DE2909675C3

DE2909675C3 - Verfahren zur kondensatfreien Zwischenkühlung verdichteter Gase

Info

Publication number: DE2909675C3
Application number: DE2909675A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Dipl.-Ing. 4200 Oberhausen Blotenberg
Original assignee: MAN Maschinenfabrik Augsburg Nuernberg AG
Current assignee: MAN Gutehoffnungshutte GmbH
Priority date: 1979-03-12
Filing date: 1979-03-12
Publication date: 1981-11-19
Also published as: US4362462A; EP0015535A1; DE2909675B2; EP0015535B1; DE2909675A1; JPS6330520B2; JPS55128694A

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur kondensatfreien Zwischenkühlung verdichteter Gase, wobei ein wesentlicher, den Zustand des zu verdichtenden Gases bestimmender Meßwert vor der ersten Verdichterstufe ermittelt wird und der Sollwert für den Zustand des Gases auf der Saugseite jeder der der ersten folgenden Verdichterstufe mit Hilfe einer das i-x Diagramm linearisiert darstellenden Funktion berechnet wird.

Ein derartiges Verfahren, wie es z. B. aus der DE-AS 21 13 038 bekannt ist, ermöglicht zwar bsreits eine gewisse Berechnung der zulässigen Temperaturen des zu verdichtenden Gases in den Zwischenkühlern, da bei dem bekannten Verfahren aber die Ansaugtemperatur gemessen wird und von einer relativen Feuchte von 100% ausgegangen wird, sind die berechneten Temperaturwerte nicht exakt genug, um optimale Meßwerte zu erhalten. Außerdem bleibt dort der recht beachtliche Einfluß des Kühlerdrucks unberücksichtigt. Die ermittelten Temperaturen sind also bei Betriebsdrücken, die unterhalb des maximal möglichen Kühlerdrucks liegen und bei relativen Ansaugfeuchten, die unter 100% liegen, nicht unwesentlich zu hoch.

Der Wirkungsgrad der Anlage ist damit geringer, als maximal möglich.

Es ist jetzt Aufgabe der Erfindung, das eingangs genannte Verfahren dahingehend zu verbessern, daß die zulässige Kühlertemperatur jedes der Zwischenkühler mit geringem Aufwand nahezu exakt berechnet und kontrolliert werden kann, um so zum einen die bekannten Nachteile durch die Unterschreitung der zulässigen Taupunkttemperatur zu vermeiden, andererseits aber den Wirkungsgrad der Verdichtungsanlage so gut wie möglich zu halten. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß die Taupunkttemperatur (absolute Feuchte) τ,, des zu verdichtenden Gases auf der Saugseite der ersten Verdichterstufe und der Druck p, des zu verdichtenden Gases auf der Saugscite jeder der der ersten folgenden Verdichterstu j = a, · T_a +

i + a

die zulässige Kühlertemperatur 7) als Sollwert berechnet wird und weiterhin die Temperatur des zu verdichtenden Gases auf der Saugseite jeder der ersten folgenden Verdichterstufe als Istwert bestimmt wird, wobei a.i i»,und C/Konstante sind.

iü Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand einer Schemazeichnung näher erläutert.

Die Konstanten a, und Cj, die in der Größenordnung 1 —5 liegen, können mit handelsüblichen Regelsystemen durch mehrfache Addition der Meßgrößen zu sich selbst und anschließender Abschwächung in einem Spannungsteiler realisiert werden. Es zeigt

F i g. 1 die Abhängigkeit des Taupunktes Τ2 nach der zweiten Verdichterstufe vom Taupunkt des Ausgangsgases τ₃ für verschiedene Drücke (dargestellt sind der tatsächliche Verlauf und die dem erfindungsgemäßen Verfahren zugrunde liegende Näherung) und

F i g. 2 ein Regelschema zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens.

Bei don verwendeten Symbolen kennzeichnen der Index a den Anfangszustand vor der ersten Verdichterstufe und der Index / = 1, 2, 3 ... die Zahl der erfolgten Verdichtungen.

