DE1401480A1

DE1401480A1 - Control device for the parallel operation of several machine sets

Info

Publication number: DE1401480A1
Application number: DE19621401480
Authority: DE
Inventors: Franz Vogt
Original assignee: BBC Brown Boveri France SA
Current assignee: BBC Brown Boveri France SA
Priority date: 1962-08-16
Filing date: 1962-08-16
Publication date: 1968-10-24

Description

Regeleinrichtung für den Parallelbetrieb mehrerer Maschinensätze Es liegt häufig die Aufgabe vor, einen Großverbraucher mit schwankendem Leistungsbedarf durch parallel arbeitende Maschinen-Sätze zu versorgen, deren 4knzahl dem jeweiligen Leistungsbedarf angepaßt ist.. Ein derartiger Fall liegt beiapie-laweise bei einer Großkälteanlage vor, bei der ein Großverdampfer von mehreren Verdichtern gespeist wird. Je nach der anfallenden Kälteleistung werden ein oder mehrere Verdichter zu geschaltet...ln bekannter Weise ist jedem Maschinensatz ein Regler zugeordnet, der entsprechend der jeweils vorliegenden Regelgröße, beispielsweise der Temperatur des Kühlmittels oder der benötigten Kalorienmenge, die Verdichterleistung einstellt. Da alle Maschinensätze gleichzeitig geregelt werden, erreicht der mittlere- Wirkungsgrad der Anlage nicht der Optimalwert. Der. Wirku` ngegrad wird gün- . . stiger,.wenn eine Maschine jeweils die Spitzen der schwankenden heistung deckt, während die übrigen Maschinensätze mit ihrer vollen Nennleistung arbeiten. Diese Betriebsweise erforderteinen zusätzlichen Regler als Lastverteiler, der den Vollasthetri.eb möglichst vieler Maschinensätze gewährleistet und die Zu-oder Abschaltung weiterer Sätze veranlaßt, Der Aufwand derartiger-Regeleinrichtungen ist erheblich. Außerdem-besteht bei schnellen Änderungen des Leistungsbedarfes die Gefahr von Pendelangen zwischen den einzelnen Maschinensätzen. Zur Unterdrückung derartiger Pendelungen sind wiederum besondere Einrichtungen erforderlich. Bei den bekannten Anordnungen ist- es auch-schwierig, die Rolle zwischen Grundlastmaechine und Spitzenlastmasehiriebeliebig zu vertauschen, was im Hinblick auf eine gleichmäßige Abnutzung wünschenswert ist. Es ist Aufgabe der Erfindung, die geschilderten Schwierigkeiten bei parallel arbeitenden Maschinensätzen zu vermeiden. Sie bezieht sich auf eine Regeleinrichtung für den Parallelbetrieb mehrerer Maschinensätze, beispielsweise Kälteverdichter, deren. Ausgangsleistungen je von einem Stellorgan beeinf lußt werden , und besteht darin, daß ein für die Gesamtanlage gemeinsamer Regler vorgesehen ist, der nur das Stellorgan des jeweils die Spitzenlast übernehmenden Maschinensatzes beeinflußt und daß an jedem Stellorgan getrennte Endkontakte für die Zu-und Abschaltung des nächstfolgenden Maschinensatzes sowie für die Umschaltung des Reglereingriffes vorgesehen sind.Control device for the parallel operation of several machine sets Es the task is often a large consumer with fluctuating power requirements to be supplied by machine sets working in parallel, the number of which corresponds to the respective Power requirement is adapted .. Such a case is in therapy with one Large refrigeration system in which a large evaporator is fed by several compressors will. Depending on the resulting cooling capacity, one or more compressors are closed switched ... In a known way, a controller is assigned to each machine set, the according to the respective control variable present, for example the temperature the refrigerant or the required amount of calories that sets the compressor output. Since all machine sets are controlled at the same time, the average efficiency is achieved the system is not the optimal value. Of the. Efficiency becomes favorable. . stiger, .if one machine covers the peaks of the fluctuating heat, while the rest Machine sets operate at their full rated power. This mode of operation requires one additional regulator as a load distributor, which the Vollasthetri.eb as many Guarantees machine sets and initiates the connection or disconnection of further sets, The cost of such control devices is considerable. Also-exists at fast Changes in the power requirement the risk of commuting between the individual Machine sets. In turn, special ones are used to suppress such oscillations Facilities required. With the known arrangements it is also difficult to to swap the role between the base load machine and the peak load machine, which is desirable in terms of uniform wear. It The object of the invention is to solve the difficulties outlined when working in parallel Avoid machine blocks. It relates to a control device for the Parallel operation of several machine sets, for example refrigeration compressors, their. Output powers are each influenced by an actuator, and consists in that a common controller is provided for the entire system, which only controls the actuator of the machine set taking over the peak load and that on each final control element separate end contacts for the connection and disconnection of the next one Machine set as well as for switching over the controller intervention are provided.

