Im Normalbetrieb beeinflusst die in Block 24 ermittelte Differenz zwischen der Ausgangsgröße 22 der Handsteuervorgabe 23 und der Ausgangsgröße 25 des Pumpgrenzreglers 11 die Minimalauswahl 19 nicht. Dann, wenn, wie in 3 gezeigt, die Differenzgröße 27 der Handsteuervorgabe 23 als Eingangsgröße bereitgestellt wird, erfolgt die Entlastung des Betriebskompressors 1 durch Öffnen des Pumpgrenzregelventils 9 desselben auf die oben beschriebene Art und Weise, allerdings ist ein zeitlicher Gradient für die Öffnung des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 von einer Zeitkonstante der Handsteuervorgabe 23 abhängig und nicht mehr wie in 2 von einer Regelverstärkung und Nachstellzeit der Prozessgrößenregelung.
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Gleichzeitig mit dem erfindungsgemäßen Öffnen des Pumpgrenzregelventils 9 des zu entlastenden Betriebskompressors 1 sind die Prozessgrößenregelung 14 und die Pumpgrenzregelung 12 des zu belastenden Reservekompressors 2 aktiv.
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Da der Sollwert für die Prozessgrößenregelung an beiden Kompressoren 1 und 2 in der Regel gleich ist, regelt der Prozessgrößenregler 14 des zu belastenden Reservekompressors 2 den Abfall der Prozessgröße durch das Entlasten des zu entlastenden Betriebskompressors 1 wieder aus. Solange der zu belastende Reservekompressor 2 nicht auf einer Pumpgrenzregellinie betrieben wird, schließt der Pumpgrenzregler 12 des zu belastenden Reservekompressors 2 das Pumpgrenzregelventil 10 und unterstützt dadurch die Belastung desselben zusätzlich.
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Mit dem erfindungsgemäßen Verfahren kann eine Betriebsverlagerung zwischen zwei Kompressoren innerhalb einer kurzmöglichsten Zeit unter Beachtung maximal zulässiger Abweichungen zu einem Sollwert der Prozessgrößenregelung realisiert werden.
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In einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens kann die Regeldifferenz 29 aus dem Vergleich von Istwert 30 und Sollwert 31 des inaktiven Prozessgrößenreglers 13 gebildet werden. Dies hat den Vorteil, dass keine Signale zwischen den beiden Kompressoren 1 und 2 ausgetauscht werden müssen. So lange die beiden Rückschlagventile 7 und 8 offen sind, sind die beiden Drücke ohnehin gleich. Ist das Rückschlagventil 7 hinter dem entlastenden Betriebskompressor 1 geschlossen, wird dieser noch weiterhin soweit entlastet, bis der Istwert 30 um den Offsetwert 33 unter dem Sollwert 31 steht und verharrt dort bis zum Abschalten oder bis zur Wiederinbetriebnahme.
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Bezugszeichenliste
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- 1
- Kompressor/Betriebskompressor
- 2
- Kompressor/Reservekompressor
- 3
- Zuführleitung
- 4
- Druckleitung
- 5
- Kühler
- 6
- Kühler
- 7
- Rückschlagventil
- 8
- Rückschlagventil
- 9
- Pumpgrenzregelventil
- 10
- Pumpgrenzregelventil
- 11
- Pumpgrenzregler
- 12
- Pumpgrenzregler
- 13
- Prozessgrößenregler
- 14
- Prozessgrößenregler
- 15
- Sensor
- 16
- Sensor
- 17
- Aktuator
- 18
- Aktuator
- 19
- Minimalauswahl
- 20
- Pumpgrenzregleranteil
- 21
- Eingangsgröße
- 22
- Ausgangsgröße
- 23
- Handsteuervorgabe
- 24
- Block Differenzbildung
- 25
- Ausgangsgröße
- 26
- Block
- 27
- Eingangsgröße
- 28
- Block Differenzbildung
- 29
- Regeldifferenz
- 30
- Istwert
- 31
- Sollwert
- 32
- Block Differenzbildung
- 33
- Offsetwert
- 34
- Differenzgröße
- 35
- Schalteinrichtung
- 36
- Betriebskompressorentlastungssignal
- 37
- Ausgangsgröße
- 38
- Block Verstärkungsfaktor
- 39
- Eingangsgröße
- 40
- Ausgangsgröße
- 41
- Block
- 42
- Eingangsgröße
- 43
- PI-Regler
- 44
- Maximalauswahl
