DE2343512A1

DE2343512A1 - Verfahren zur erfassung von pumpstoessen bei radial bzw. axial arbeitenden kompressionsmaschinen

Info

Publication number: DE2343512A1
Application number: DE19732343512
Authority: DE
Inventors: Werner Heyer; Hans Muley
Original assignee: BBC YORK KAELTE KLIMA
Current assignee: BBC YORK KAELTE KLIMA
Priority date: 1973-08-29
Filing date: 1973-08-29
Publication date: 1975-03-13
Also published as: DE2343512C3; DE2343512B2

Description

BROWI BOVERI - YORK - 2 3 A 3 5 1 2

Kälte- und Klimatechnik GmbH Mannheim

Hp.-Nr. 620/73 Mannheim, den 28. August 1973

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Verfahren zur Erfassung von Pumpstößen bei radial bzw. axial arbeitenden Koiroressionsnaschinen.

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: Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Pump- ; ' stöSen bei radial bzw. axial arbeitenden Kompressionsmaschinen ,

J mit einem elektrischen Antriebsmotor. j.

Jede radial bzw. axial arbeitende Konipressionsmaschine beginnt

bei gewissen Fördermengen unruhig zu arbeiten. Die Strömung j innerhalb der Kaschine reißt ab. Ein Rückströmen von Druckstutzen zum Saugstutzen hin ist die Folge. Im nächsten Augenblick erfolgt die Strömung wieder normal. Dieser Vorgang wiederholt sich in kurzer Zeitfolge mehrmals hintereinander. Man bezeichnet diese Arbeitsweise im labilen Bereich allgemein als "Pumpen". Dieses Pumpen kann schleichend, d.h. mit langsamen und relativ kleinen Druckänderungen, oder stoßartig mit großen Druckänderungen auftreten. Die stoßartigen, größeren Pumpstöße haben meist stärkere Erschütterungen der gesamten Verdichteranlage zur Folge, die unter ungünstigen Umständen zu Schaden an der Maschine führen.

Die Kompressionsmaschine bzw. der Verdichter kann aus diesem labilen Bereich durch Vergrößern der Ansaugmenge oder durch Reduzierung der Förderhöhe wieder in den stabilen Arbeitsbereich geführt werden. In vielen Fällen sind radial oder axial arbeitende Kompressionsmaschinen mit Pumpverhütungsregeleinrichtungen

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versehen. Diese können jedoch das Pumpen nicht verhindern, wenn eine der Voraussetzungen, die der Einstellung zugrunde gelegt wurden, nicht mehr erfüllt ist. Deshalb wird häufig ein übergeordneter Pumpwächter vorgesehen, der die Haschine bei Pumpstößen abschaltet.

Zur Erfassung derartiger starker Pumpstöße, die zu Schaden arder Maschine führen könnten, ist unter anderen, eine Ke.^einrichtung bekannt geworden, die das Abreißen und die Umkehr des Förderstromes durch Druckdifferenzmessungen zwischen der Druclc- und Saugseite erfaßt. Bei einem entsprechend großen Meßwert v/ird die Maschine abgeschaltet. Nachteilig an dieser Druckdifferenz-Meßmethode ist einmal der große bauliche Aufwand und sun anderen die Trägheit des Meßverfahrens, was die Folge hat, daß die Maschine unter Umständen nicht schnell genug abgeschaltet wird, so daß es zu Beschädigungen kommt.

Aufgabe der Erfindung ist es, eine einfache Methode im Zusammenhang mit einer vom Bauaufwand billigen Vorrichtung zur Erfassung: von Pumpstößen und zur Abschaltung innerhalb einer genau definierten Zeitspanne der Maschine zu finden.