In der Abbildung ist eine vorzugsweise Ausführung der erfindungsgemäßen Regeleinrichtung dargestellt.In the figure is a preferred embodiment of the invention Control device shown.

Ein Großverdampfer 1 einer Großkälteanlage wird über die parallel arbeitenden Verdichter 2,3 gespeist. Die Antriebsmaschinen dieser Verdichter werden über die Schalter 4,5 an das Versorgungsnetz 6 angeschlossen. Jeder Maschinensatz besitzt ein Stellorgan 7,8, das die an den Verdampfer 1 gelieferte Menge des Kältemittels regelt. Gemäß der Erfindung ist ein allen Maschinensätzen gemeinsamer Regler 9 vorgesehen, der nach Maßgabe der Regelgröße 1o jeweils, die Stellglieder 11,12 eines der Stellorgane 7,8 betätigt. An den S'tellorganen sind gemäß der Erfindung Endkontakte 13,14,15,16,17,18 vorgesehen, die von den Stellgliedern 11,12 betä@igt-werden.A large evaporator 1 of a large refrigeration system is used in parallel working compressor 2.3 fed. The prime movers of these compressors are connected to the supply network 6 via the switches 4, 5. Every machine set has an actuator 7, 8 that controls the amount of refrigerant delivered to the evaporator 1 regulates. According to the invention, a controller 9 common to all machine sets is provided, according to the controlled variable 1o, the actuators 11, 12 of one of the actuators 7.8 actuated. According to the invention, end contacts 13,14,15,16,17,18 are on the actuators provided, which are actuated by the actuators 11, 12.