Für Temperaturen bis etwa 60° C und Drücke bis 10

jo bar kann feuchte Luft näherungsweise als ideales Gasgemisch von Luft- und Wasserdampf betrachtet werden. Es gilt dann folgender Zusammenhang:

μ _

LIm den Taupunkt beim Druck P₇. zu erhalten, benötigt man den Taupunkt τι beim Druck Pi, liest aus der Gasdruckkurve den zugehörigen Partialdruck P_D\, errechnet mit Formel (1) den Partialdruck P_D2 und erhält aus dem zugehörigen Punkt auf der Gasdruckkurve den Taupunkt τ-ι.

Für den Fachmann überraschend hat sich gezeigt, daß sich die Taupunkttemperatur τ, auf beliebigem Druckniveau durch folgende Geradenapproximation hinreichend genau beschreiben läßt:

Da die gewünschte Kühlertemperatur um eine Sicherheitsspanne oberhalb der Taupunkttemperatur liegen soll, ergibt sich die gewünschte Temperatur 7;zu

7; = a, ■ ι,, +b, ■ 1', + c,.

Durch die Linearisierung entfällt die Notwendigkeil, Absoluttemperaturen zu berücksichtigen. Wie eine Beispielrechnung zeigt, ergeben sich bei einem Approximationsbereich zwischen τ_α = 0 ... 3O⁰C und P,■■ — 4 ... 6 bar maximale Fehler von 1,5°C.

In Fig. 1 ist der Zusammenhang zwischen exaktem und angenähertem Verlauf graphisch dargestellt.

Die Konstanten können einfach berechnet werden, indem für drei Arbeitspunkte aus dem Approximalionsbereich die exakten Taupunkttemperaturen aus den

drucktafeln entnommen und in die Geradenglein eingesetzt werden.

g. 2, in der eine Regelanordnung zur Durchfüh- ;s erfindungsgemäßen Verfahrens dargestellt ist, ι folgende Symbole verwendet:

= Regler

⁼ motorisch angetriebenes Ventil

MT TE TT PT ₊

Feuchtefühler Temperaturfühler Temperaturmeßumformer Druckmeßumformer

Addierstelle Funktionsglied Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht es, die Temperatur des Gases in Zwischenkühlern von

ίο Gasverdichtern mit einfachen Mitteln so zu regeln, daß der Wirkungskreis der Verdichteranlage nicht gemindert, die Ansaugleistung erhalten bleibt und ein dauerhafter korrosionsfreier Betrieb gesichert isL Durch eine Linearisierung im jeweiligen Arbeitsbereich läßt sich die Regelung mit geringem Geräteaufwand zuverlässig durchführen. Es kann daher von einer hervorragenden Lösung der anstehenden Probleme gesprochen werden.

Hierzu 2 Blau Zeichnungen

Claims

Patentanspruch:

Verfahren zur kondensatfreien Zwischenkühlung verdichteter Gase, wobei ein wesentlicher, den Zustand des zu verdichtenden Gases bestimmender Meßwert vor der ersten Verdichterstufe ermittelt wird und der Sollwert für den Zustand des Gases auf der Saugseite jeder der der ersten folgenden Verdichterstufen mit Hilfe einer das i-x Diagramm linearisiert darstellenden Funktion berechnet wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Taupunkttemperatur (absolute Feuchte) r_a des zu verdichtenden Gases auf der Saugseite der ersten Verdichterstufe und der Druckp,des zu verdichtenden Gases auf der Saugseite jeder der der ersten folgenden Verdichterstufe gemessen witd und aus diesen Meßwerten anhand einer Gleichung

Ti = a, ■ τ a + b; ■ pt + c,

die zulässige Kühlertemperatur 7} als Sollwert berechnet wird und weiterhin die Temperatur des zu verdichtenden Gases auf der Saugseite jeder der ersten folgenden Verdichterstufe als Istwert bestimmt wird, wobei a„ k, und c, Konstante sind.

fe gemessen wird und aus diesen Meßwerten anhand einer Gleichung