DE3410792A1

DE3410792A1 - Verfahren und einrichtung zum verhindern des pumpens von turboverdichtern

Info

Publication number: DE3410792A1
Application number: DE19843410792
Authority: DE
Inventors: Vladimir Jakovlevi&ccaron; Charkov Bilenko; Mark Lvovi&ccaron; Charkov Bregman; Anatolij Andreevi&ccaron; Charkov Butenko; Vladimir Nikolaevi&ccaron; Doneck Dekanenko; Boris Abramovi&ccaron; Dulkin; Vladimir Ivanovi&ccaron; Gruba; Anatolij Semenovi&ccaron; Iva&scaron;&ccaron;enko; Vladimir Aleksandrovi&ccaron; Chabarovsk Potapov
Original assignee: Donetsky Politekhnichesky Institut; NI ELEKTROTECHNICESKIJ I PROIZ
Current assignee: Donetsky Politekhnichesky Institut; NI ELEKTROTECHNICESKIJ I PROIZ
Priority date: 1984-03-23
Filing date: 1984-03-23
Publication date: 1985-09-26
Also published as: SE441541B; DE3410792C2; SE8401272L; CH665455A5; SE8401272D0

Description

VERFAUHHN UND ET NKICHTUNG ZUM VERHINDERN DES I³UMPENS VON TURIiOVERDICHTERN

Die Erfindung bezieht sich auf den Turboverdichter- bau und betrifft insbesondere ein Verfahren und eine

Einrichtung zum Verhindern des Pumpons von Turboverdichtem.

Am erfolgreichsten kann die vorliegende Erfindung bei Turboverdichtern mit einem großen Förderstromregelungs- bereich, zum Beispiel bei Verdichtern zum Brdgastransport, zur Luftversorgung von Kochöfen in der Metallur- gie» zur Luftzufuhr in Gruben u.a. benutzt werden. Darüber hinaus kann die Erfindung bei Verdichtern, die starken Belastungsschwankungen ausgesetzt sind, zum Beispiel bei Verdichtern in der pneumatischen Förderung und bei Verdichtern, die bei stark veränderlichen Saug- und Kühl- bedingungen arbeiten, zum Beispiel bei Verdichtern, die im Hochgebirge eingesetzt sind, benutzt werden·

In der gegenwärtigen Verdichterbaupraxis gewinnt das Problem der Verhinderung des Fampens von Turbo verdichter η wegen der ansteigenden Einheitsleistung der Verdichter und des infolgedessen ansteigenden Aufwands zur Beseitigung der Folgen des Pumpens sowie wegen der erhöhten Forderungen an die Senkung des Energieaufwands für den Verdichterbetrieb immer mehr an Bedeutung.

Es ist bekannt, daß bei einem bestimmten Verhältnis

zwischen dem Förderdruck und dem Ver dicht er durchfluß, das der Pumpgrenze entspricht, ein unstabiles Verhalten des Verdichters - ein Pumpen - eintritt, das durch ruokartige (pulsierende) Änderungen des Durchflusses und des Förderdruckes des Verdichters gekennzeichnet ist, die zu ei- ner starken Vibration und einer Axialverstellung des Verdichterlaufrades und als Folge davon zu einem Bruch der Maschine bzw. einer Verschlechterung ihrer Energiedaten führen.

Zur Verhinderung des Pumpens bei unstabilem Verhalten

des Verdichters ist ein Verfahren bekannt DE-OS 2 828 124, der darin besteht,

daß man zwei Signale erhält, deren eines dem Istdurchfluß des Verdichters und deren anderes dem Istförderdruck proportional ist. Das dem Istförderdruck proportionale Signal wird in ein dem Durchfluß proportionales erstes Signal umgeformt, dessen Wert dem auf der in For- __ derdruck-Durchfluß-Koordinaten vorgegeben und parallel zur Pumpgrenze verlaufenden Abblaaelinie liegenden Durchflußwert entspricht. Das erste Signal» das dem Durchfluß proportional ist, wird mit dem Signal, das dem Istdurehfluß des Verdichters proportional ist, verglichen, woraus sich das erste Differenzsignal ergibt, das verzögert wird. Darüber hinaus wird das erste Differenzsxgnal mit dem Faktor zwei multipliziert, dann wird aus diesem das Verzögerungssignal subtrahiert, das die Lage der Abblaselinie in Abhängigkeit von der Verstellungsgeschwindigkeit des Ar» beitspunktes des 'Verdichters zur Abblaselinie ändert, woraus sich das zweite Differenzsignal ergibt. Das zweite Differenzsignal wirkt auf den Regler ein, der mit mehreren Abblaseventilen verbunden ist. Das Keglersignal gelangt an die Stellglieder der Abblaseventile· Letztere werden zwecks Verhinderung eines unstabilen Verhaltens des Verdichters, d.h. eines Pumpens, geöffnet.