Zur Erläuterung der Wirkungsweise sei zunächst angenommen, daß der-Maschinensatz 2 zur Deckung einer bestimmten Kälteleistung , momentan ausreicht.' 1 ?er Regler 9 ist mittels der Umschaltvorrichtung 19 auf das Stellglied 11 des"Stellorganee 7 geschaltet, Es sei weiterhin angenommen, daß der leistungebedarf des Verbrauchers_1 ständig zunimmt. Das Stellglied 11 wird von dem Regler 9 'solange nach unten verschoben, bis der Endkontakt l$ betätigt wird-. Gemäß der Erfindung ist dieser Endkontakt eo . angeordnet, daß die .Betätigung erfolgt, bevor Vollast .erreicht ist, zdBd bei 8o % der Nennleistung.. Er bewirkt die Zuschaltung des zweiten Maschinensatzes 3 mit Hilfe des Schalters 5. Das Stellglied 12 dieses Maschinensatzes hat im Ruhezustand eine Stellung, die etwa 2o % der Maschinenleistung entspricht. Infolge der Zuschaltung des zweiten Maschinensatzes 3 wird die Belastung des ersten Maschinensatges 2 um die Anfangsleistung das zweiten Maschinensatzes zurückgehen, wenn sich der gesamte Kältelaistungsbedarf in der Zwischenzeit nicht ändert. Da das Stellglied des zweiten Maschinensatzes_zunächst nicht betätigt wird, liefert dieser eine. feste Leistung in. der Höhe. von etwa 2o % der Nennleistung an den Verbraucher,und das Stellglied 11 des ersten Maschinensatzes geht um den zugeschalteten Leistungsanteil zurück.To explain the mode of operation, let us first assume that the machine set 2 is currently sufficient to cover a certain cooling capacity. ' 1? He controller 9 is switched to the actuator 11 of the "actuator 7" by means of the switching device 19. It is further assumed that the power requirement of the consumer_1 is constantly increasing. The actuator 11 is shifted downward by the controller 9 'until the end contact According to the invention, this end contact is arranged so that the actuation takes place before full load is reached, for example at 80% of the rated power . The actuator 12 of this machine set has a position in the idle state which corresponds to about 20% of the machine output. As a result of the connection of the second machine set 3, the load on the first machine set 2 will decrease by the initial output of the second machine set if the total cooling capacity requirement does not increase in the meantime Since the actuator of the second machine set is not actuated at first, it delivers a e. fixed performance in height. of about 20% of the nominal power to the consumer, and the actuator 11 of the first machine set goes back to the connected power portion.

Bei weiter steigernder Verbrauchertestung bewegt sich das Stellglied 11 auf die Endstellung des Stellorganes 7 zu, Dort wird der Endschalter 15 betätigt, der nunmehr den Regler 9-auf das Stellglied 12 des zweiten Maschinensatzes 3 umschaltet. Von da an liefert der Maschinensatz 2 eine gleichbleibende Leistung an den Verbraucher und überni±mt so die Rolle der Grundlgstmaschine; Bei anhaltend wachsendem Leistungsbedarf wird jetzt auch das Stellglied 12 nach oben bewegt, bis es in seiner Grenzstellung die maximale Leistung des zweiten Maschinensatzes einstellt.When the consumer testing increases further, the actuator 11 moves towards the end position of the actuator 7, where the limit switch 15 is actuated, which now switches the controller 9 to the actuator 12 of the second machine set 3. From then on, machine set 2 delivers constant power to the consumer and thus takes on the role of the basic machine; If the power requirement continues to grow, the actuator 12 is now also moved upwards until it sets the maximum power of the second machine set in its limit position.

Bei mehr als zwei Maschinensätzen würde nunmehr in der beschriebenen Weise der nächstfolgende Satz zugeschaltet.If there are more than two machine sets, the described Way the next sentence is switched on.