Dies v/ird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß das Auftreten von einem oder mehreren Pumpstößen über die dadurch hervorgerufenen, periodisch auftretenden, stoßartigen Antriebsmotorstromschwankungen meßtechnisch erfaßt v/ird,und die bewirken, daß der Antriebsmotor innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet wird. Das Abreißen des Förderstromes und das Rückströmen vom Druckstutzen zum Saugstutzen bei Pumpvorgängen bringt nämlich stärkere Druckstöße in den Förderleitungen mit sich. Diese Druckstöße wirken sich zwangsweise auch in periodischen Be- und Entaus lastungen des elektrischen Antriebsmotores/und haben einen plötzlichen Motorstromanstieg um 30 und mehr Prozent des Motornennstromes mit steilen Stromanstiegsflanken zur Folge. Der Ab-

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Schaltbefehl erfolgt bei Auftreten von zwei Pumpstößen innerhalb der Zeitspanne, wobei die Zeitspanne zweclnaäßigerweise 15 bis 30 Sekunden beträgt.

Die Anordnung zur Durchführung des Verfahrens ist derart ausgebildet, daß an den Antriebsmotor eine Heßeinrichtung zur Erfassung der Stromanstiegsgeschwindigkeit, eine Logik init Zähleinrichtung, ein Zeitglied sowie eine Steuereinrichtung angeschlossen sind. Die Meßeinrichtung besteht aus einem Stromwandler mit nachgeschaltetem Bürdenwiderstand, einem Spannungswandler, einem Gleichrichter sowie einem Differenzier-; verstärker mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Umsetzer.

Der Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens mit der entsprechenden Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens ist der, daß mit einfachen elektrischen bzw. elektronischen Bauteilen über den Stromanstieg sehr schnell die Meßwerte, die zum Abschalten der Maschine führen, erfaßt v/erden. Der Bauaufwand der Vorrichtung ist sehr gering, deren Betrieb wenig störanfällig. Es werden keinerlei hydraulischen Leitungen, Ventile, Schieber und sonstige Bauteile benötigt. Der Platzbedarf ist um ein Vielfaches geringer als bei der derzeit bekannte Meßeinrichtung für die Druckdifferenzmessung.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird im folgenden an Hand des Schaltschemas näher erläutert.

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Der von einem Turbo-Antriebsmotor 11 kommende Motorstrom wird mittels eines Stromwandlers 1 gemessen. Der Stromwandler 1 ist über einen Bürdenwiderstand 2 abgeschlossen, an dem in linearer Abhängigkeit des Motorstromes eine Spannung abfällt. Diese Wechselspannung wird durch einen Spannungswandler 3 auf einen für die Meßeinrichtung erforderlichen Wert hochtransformiert. und über einen Rückengleichrichter 4 gleichgerichtet. j

Die mit dem Motorstrom veränderliche Gleichspannung wird an den Eingang eines elektronischen Differenzierverstärkers 5 gelegt. Der Differenzierverstärker 5 ist so geschaltet, daß bei schneller Spannungsänderung, die durch plötzliche MotorStromänderungen mit steilen Stromanstiegsflanken hervorgerufen wird, am Verstärkerausgang eine kurzzeitige Spannung abgegeben wird. Die ; Größe dieser Spannung ist abhängig von der zeitlichen Änderung des Motorstromes am Stromwandler 1.

Der Ausgang des Differenzierverstärkers 5 ist auf einen Analog-Digital-Umsetzer 6 mit einstellbaren Analog-Meßeingang geschaltet. Der Ansprechwert dieses Umsetzers 6 ist so eingestellt, ^: daß nur Ausgangsspannungen des Differenzierverstärkers 5, die einem Stromanstieg von ca. 2 KA/Sek. und größer des Motorstromes entsprechen, an Ausgang des Umsetzers 6 einen digitalen Spannungsblock erzeugen.

Der Ausgang des Umsetzers 6 ist über logische Schaltelemente (Logik) 7 an den Eingang eines elektronischen Zeitgliedes 8 mit Ausschaltverzögerung und an eine elektronische Zähleinrichtung 9, bestehend aus zwei Speichern 91 und 92, geschaltet.