Die Einrichtung zur Durchführung des bekannten Verfahrens enthält je einen Förderdruckgeber und einen Differenzdruckgeber, deren Signale den Verdichterbetrieb bestimmen. Der Differenzdruck wird mittels einer Blende "bzw. einer Düse oder eines anderen in dem Gasstrom angeordneten Mittels erzeugt. Der Ausgang des Druckgebers ist mit einem Funkt ionalwandler zur Umwandlung des Ist druckes in ein dem Durchfluß proportionales Signal, dessen Wert auf der Ab"blaselinie des Verdichters liegt, verbunden. Der Ausgang des Funktionalwandlers ist mit dem ersten Eingang eines ersten Vergleichsgliedes zur Gewinnung des ersten Differenzsignals verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem Differenzdruckgeber und dessen Ausgang mit dom Ausgang eines Verstärkers zur Multiplizierung des ersten Differenzsignals mit dem Faktor zwei und mit einem aperiodischen Glied zur Verzögerung

des ersten Differenzsignals verbunden sind· Der Verstärkerausgang ist mit dem ersten Eingang eines zweiten Vergleichsgliedes zur Gewinnung des zweiten Differenzsignals verbunden, dessen zweiter Eingang mit dem aperiodischen Glied und dessen Ausgang mit dem Regler in Verbindung stehen. Der Reglerausgang ist mit mehreren Abblaseventilen zur Änderung des Betriebsverhaltens des Verdichters verbunden.

Das bekannte Verfahren ist eine indirekte Methode zur Bestimmung der Abblaselinie des Verdichters, da es die Änderung der Lage und der Art der Pumpgrenze in Abhängigkeit von der Ä*nderung der Saugbedingungen, die durch die Temperatur, die Gasfeuchtigkeit u.a. bestimmt werden, der Kühlungsbedingungen, die durch die Temperatur, den "Kühlwasserdurchfluß u.a. "bestimmt werden, sowie von der Änderung des technischen Zustandes des Verdichters, der durch das Gaslecken über Undichtheiten am Verdichter u.a. "bestimmt wird, nicht berücksichtigt. Dies ist damit verbunden, daß bei der bekannten Einrichtung solche Elemente, wie ein Zähler, ein Dekodierer, ein JFlipflop, welche Schwankungen des Durchflusses und des T? order druckes "berücksichtigen, die eine dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegende Betriebsart und das unstabile Betriebsverhalten des Verdichters kennzeichnen., fehlen. Infolgedessen wird bei Änderung der erwähnten Bedingungen die Lage und die Art der Pumpgrenze geändert, während die Abblaselinie des Verdichters unverändert "bleibt.

In dem einen Fall, wenn die Pumpgrenze zur Abblaselinie verschoben wird und die Zone zwischen der Pumpgrenze und der Abblaselinie klein gewählt ist, führt dies dazu, daß das bekannte Verfahren und die bekannte Einrichtung das Pumpen des Verdichters nicht verhindern. Zur Verhinderung eines unstabilen Betriehsverhaltens des Verdichters muß die Zone zwischen der Pumpgrenze und der Abblaselinie vergrößert werden. Jedoch vermindert eine solche Vergrößerung der Zone den zulässigen Förderdruck und damit den Förderstromregelungsbereich, was

wegen der zunehmenden' ' Strömungsverluste dem Wirkungsgrad des Verdichters herabsetzt, d.h. der wirtschaftlichste Gasbeforderungsbetrieb wird bei einem Förderdruck erreicht, der an der Pumpgrenze liegt» Daraus folgt, dass die Zone zwischen der Pumpgrenze und der Abbla.selinie zur Erhöhung der Wirksamkeit der Gasbeförderung verhältnismäßig klein und zur sicheren Verhinderung des Verdichterpumpens hinreichend groß sein muß. Unter Berücksichtigung der Änderung der Lage und des Charakters der Pumpgrenze wird die zweite Bedingung bei dem bekannten Verfahren vorherrschend, d.h. zur Verhinderung des Verdichterpumpens vergrossert man die Zone zwischen der Pumpgrenze und der Abblaselinie zum Schaden der Wirtschaftlichkeit der Gasbeförderung.

In dem anderen Fall, wenn die Pumpgrenze von der Abblaselinie verschoben wird, führt dies zu einem Fehlansprechen der Abblaseventile, d.h. beim Erreichen eines Förderdruckes, der auf der Abblaselinie liegt, ist es noch weit bis zur Pumpgrenze und man konnte hierbei die Abblaseventile nicht öffnen. Aber aus den vorstehend angegebenen Gründen geschieht dies nicht, was zu einem unnützen Energieaufwand zum Uberschieben des Gases aus der Druckzone in die Saugzone oder zum Auswurf des Gases in die Umgebungsluft fuhrt.

Darüber hinaus findet bei einer starken Zunahme des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters, die zu einer Verminderung des Verdichterförderstromes führt, wegen des bei der bekannten Einrichtung vorhandenen aperiodischen Gliedes eine Verschiebung der Abblaselinie in Richtung von der Pumpgrenze statt, was auch zu einem Fehlansprechen der Abblaseventile und den oben angegebenen Folgen führt.