Bei sinkender Verbraucherleistung bewegt sich zunäehet das Stellglied 11 wieder zurück und entlaetet damit den zweiten Maschinensatz. Der erste Maschinenieatz 2 wird nach wie vor bei höchstem Wirkungsgrad voll belastet. Hat das Stellglied 12 eine Lageerreicht, die der unter Grenzleistung von etwa 2o. entspricht, dann wird der an dieser Stelle vorgesehene Schalter 16 betätigt, der den Regler 9 zum Eingriff auf das Stehorgan der ersten Maschine zurückgeschaltet. Bei anhaltender Entlastung bewegt sich nunmehr das Stellglied 11 des Stellörganes 7 zurück, wodurch jetzt die Entlastung des Maschinensatzes 2 stattfindet, während der Maschinensatz 3 mit der konstanten Restbelastung weiterläuft. Ist schließlich der erste Maschinenratz um mindestens diesen Restleistun gsbedarf entlastet worden9 dann wird an der zugeordneten Stelle des Stellorganes 7 der Endschalter 14 betätigt. Er veranlaßt die Abschaltung des zweiten Maschinensatzes. 3, worauf der erste Maschinensatz die verbliebene Restleistung übernehmen mußo Das Stellglied 11 bewegt sich demgemäß wieder auf seine Endstellung zu.. Bei fortdauern= der Leistungsverminderung wird schließlich das Stellorgan 7 vom Regler entsprechend zurückgestellt. Durch die getrennte Zu-und Abschaltung der Maschinensätze bezwo des Reglereingriffes wird eine außerordentliche Stabilität des gesamten Regelvorganges erreicht. Es ist nur notwendig, daß die an dem nächstfolgenden Maschinensatz 3 eingestellte Restleistung etwas kleiner ist als die an dem vorhergehenden Maschinensatz 2 eingestellte-Differenz zwischen Vollast und demjenigen Leistungsbetrag, bei dem die Rückschaltung des Reglers auf den vorhergehenden Maschinensatz 2 erfolgt. Die so erzielte Überschneidung der einzelnen Leistungsbereiche läßt die Gefahr von Pendelungen nicht aufkommen. Bei unruhigem Betrieb, also bei schnellen Änderungen der Verbraucherleistung müssen unter Berücksichtigung der verschiedenen Zeitkonstanten der Regler bezwo der Maschinensatz die Überlappungsbereiche entsprechend größer bezwo verschieden groß eingestellt werden. Die Einstellung geschieht auf einfache Weise durch Verschiebung der Endkontakte auf den einzelnen Stellorganeno Eine Vertauschung der Maschinen von Grundlast-auf Spitzenlastbetrieb ist an der Umschalteinrichtung 19 ohne weiteres durchführbar: Die Erfindung kann auch auf andere Maschinenarten angewendet werden. Entsprechend deren Eigenschaften können dann andere . Schaltzeiten, insbesondere wegen eines anderen Restleistungsbedarfee notwendig werden. Auch kann neben dem Endkontakt 14, der das Zu-und Abschalten des zweiten Maschinensatzes 3 bewirkt, ein weiterer Kontakt vorgesehen sein, der nur das Zuschalten vornimmt und bei einem günstigeren Betriebspunkt, zoBa bei 95 % der Nennleistung, anspricht. Es ist auch denkbar, daß - wie z. B. bei Dampfturbinen üblich -einer Maschine mehrere Stellorgane zugeordnet sind, die gestaffelt geöffnet werden. Sinngemäß können die-Endschalter dann an dem Stellorgan angebracht sein, das bei der entsprechenden Belastung in Tätigkeit ist.When the consumer power drops, the actuator 11 moves back again and thus relieves the second machine set. The first machine seat 2 is still fully loaded with maximum efficiency. If the actuator 12 has reached a position that corresponds to the limit power of about 2o. corresponds, then the switch 16 provided at this point is actuated, which switches the controller 9 back to intervene on the standing member of the first machine. If the load continues, the actuator 11 of the control element 7 moves back, whereby the load on the machine set 2 now takes place, while the machine set 3 continues to run with the constant residual load. If, finally, the first machine speed has been relieved of at least this remaining power requirement9, the limit switch 14 is actuated at the assigned point of the actuator 7. It causes the second machine set to be switched off. 3, whereupon the first machine set must take over the remaining power o The actuator 11 moves accordingly again towards its end position .. If the power reduction continues, the actuator 7 is finally reset accordingly by the controller. Due to the separate switching on and off of the machine sets during the controller intervention, an extraordinary stability of the entire control process is achieved. It is only necessary that the remaining power set on the next machine set 3 is slightly smaller than the difference set on the preceding machine set 2 between full load and the amount of power at which the controller switches back to the previous machine set 2. The overlapping of the individual power ranges achieved in this way prevents the risk of oscillation. In the case of unsteady operation, i.e. with rapid changes in the consumer power, the overlap areas must be set to be correspondingly larger or different in size, taking into account the various time constants of the controller or the machine set. The setting is carried out in a simple manner by shifting the end contacts on the individual actuators. The machines can easily be swapped from base load to peak load operation on the switching device 19: The invention can also be applied to other types of machines. Depending on their properties, others can then. Switching times, in particular because of another remaining power requirement, become necessary. In addition to the end contact 14, which causes the second machine set 3 to be switched on and off, a further contact can be provided which only carries out the connection and responds at a more favorable operating point, for example at 95 % of the nominal power. It is also conceivable that - such. B. common in steam turbines -a machine are assigned several actuators that are opened staggered. Analogously, the limit switches can then be attached to the actuator that is in operation with the corresponding load.