Beim Auftreten eines digitalen Spannungssignales am Ausgang des Umsetzers 6 wird das Zeitglied 8 gestartet und über den Ausgang des Zeitgliedes 8 der Speicher 91, nach wieder abgeschaltetem Digital-Spannungssignal, gesetzt. Der Löscheingang der beiden

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Speicher 91 und 92 wird auf die Dauer der Ausschaltverzögerungszeit des Zeitgliedes abgeschaltet. Der Ausgang des Speichers 91 gibt den Setzeingang des Speichers 92 frei. Tritt innerhalb der !Laufzeit des Zeitgliedes 8 ein weiterer digitaler Spannungsblock am Umsetzerausgang auf, wird der Speicher 92 gesetzt. Der ,Speicher 92 steuert eine Relaisschaltstufe 10 an. Der Kontakt-I ausgang dieser Relaisschaltstufe 10 wird in der Steuereinrich- ; j tung des Yerdichtermotors als Abschaltbefehl und zur Signalisa-

!tion "Verdichter pumpt" verwendet. .

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'Der Speicher 92 bleibt so lange gesetzt, bis er durch einen !

;Handsteuerbefehl über einen Drucktaster gelöscht wird.

j Tritt vor Ablauf des Zeitgliedes 8 kein zweiter digitaler Spannungsblock am Ausgang des Umsetzers 6 auf (kein zweiter Pumpstoß des Verdichters), wird mit dem Abschalten des Zeit-

gliedes 8 der Speicher 91 gelöscht.
! Bei weiteren Pumpstößen beginnt die Zählung von vorn.

Der Ablauf der Pumpüberwachung sieht nun folgendermaßen aus: ^; Treten beim Betrieb der Turbomaschine in kurzen Zeitabständen

hintereinander (15 Sekunden) mindestens zwei Pumpstöße auf, wird i

j durch Messen des Stromanstieges in der elektronischen Meßeinrichtung ein Störungsrelais geschaltet, das die Motorschütze bzw. den Hochspannungsleistungschalter abschaltet und die Störung meldet. Bei einmaligem Auftreten eines Pumpstoßes erfolgt keine Abschaltung. Bei Widerauf treten von Pumpstößen nach 15 bis 20 Sekunden, in Ausnahmefällen auch erst nach 30 Sekunden, beginnt der Meßvorgang von vorne. Die Zeitspannen können bis zu einem gewissen Grad je nach Auslegung der Maschine variabel gehalten werden.

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Claims

620/73 Patentansprüche

1.) Terfahren zur Erfassung von Pumpstößen bei radial bzw. axial arbeitenden Kompressionsmaschinen mit einen elektrischen Antriebsmotor, dadurch gekennzeichnet, daß das Auftreten von einem oder mehreren Pumpstößen über die dadurch hervorgerufenen, periodisch auftretenden, stoßartigen Antriebsmotorstromschwankungen meßtechnisch erfaßt wird, und .die bewirkt, daß der Antriebsmotor innerhalb einer vorgegebenen Zeitspanne abgeschaltet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abschaltbefehl bei Auftreten von zwei Pumpstößen innerhalb der Zeitspanne erfolgt. ι

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Zeitspanne 15 bis 30 Sekunden beträgt..

4. Anordnung zur Durchführung des Verfahrens nach einem der vorhergegangenen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß an den Antriebsmotor eine Meßeinrichtung zur Erfassung der Stromanstiegsgeschwindigkeit, eine logik mit Zähleinrichtung, ein Zeitglied sowie'eine Steuereinrichtung angeschlossen sind.

5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Meßeinrichtung aus einem Stromwandler mit nachgeschaltetem Bürdenwiderstand, einem Spannungswandler, einem Gleichrichter sowie einem Differenzierverstärker mit nachgeschaltetem Analog-Digital-Umsetzer besteht. ι

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