Somit verhindert das bekannte Verfahren und die bekannte Einrichtung nicht das Pumpen des Verdichters bei veränderlichen Saug- und Kühlbedingungen sowie bei Änderung des technischen Zustandes und der Belastung des Verdichters oder sie führen zu einer Verschlechterung der Wirksamkeit der Gasbeförderung und zu zusätzlichen Ener-

gieverlusten.

Ein weiterer Versuch, ein zuverlässigeres Verfahren zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern zu schaffen führte zu einem Verfahren (SU-PS 623996), gemäß dem man das erste Signal mißt,' das dem Gasparameter, nämlich dem Verdichterdurchfluß, der das nahezu unstabile Betriebsverhalten des Verdichters bestimmt, proportional ist. Dann sondert man aus dem ersten Signal die Wechselkomponente aus und vergleicht die Amplitude der Wechselkomponente mit dem Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente· Bei einer Amplitude der Wechselkomponente, die den Sollwert übersteigt, erhält man einen ImpulSi der das zweite Sig nal erzeugt welches das Betriebsverhalten des Verdichte ters durch Einwirkung auf die Abblaseventile zwecks Verhinderung eines Pumpens ändert. Das zweite Signal besteht aus zwei Signalen, deren eines auf das Fühlelement

eines Förderdruckregelungssystem und deren anderes auf das Fühlelement eines Systems zur Regelung des Förderdruck-Saugdruck-Verhältnisses einwirkt, was zu einer Vergrößerung des Forderstromes des Verdichters wegen Verminderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes durch Öffnen von drei Abblaseventilen führt· Darüber hinaus wird "bei unstabilem Betriebsverhalten die Zahl der Pumpscbläge (Pumpzyklen)ausgezählt, die durch starke Änderungen des Verdichterdurchflusses gekennzeichnet sind . Bei einer Zahl der Pumpschläge, die die Sollzahl überschreitet, wird der Verdichter abgeschaltet·

Die Einrichtung zur . Durchführung vorstehend beschrie"benen Verfahrens enthält ein Mittel zur Gewinnung des ersten Signals,nämlich einen Differenzdruckgeber, der mit einem Filter zur Aussonderung der Wechselkomponente aus dem ersten Signal verbunden ist. Der Filterausgang ist mit einer Schwellenwerteinheit zum Vergleichen der Ampli- tude der IVechselkomponente mit der Sollamplitude der Wech selkomponente und zum Erzeugen eines Impulses verbunden. Die Schwellenwerteinheit ist mit einer Funktionseinheit

zur Erzeugung einea Signale beim Erscheinen eines Impulses zur Vergrößerung des Verdichterförderstromes verbunden· Der Ausgang der Funktionseinheit steht mit dem Fühlelement eines Förderdruckregelungssystems und mit dem Fühlelement eines Systems zur Regelung des Förderdruck-Saugdruck-Verhältnisses zur Steuerung der Abblaseventile sowie mit einem Zähler zum Zählen der Pumpschläge in Verbindung, der mit einer Mindestwerteinheit zur Erzeugung eines Signals zum Abschalten des Verdichters bei einer Zahl der Pumpschlage, die die Sollzahl derselben überschreitet, verbunden ist·

Bas bekannte Verfahren berücksichtigt die Änderung der Lage und des. Charakters der Pumpgrenze in Abhängigkeit von der Änderung der Saug- und Kühlbedingungen sowie von der Änderung des technischen Zustandes des Verdichters durch Einführung eines Filters und einer Schwellenwerteinheit, die auf ein Signal reagiert, das den Differenzdruckschwankungen, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand kennzeichnen, proportional ist·

Jedoch gestattet es das belonnte Verfahren nicht, das Fehlansprechen der Abblaseventile im Obergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone zu vermeiden, d.h. wenn' Impulse entstehen, die analog sind den Impulsen, die beim Arbeiten des Verdichters in einem dem unstabilen Verhalten naheliegenden Betriebszustand entstehen· Dies ist damit verbunden, daß bei der bekannten Einrichtung kein Wandler zur Änderung des Amplitudensollwertes der Wechselkomponente des ersten Signals in Abhängigkeit von dem Verdichterdurchfluß proportionalen mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals vorhanden ist. Das Fehlansprechen führt, wie bereits oben erwähnt, zu zusätzlichen Energieverlusten· In diesem Zusammenhang wählt man bei dem bekannten Verfahren und der bekannten Einrichtung die SoIlamplitude der Wechselkomponente hinreichend groß, was dazu führt, daß der -Impuls nur beim Eintreten des Pumpens entsteht, d.h. das bekannte Verfahren und die bekannte Ein-

