DE2730789C2

DE2730789C2 -

Info

Publication number: DE2730789C2
Application number: DE19772730789
Authority: DE
Inventors: Herbert 5303 Bornheim De Goettsch
Original assignee: Atlas Copco AB
Current assignee: Atlas Copco AB
Priority date: 1977-07-07
Filing date: 1977-07-07
Publication date: 1987-08-06
Also published as: DE2730789A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Regelung der Pumpgrenz menge eines leistungsgesteuerten Turboverdichters mit einer Rück führleitung von der Druck- zur Saugseite des Turboverdichters und einem in der Rückführleitung angeordneten Steuerventil, das von einem Regler beaufschlagt ist, dem Signal von einem in die die Eingangsleitung des Turboverdichters geschalteten Durchflußmesser und weiteren Betriebsparameter zugeführt werden.

Bei dem bekannten gattungsgemäßen Verfahren (FR-PS 15 88 177) werden einerseits die von einem Durchflußmesser in der Eingangslei tung und anderseits von einem Durchflußmesser in der Ausgangs leitung des Turboverdichters ausgehenden Signale in einem Additions- bzw. Multiplikationsnetzwerk verarbeitet und einem Regler zugeführt, der ein in der Rückführleitung vorgesehenes Steuerventil steuert. Derartige Maßnahmen machen verhältnismäßig aufwendige Druckmesser und Druckübertrager erforderlich. Das bekannte Verfahren hat darüber hinaus funktionelle Nachteile, weil die dem Regler zugeführten weiteren Signale von Betriebsparametern abgeleitet sind, nämlich vom Druck in Eingangs- und Ausgangsleitung des Turboverdichters, die wenigstens bei Annäherung an die Pumpgrenzmenge starken Schwankungen ausgesetzt sind. Diese Schwankungen werden an den Regler weitergegeben, der dementsprechend den Betrieb des Turbover dichters nicht sicher gewährleisten kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Regelung der Pumpgrenzmenge eines Turboverdichters anzugeben, bei dem auf einfache Weise ein sicherer Betrieb des Turboverdichters gewähr leistet ist.

Zur Lösung dieser Aufgab lehrt die Erfindung, daß dem Regler das Signal des Durchflußmessers als Istwert und ein leistungsabhängiges, der Drehzahl und/oder Leitschaufelstellung proportionales Signal als Sollwert zugeführt werden.

Die durch die Erfindung erreichten Vorteile bestehen vor allem darin, daß mit dem erfindungsgemäßen Verfahren ein sicherer Betrieb des Turboverdichters gewährleistet wird, einerseits weil das Signal des Durchflußmessers als Istwert dem Regler zugeführt wird und unab hängig davon das weitere, leistungsabhängige Signal als Sollwert. Eine umständliche arithmetische Verknüpfung der beiden Signale ist nicht erforderlich. Außerdem enthält das leistungsabhängige Signal mehr Informationen als ein Signal, welches aus Druckmessern in der Eingangs- und Ausgangsleitung des Turboverdichters abgeleitet wird, weil der Druck allein noch nicht zur Bestimmung der Leistung des Turboverdichters ausreicht. Das unabhängige und von dem jeweiligen Druckzustand in der Eingangsleitung bzw. Ausgangsleitung erhaltene leistungsabhängige Signal erhält nicht nur mehr Informationen, sondern ist auch unabhängig von den jeweiligen Druckschwankungen, die ausgeregelt werden sollen. Es sind insbesondere keine aufwen digen Geräte wie Druckmesser und Druckübertrager erforderlich.

Der Schnittpunkt der jeweiligen Leistungskennlinie mit der Pump grenzlinie entspricht einer bestimmten Pumpgrenzmenge. Deshalb können die jeweilige Leitschaufelstellung oder auch die jeweilige Drehzahl erfindungsgemäß zur Soll-Wertbildung benutzt werden. Da zur Leitschaufelstellung üblicherweise ein Stellantrieb mit Stellungs regler, zur Drehzahlverstellung ein Drehzahlregler verwendet werden, kann das jeweilige Stellsignal nach entsprechender Umformung als Soll-Wert dem Regler zugeführt werden.

Die Umformung erfolgt in einem Kaskadenrelais derart, daß der volle Stellbereich für die Leitschaufel- oder Drehzahlregelung (z. B. 0,2 bis 1,0 kp/cm² oder 4 bis 20 mA) auf den Bereich der Mengenregelung eingeengt wird, der den Pumpgrenzmengen zwischen kleinster und größter Leitschaufelstellung oder kleinster und größter Drehzahl entspricht (z. B. 0,4 bis 0,5 kp/cm² oder 8 bis 10 mA).

Beim Betrieb eines Turboverdichters ergeben sich für die Leitschaufel stellungsregelung und für die Drehzahlregelung verschiedene Pump grenzen. Bei gleichzeitiger Anwendung beider Regelungsarten muß man somit in einem zwischen beiden Grenzen liegenden Pumpgrenz bereich arbeiten. Erfindungsgemäß kann nun jeder in diesem Be reich liegende Pumpeinsatzpunkt erfaßt werden, indem das den Soll-Wert bildende leistungsabhängige Signal aus einem der Leitschaufel stellung proportionalen Signal durch Zusammensetzung beider Signale, z. B. in einem Additionsrelais, gebildet wird.