Grundsätzlich ist es möglich,.anstelle der obenbeschriebenen Betriebsweise beliebige Belastungsprogramme zu fahren. So kann beispielsweise beim Vorhandensein von zwei Maschinensätzen auf die Umschaltung des Reglers völligäverzicht.et werden, wobei der zweite Maschinensatz dann ständig als Grundlastmaschine arbeitet, während der erste Maschinensatz nur die Spitzenlast übernimmt. Die erfindungsgemäße Regeleinrichtung ist nicht nur auf die Regelung von Maschinensätzen beschränkt, sondern kann überall dort Verwendung finden, wo eine Lastvertelung beliebiger Art von zwei oder mehreren Einrichtungen mit Hilfe eines einzigen Reglers bewerkstelligt werden $o1.1. Die Erfindung ermöglicht es, nicht nur mit einem Regler _auszukommen, sondern macht auch alle weiteren Einrichtüngen, wie hastverteilungsregler und Rückführungsvorrichtungen für die Stabilisierung überflüssig.In principle, it is possible to use instead of the mode of operation described above drive any exercise program. For example, if it is present two sets of machines completely dispense with switching over the controller, whereby the second machine set then works continuously as a base load machine while the first machine set only takes on the peak load. The control device according to the invention is not limited to the control of machine sets, but can be used anywhere Find use where a load distribution of any kind of two or more Facilities can be accomplished with the help of a single controller $ o1.1. the Invention makes it possible not just to get by with a controller, it makes it also all other devices, such as distribution regulators and feedback devices unnecessary for stabilization.

Selbstverständlich können statt der Endkontakte-auch andere Sch$ltorgane benutzt werden, die nicht unbedingt am Stellglied* '. angebracht sein müssen, sondern.z.B. unmittelbar von dem das Stellglied betätigenden Steuermittel betätigt werden (Steueriflüssigkeit, dessen Druck der Leistung, annähernd' proportional ist).Of course, other switching elements can also be used instead of the end contacts are used that are not necessarily on the actuator * '. must be attached, but e.g. are actuated directly by the control means actuating the actuator (control fluid, whose pressure is 'approximately' proportional to the power).

Claims

Patent claims: 1. Control device for the parallel operation of several Machine sets, for example refrigeration compressors, whose output capacities vary from an actuator, characterized in that one for the entire system A common controller is provided, which only controls the respective peak load taking over machine set and that at each control element separate End contacts for connecting and disconnecting the next machine set as well as are provided for switching over the controller intervention.

2. Control device according to claim 1, characterized in that near the initial position of each actuator a limit switch for switching back the controller intervention, near the end position a limit switch for switching on and off. next machine set and in the end position one end. switch for switching over the controller input. the actuator of the next following machine set is provided. -3: Control device according to claim 2, characterized by a setting of the limit switches in such a way that the controller intervention on the next following control element is switched at the end position of the previous control element, but is switched back before the starting position of the next control element and that the next following machine set before the end position of the control element of the next machine set is switched on and off. 4. control device according to claim 3, characterized in that the set residual power is slightly smaller than the difference set on the preceding machine set `2) between full load` and that amount of power at which the sailor switched back to the previous machine engine. he follows. 5. Control device according to 'claim 49, characterized in that the setting of the .Schaltzeiten, by * displacement of the end contacts arranged on the Btellorganen takes place.