richtung reagieren in diesem Falle auf das Pumpen (auf das unstabile Verhalten) des Verdichters, nicht aber auf den dem unstabilen Verhalten naheliegenden Betriebszustand. Davon zeugt auch die Tatsache, dass die bekannte Einrichtung einen Zähler zum Zählen der Purapschläge enthält, der ein Signal zum Abschalten der Maschine zwecks Verhinderung einer Zerstörung derselben erzeugt Somit verhindern das bekannte Verfahren und die bekannte Einrichtung nicht das Pumpen des Verdichters, sondern öffnen beim Eintreten des unstabilen Verhaltens die Abblaseventile- Dies verhindert die Zerstörung· der Maschine, verhindert aber nicht die Entstehung des ersten Pumpschlages, der zu einer Beschädigung der Labyrinthdichtungen im Verdichter, die den Saugraum von dem Druckraum trennt, und zum Auftreten eines inneren Gaslecks im Verdichter führt, was wiederum den spezifischen Energieverbrauch für die Gasverdichtung erhöht, d.h. den Wirkungsgrad der Maschine herabsetzt.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern zu entwickeln, welches eine Änderung des Sollwertes der Amplitude der Wechselkomponente ermöglicht, wodurch der Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente hinreichend klein gewählt werden kann, und bei dem eine Impulsanzahl gewährleistet, wird die beim Übergangsbetrieb des Verdichters entsteht, wodurch ein Fehlansprechen der Abblaseventile vermieden und "der Energieaufwand für das Verhindern des Pumpens vermindert werden.

Die gestellte Aufgabe wird dadurch gelöst, dass man bei dem bekannten Verfahren, das die Gewinnung eines dem Gaspararaeter, der eine dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegende Betriebsart bestimmt, proportionalen Signals, dann die Aussonderung der Wechselkomponente aus dem ersten Signal, den Vergleich der Amplitude der Wechselkomponente mit der ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente und die Gewinnung bei Überschreitung des Amplitudensoll-

wertes der Wechselkomponente zumindest eines Impulses, der ein zweites Signal zur Änderung des Verdichterbetriebes formiert, beinhaltet, gemäß der Erfindung der erste Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des dem Gasparameter proportionalen Signals ändert, die erhaltenen Impulse auszählt, wobei man das zweite Signal, das den Verdichter in den stabilen Zustand zurückbringt, bei einer Impulszahl, die eine dem unstabilen Verhalten des Verdichtere naheliegende Betriebsart bestimmt, formiert, dann das zweite Signal speichert, beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens die ausgezählte Impulszahl und das zweite Signal löscht·

Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird der Wirkungsgrad des Verdichters durch die Senkung des spezifischen Energieaufwände für die Gasverdichtung erhöht und die Energieverluste für den Gastransport werden vermindert· Die Senkung des spezifischen Energie aufwände des Verdichters wird durch die sichere Verhinderung des Verdicht erpumpens erreicht, was eine Beschädigung der Labyrinthdichtungen verhindert und ein inneres Gaslecken im Verdichter ausschließt. Dies wird durch Änderung des Amplitudensollwertes der Wechselkomponente in' Abhängigkeit von der Änderung des mittleren Wertes des Absolutbetrags des ersten Signals gesichert, was die Möglichkeit "bietet, die Sollamplitude der Wechselkomponente des ersten Signals hinreichend klein zu wählen, und auf geringe Schwankungen des Gasparameters zu reagieren, die eine dem unstabilen Verhalten des Verdichters nahe liegenden Betriebsart kennzeichnen.

Die Verminderung der Energieverluste für den Gastransport wird durch Beseitigung des Fehlanspreche ns der Abblaseventile erreicht, was einen nutzlosen Energieverbrauch für das Überschieben des Gases aus dem Druckbereich in den Saugbereich des Verdichters oder auch für den Auswurf des Gases in die Umgebungsluft ausschließt, da das

zweite Signal, das den Verdichter in den stabilen Zustand zurückbringt, erst "bei einer Impulszahl erzeugt wird, die die Impulszahl, welche den Übergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone kennzeichnet, überschreitet, während die Impulse nur dann ausgezählt werden, wenn das Zeitintervall zwischen zwei Impulsen kleiner als die erste νorbestimmte Zeit des Impulsausbleibens ist, d.h. wenn die Bewegung der Arbeitspunktes zur Pumpgrenze, die von Schwankungen des Gasparameters begleitet wird, fortgesetzt wird·

Die Energieverluste für den Gastrans-•port werden auch deshalb gesenkt, weil der Förderstrom des Verdichters nur um einen für die Einhaltung des stabilen Betriebszustandes erforderlichen Wert geändert wird. Dies wird zum Beispiel durch Änderung der Verdichterdrehzahl, d.h. ohne nutzlosen Energieaufwand zum Überschieben des Gases aus der Druckzone in die Saugzone oder durch öffnen der Abblaseventile um einen minimalen Wert, d.h. mit einem minimalen nutzlosen Energieaufwand für das Überschieben des Gases aus der Druckzone in die Saugzone bewirkt· Das minimale Üoerschieben, d.h. das öffnen der Abblaseventile um den erforderlichen minimalen Wert erfolgt durch Löschen des zweiten Signals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorbestimmfceⁿ Zeit des Impulsausbleibens, was das stabile Betriebsverhalten des Verdichters kennzeichnet.