Im folgenden wird die Erfindung durch die in den Zeichnungen schematisch dargestellten Ausführungsbeispiele näher erläutert. Es zeigt

Fig. 1 ein Verfahrensschema zur erfindungsgemäßen Pumpgrenz mengenregelung eines mit Leitschaufelverstellung regelbaren Turboverdichters;

Fig. 1a Kennlinien für verschiedene Leitschaufelstellungen eines Turboverdichters gemäß Fig. 1;

Fig. 2 ein Verfahrensschema zur erfindungsgemäßen Pumpgrenz mengenregelung eines Turboverdichters der sowohl durch Leitschaufel - wie auch durch Drehzahlverstellung regelbar ist;

Fig. 2a Kennlinien für verschiedene Leitschaufelstellungen und ver schiedene Drehzahlen eines Turboverdichters gemäß Fig. 2.

Das Verfahrensschema von Fig. 1 zeigt einen Regler 1, durch den die Pumpgrenzmenge eines Turboverdichters 2 geregelt werden kann.

Das Ausgangssignal eines Durchflußmessers 3 in einer Saugleitung 4 wird dem Regler 1 als Ist-Wert aufgegeben. Die Leistungsregelung des Turboverdichters 2 erfolgt z. B. von einem Saugdruckregler 5, der über eine Impulsleitung 6 einen Stellantrieb (mit Stellungsregler) 7 einer Leitschaufelregelung steuert. Das der Leitschaufelstellung proportionale Signal in der Impulsleitung 6 wird gleichzeitig nach Umformung in einem Kaskadenrelais 8 über eine Impulsleitung 9 dem Regler 1 als Soll-Wert zugeführt. Das Ausgangssignal des Reglers 1 steuert ein Steuerventil 10 in einer Rückführleitung 11.

Fig. 1a zeigt für den Aufbau nach Fig. 1 als Beispiel für verschie dene Leitschaufelstellungen die Leistungskennlinien a bis e, wobei a der größten, e der kleinsten Leitschaufelöffnung entsprechen soll. Um zu vermeiden, daß die Pumpgrenze B erreicht wird, darf das Aus gangsvolumen des Turboverdichtes 2 bei jeder Leitschaufelstellung das sich aus der mit einem geringen Sicherheitsabstand vor der Pumpgrenze B eingezeichneten Geraden A ergebende Mindestvolumen nicht unterschreiten. A stellt also die Soll-Wert-Gerade der Pump grenze dar. Die Umformung des der Leitschaufelstellung proportionalen Signals im Kaskadenrelais 8 muß also so eingestellt werden, daß bei größter Leitschaufelöffnung das Volumen V ₁, bei kleinster Öffnung das Volumen V ₂ als Minstesvolumen geregelt werden.

Bei größtem Fördervolumen rechts von A ist in jedem Falle der Ist- Wert größer als der Soll-Wert und damit das Steuerventil 10 ge schlossen.

Fig. 2 zeigt die schematische Darstellung der Pumpgrenzmengenrege lung eines Turboverdichters 2, der sowohl mit einer Leitschaufel- wie auch mit einer Drehzahlverstellung versehen ist.

Zusätzlich zur Darstellung nach Fig. 1 ist dementsprechend folgendes ergänzt: Eine drehzahlregelbare Antriebsmaschine 12 (z. B. eine Dampfturbine) mit einem Drehzahlregler 13, dem über eine Impuls leitung 14 ein drehzahlproportionales Signal, das von Hand einstell bar oder von einem anderen Kriterium (z. B. Dampfdruck) über einen hier nicht gezeichneten Regler bestimmt sein kann, zugeführt wird. Das Signal 14 wird nach Umformung in einem Kaskadenrelais 15 über eine Impulsleitung 16 mit dem Ausgangssignal 9 des Kaskadenrelais 8 in einem Additionsrelais 17 zusammengefaßt und über eine Impuls leitung 18 dem Pumpgrenzmengenregler 1 als Soll-Wert zugeführt.

Fig. 2a zeigt das zum Aufbau einer Anlage gemäß Fig. 2 gehörige Kennlinienfeld. Als Beispiel sind drei Kennlinien für verschiedene Drehzahlen n von maximal n bis minimals n eingetragen und deren Verschiebung von kleinster Leitschaufelöffnung (mit Pumpgrenze B) auf größte Leitschaufelöffnung (mit Pumpgrenze B′) gezeigt.

Hier wird zunächst bei kleinster Leitschaufelöffnung das Kaskaden relais 15 auf die Soll-Wert-Gerade A eingestellt. Diese muß sich bei Öffnung der Leitschaufel mehr und mehr bis nach A′ verschieben, was durch entsprechende Einstellung des Kaskadenrelais erfolgt. Das dem Regler 1 zugeführte Signal wird durch die Addition 17 entspre chend vergrößert.

Die Übertragung der Steuer- und Regelungssignale kann z. B. durch die Führung von Druckluft in den Leitungen erfolgen. Es kann auch eine elektrische Regelung eingesetzt werden, die aber gegenüber der Druckluftregelung den Nachteil geringerer Betriebssicherheit hat.

Claims

Verfahren zur Regelung der Pumpgrenzmenge eines leistungsgesteuerten Turboverdichters mit einer Rückführleitung von der Druck- und Saug seite des Turboverdichters und einem in der Rückführleitung angeord neten Steuerventil, das von einem Regler beaufschlagt ist, dem Signale von einem in die Eingangsleitung des Turboverdichters ge schalteten Durchflußmesser und eines weiteren Betriebsparameters zugeführt werden, dadurch gekennzeichnet, daß dem Regler (1) das Signal des Durchflußmessers (3) als Ist-Wert und ein leistungsabhängiges, der Drehzahl und/oder Leitschaufel stellung proportionales Signal als Soll-Wert zugeführt werden.