Die Impuszahl, die eine dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegende Betriebsart kennzeichnet, wird vorzugsweise größer als die Impulszahl gewählt, die den Übergangszustand des Verdichters, im stabilen Bereich kennzeichnet.

Diese technische Lösung berücksichtigt die beim Übergangszustand des Verdichters im stabilen Bereich entstehende Impulszahl, was es gestattet, das Fehlansprechen der Abblaseventile auszuschließen.

Die Inipulszahl, die den Übergangszustand des Verdichters im stabilen Bereich bestimmt, wird vorzugsweise zu-

mindest gleich einem Impuls gewählt.

Dies gewährleistet eine sichere Verhinderung des Verdichterpumpens bei einem schnellen Übergang des Arbeitspunktes des Verdichters von der stabilen Arbeitszone in die unstabile, da es umso weniger Impulse gibt, je schneller eine Änderung des Verdichterbetriebszustandes zwecks Einstellung eines stabilen Verhaltens stattfindet.

Bei einer Impulszahl, die den Übergangszustand des Verdichters im stabilen Bereich bestimmt, wird vorzugsweise ein zweiter Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente eingeführt und diese in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals geändert, die Amplitude der Wechselkomponente mit dem zweiten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente verglichen.

Wenn der zweite Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente durch den Ist-Wert überschritten wird, wird zumindest ein Impul zur Erzeugung eines dritten Signals, das die Belastung des Verdichters im Sinne einer Vergrößerung seines Förderstromes ändert, gewonnen, das dritte Signal gespeichert und dieses beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der zweiten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens gelöscht.

Diese technische Lösung verhindert das Pumpen bei einer starken Zunahme des Widerstands des pneumatischen Netzes des Verdichters, bei der eine schnelle Verlagerung des Arbeitspunktes des Verdichters in die unstabilen Zone stattfindet. Zur Verhinderung des Pumpens ist in diesem Falle eine schnelle Vergrößerung des Verdichterförderstromes schon zu dem Zeitpunkt erforderlich, zu dem die Impulszahl gleich der Impulszahl wird, die den Übergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt. Dies wird durch Erzeugung eines dritten Signals erreicht, das zur Verminderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters und damit zur Vergrößerung des Förderstromes des Verdichters zu dem Zeitpunkt führt, zu dem der Amplitudenwert der Wechselkomponente des ersten Signals größer als der zweite Sollwert der Amplitude der Wechsel-

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komponente und die Impulszahl gleich der Impulszahl wird, die den Ubergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt.

Der erste Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente und der zweite Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente werden vorzugsweise in Abhängigkeitvon dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals nach dem linearen Gesetz geändert.

Diese technische Losung berücksichtigt die lineare Abhängigkeit der Amplitude der Wechselkomponente des ersten Signals von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals, was die Möglichkeit bietet, den ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente hinreichend klein zu wählen, um eine Pumpendes Verdichters sicher zu verhindern und ein Fehlansprechen der Abblaseventile beim Arbeiten des Verdichters mit maximalen Förderstrom im Ubergangszustand, wo die Amplitude der Wechselkomponente des ersten Signals einen betrachtliehen Wert hat, der be~ fShigt ist ein Fehlansprechen der Abblaseventile hervorzurufen, auszuschliessen.

Die erste vorgegebene Zeit des Impulsausbleibens und die zweite vorgegebene Zeit des Impulsausbleibens .wird vorzugsweise größer als eine Impulsfolgeperiode gewählt werden. Die grosser als eine Impulsfolgeperiode gewählte Zeit bietet die Möglichkeit, den einen Betriebszustand des Verdichters von dem anderen, d.h. einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand von dem Ubergangszustand in der stabilen Zone sicher zu unterscheiden· Dies ist damit verbunden, dass bei dem Verdichter immer eine Gasstreuung, hervorgerufen durch eine nichtstationäre Belastung, örtliche Widerstände von verschiedenen Fremdkörpern in dem Gas usw. vorliegt, die den Förderdruck- und Durchflu^schwankungen, die bei einem dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand entstehen, überlagert werden und eine Fehllöschung der ausgezählten Impulszahl sowie des zweiten und des dritten Signals hervorrufen können.

Als Gasparameter, der den Betriebszustand des Verdichters kennzeichnet, wird vorzugsweise das der Ausgangsleistung des Verdichters proportionale Signal gewählt.

Das der Ausgangsleistung des Verdichters proportiona-Ie Signal gestattet es, einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand von dem Übergangszustand in der stabilen Zone sicherer zu unterscheiden, da in diesem Falle dank der Berücksichtigung der fO Schwankungen zweier Signale, d#h. sowohl der Förderdruckschwankungen als auch der Gasdurchflußschwankungen die Wahrscheinlichkeit des Einflusses von Fehlschwankungen, hervorgerufen durch nicht stationäre Belastung, verschiedene Fremdeinschüsse im Gas usw., vermindert wird. Die Berücksichtigung der Schwankungen zweier Signale vergrößert auch die Amplitude der Wechselkomponente des ersten Signals, was auch die Sicherheit der Verhinderung des Verdicht erpumpens erhöht.

Als Gasparameter, der das Betriebsverhalten des Verdichters kennzeichnet, kann alternativ auch das der Eingangsleistung des Verdichters proportionale Signal gewählt werden.

In diesem Falle bleiben sämtliche Vorzüge erhalten, die für das der Ausgangsleistung proportionale Signal kennzeichnend sind, und es kommen neue Vorzüge hinzu. Diese Vorzüge sind damit verbunden, daß das der Eingangsleistung des Verdichters mit Antriebsmotor proportionale Signal wesentlich leichter und billiger zu gewinnen ist als das der Ausgangsleistung proportionale Signal. Hierbei bedarf ffian keiner zusätzlichen Aufwendungen für die Anordnung einer Blende bzw· einer Düse im Gasstrom zur Erzeugung eines dem Verdichterdurchfluß proportionalen Signals mittels des Differenzdruckgebers, und es gibt keine Gasverluste zur Überwindung des Widerstandes der Blende (der Düse). Darüber hinaus gestattet dieses Verfahren, ein Pumpen in denjenigen Fällen ZU verhindern, in denen die Anordnung einer Blende (einer Düse) zur Gewinnung eines dem Durchfluß proportio-

Haien Signals wegen fester Einschlüsse in dem von dem Verdichter geförderten Gas, die zu einem Verstopfen der Eintrittsbohrungen des Differenzdruckgebers und des Förderdruckgebers führen, unmöglich ist.

Die gestellte Aufgabe wird ferner dadurch gelöst, daß bei der Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern, die ein Mittel zur Gewinnung eines dem Gasparameter proportionalen ersten Signals, welches mit einem ersten Filter zur Aussonderung der Wechselkomponente aus dem gewonnenen ersten Signal der Wechselkomponente, das mit einem ersten Eingang eines ersten Vergleichselement zum Vergleich des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit dem Amplitudensollwert der Wechselkomponente und zur Gewinnung zumindest eines Impulses verbunden ist, in Verbindung steht, und zumindest zwei Vorrichtungen zur Inderung des Betriebsverhaltene des Verdichters enthält, gemäß der Erfindung der Ausgang des Mittels zur Gewinnung des ersten Signals mit dem Eingang eines zweiten Filters zur Gewinnung des mittleren Wertes des Absolutbetrags des

2Q ersten Signals verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ersten Wandlers zur .Änderung des ersten Amplitudensollwertes in Verbindung steht, dessen erster Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten Vergleichselementes und dessen zweiter Ausgang mit dem zweiten Eingang

pc eines zweiten Vergleichselementes zur Gewinnung von Impulsen verbunden sind, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Filters in Verbindung steht, während der Ausgang des zweiten Vergleichselementes mit einem der zwei Eingänge eines Addierers zum Addieren der Impulse des ersten und des zweiten Vergleichselementes, der andere Eingang des Addierers mit dem Ausgang des ersten Vergleichselementes und der Ausgang des Addierers mit dem Zähleingang eines Impulßzählers verbunden sind, der mit einem Dekodierer in Verbindung steht, dessen Ausgang, der der Impulszahl, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand bestimmt, zugeordnet ist, mit dem Zähleingang eines ersten Flipflops zum Speichern des

zweiten Signals verbunden ist, wobei der Ausgang des ersten Flipflops mit der ersten Vorrichtung zur Änderung des Bet rieb s verhalt ens des Verdichters und mit einem der zwei Eingänge eines logischen UND-Gliedes verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit der ersten Vorrichtung und dessen Ausgang mit der zweiten Vorrichtung zur Änderung der Verdichterbelastung verbunden sind, weiterhin der Addiererausgang mit einem ersten Verzögerungsglied zur Formierung eines Rückstellsignals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorgegebenen Zeit des Impulsaus"bleibens verbunden, ist, das mit einer ersten Eückstelleinheit zur Löschung der ausgezählten Impulszahl und des zweiten Signals, welche mit dem Bückstelleingang des Zählers und dem Rücksteileingang des ersten Flipflops verbunden ist, in Verbindung steht·

Diese konstruktive Ausführung der Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern verhindert sicher das Pumpen durch Vermeidung von Beschädigungen der Labyrinthdichtungen, die den Saugraum von dem Druckraum des Verdichters trennen, sowie durch sichere Vermeidung eines Fehlansprechens der Abblas event ile, was nutzlose EnergieaufWendungen zum überschieben des Gases aus dem Saugraum in den Druckraum des Verdichters bzw· zum Auswerfen des Gases in die Umgebungsluft beim Ansprechen der Abblaseventile vermindert·

Die Verhütung von Beschädigungen der Labyrinthdichtungen, die zu einer Senkung des spezifischen Energieaufwandes des Verdichters und einer Erhöhung seines Wirkungsgrades führt, wird durch das Filter zur Gewinnung des mittleren Absolutwertes des ersten Signals und des ersten Wandlers zur Änderung des ersten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente erreicht.

Die Verminderung des nutzlosen Energieaufwandes für das Überschieben des Gases bzw. für den Auswurf desselben in die Umgebungslufτ, die zu einer Senkung der Energieverluste beim Gastransport führt, wird durch den Impulszähler

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den Dekodierer, das erste Flipflop zur Speicherung des zweiten Signals und das erste logische UND-Glied, die das zweite Signal erzeugen, das den Verdichter in den stabilen Betriebszustand nur bei einer Impulszahl zurückbringt, die den Übergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, erreicht. Darüberhinaus findet die Senkung der Energieverluste beim Gastransport durch das erste Verzögerungsglied zur Erzeugung eines Rückstellsignals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens und der ersten Rückstelleinheit zur Löschung der ausgezählten Impulszahl und des zweiten Signals statt. Das erste Verzögerungsglied und die erste Rückstelleinheit sichern minimale nutzlose Energieaufwendungen für das Überschieben des Gases aus dem Druckraum in den Saugraum, da das Öffnen der Abblaseventile sofort nach der Einstellung eines stabilen Betriebszustandes durch die Löschung des zweiten Signals aufhört.

Ferner ist vorzugsweise der Ausgang des zweiten Filters mit einem zweiten Wandler zur Änderung des zweiten Amplitudensollwertes verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang eines dritten Vergleichselements zum Vergleich des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit dem zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente und zur ' Gewinnung zumindest eines Impulses verbunden ist. Dabei ist der erste Eingang des dritten Vergleichselementes mit dem Ausgang des ersten Filters und sein Ausgang mit dem Zähleingang eines zweiten Flipflops zur Speicherung des dritten Signals, der Ausgang des zweiten Flipflops mit einem der beiden Eingänge eines zweiten logischen UND-Gliedes, dessen anderer Eingang über einen dritten Flipflops zur Speicherung des Signals, das der Impulszahl entspricht, die den Übergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, mit dem Dekodierausgang /der der Impulswahl zugeordnet ist, die den Übergangszustand

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des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, verbunden, während der Ausgang des zweiten logischen UND-Gliedes mit der zweiten Vorrichtung verbunden ist. Außerdem ist der Addiederausgang mit einem zweiten Verzögerungsglied zur Bereitstellung eines Rückstellsignals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der zweiten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens verbunden, welches mit einer zweiten Rückstelleinheit zur Löschung des dritten Signals verbunden ist, die mit denn Rückstelleingang des zweiten Flipflops in Verbindung steht, während der Ausgang der ersten Rückstelleinheit mit dem Rückstelleingang des dritten Flipflops in Verbindung steht.

Diese Ausführung verhindert das Pumpen bei steiler Zunahme des Widerstands des pneumatischen Netzes des Verdichters, da die Zeit des Überganges des Verdichters vom stabilen in den unstabilen Betriebszustand nur gering ist. In diesem Falle ist zum Verhindern des Pumpens ein schnelles Öffnen der Abblaseventile sofort nach dem Erreichen des zweiten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente erforderlich, was durch den zweiten Wandler, das dritte Vergleichselement, den zweiten und den dritten Flipflop sowie durch das zweite logische UND-Glied gesichert wird.

Zum Erreichen dieses Ziels, und zwar zum Verhindern des Pumpens bei steiler Senkung der Verdichterbelastung, d.h. zur Erhöhung der Wirkungsgeschwindigkeit der Einrichtung trägt auch das zweite Vergleichselement zur Gewinnung von Impulsen und des Addierers zur Addierung der Impulse bei, die es gestatten, die Wirkungsgeschwindigkeit der Einrichtung zum Verhindern des Pumpens durch Berücksichtigung der Impulse sowohl von der positiven als auch von der negativen Halbwelle der Wechselkomponente des ersten Signals um das zweifache zu erhöhen.

Vorzugsweise ist der erste Wandler in Form von zwei in Reihe geschalteten Operationsverstärkern ausge-

führt , deren erster gegenüber dem Eingangssignal im Verstärkerbetrieb und deren zweiter im Invertierungsbetrieb arbeitet, wobei der Eingang des ersten Operationsverstärkers als Eingang des ersten Wandlers, der Ausgang des ersten Operationsverstärkers als erster Ausgang des ersten Wandlers und der Ausgang des zweiten Operationsverstärkers als zweiter Ausgang des ersten Wandlers dient, während der zweite Wandler in Form eines Operationsverstärkers zum Arbeiten im Verstärkerbetriel» ausgeführt ist, wo- *>ei eier Eingang dieses Verstärkers als Eingang des zweiten Wandlers und der Ausgang desselben als Ausgang des zweiten Wandlers dient»

Diese technische Lösung verhindert das Pumpen des Verdichters, da sie es ermöglicht, den ersten Amplitudensollwert der Wechselkomponente hinreichend klein zu wählen, damit das erste und das zweite Vergleichselement auf geringe Schwankungen des Gasparameters, die eine dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegende Betriebsart kennzeichnen, reagieren und es gestatten, den Verdichter in den stabilen Zustand zurückzubringen· Die lineare Änderung des ersten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente durch den ersten Wandler und des zweiten Amplitudensollwertes durch den zweiten Wandler trägt zum Vermeiden eines Fehlansprechen der Abblaseventile im übergangszustand (Förderstromregelung) des Verdichters in der stabilen Zone bei, in der der absolute Förderstrom einen marimalen Wert aufweist und daher auch die Amplitude der Wechselkomponente einen beträchtlichen Wert hat, der befähigt ist, ein Fehlansprechen der Abblaseventil hervorzurufen. Der erste und der zweite Wandler vergrößern hierbei den ersten und den zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente, was zu einer Verhinderung des FehlanSprechens der Abblaseventile beiträgt·

Vorzugsweise enthält das Mittel zur Gewinnung des ersten Signals einen Förderdruckgeber und einen Durchflußgeber, deren Ausgänge mit den entsprechenden zwei Eingängen eines Wultiplizierers, dessen Ausgang als

Ausgang des Mittels zur Gewinnung des ersten Signals dient, verbunden sind.

Solch eine Ausführung des Mittels zur Gewinnung des ersten Signals gestattet es, die Empfindlichkeit der Einrichtung zum Verhindern des Pumpens durch Berücksichtigung der Schwankungen sowohl des Förderdrucks als auch des Durchflusses zu erhöhen, was die Amplitude der Wechselkomponente des ersten Signals vergrößert. Dies gestattet es auch, den ersten Amplitudensollwert der Wechselamplitude und den zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente zu vergrößern, was den Einfluß von Störungen vermindert und die Sicherheit der Pumpenverhinderung erhöht.

Als Mittel zur Gewinnung des ersten Signals wird vorzugsweise ein an und für sich bekannter Wirkleistungsgeber benutzt.

Diese technische Lösung gestattet es, alle Vorteile der früheren Lösung, die als Parameter, der das Betriebsverhalten des Verdichters kennzeichnet, ein der Ausgangsleistung des Verdichters proportionales Signal benutzt, beizubehalten sowie zusätzliche Vorteile, die mit der einfachen Messung der Wirkleistung des Verdichterantriebselektromotors, d.h. mit der einfachen und billigen Gewinnung eines der Eingangsleistung des Verdichters mit Elektromotorantrieb proportionalen Signals verbunden sind, zu erzielen.

Als Vergleichselement und Rückstelleinheit wird ein an und für sich bekannter Komparator benutzt.

Die Benutzung eines !Comparators als Vergleichselement und Rückstelleinheiten auf der Grundlage eines Operationsverstärkers gestattet es, die Schnelligkeit und Genauigkeit des Vergleichers zu erhöhen.

Nachstehend werden die in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiele der erfindungsgemäßen Einrichtung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern,

Fig. 2 das Blockschaltbild einer Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern mit Elementen, die das dritte Signal erzeugen,

Fig. 3 das Blockschaltbild eines-ersten Wandlers,,

Fig. 4 das Blockschaltbild eines zweiten Wandlers, .

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Fig. 5 daß Blockschaltbild eines Mittels zur Gewinnung des ersten Signals.

Das erfindungsgemäße Verfahren zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern umfaßt die Gewinnung eines z.B· der Verdichterausgangsleistung proportionalen Signals, dann die Aussonderung der Wechselkomponente aus dem gewonnenen ersten Signal, den Vergleich des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit dem ersten Amplitudensollwert der Wechselkomponente, die man linear in Ab- hängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals ändert. Durch einen Vergleich bei Überschreitung des ersten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente erhält man Impulse. Dann zählt man die Impulse aus. Bei einer Impulszahl von gleich drei Impulsen, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Be triebszustand bestimmen, erzeugt man ein zweites Signal, das die Drehzahl der Welle des Verdichterlaufrades im Sinne eines stabilen Betriebszustandes ändert. Wenn keine Drehzahländerung möglich ist, ändert das zweite Signal den Widerstand des pneumatischen Netzes des Verdichtere.

Dadurch wird der Verdichter in den stabilen Zustand zurückgebracht. Weiter speichert man das zweite Signal ein. Beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe von zwei Impulsfolge perioden löscht man die ausgezählte Impulszahl und das zweite Signal. Letzteres führt zu einer Einstellung der Änderung des Betriebszuständes des Verdichters.

Im Falle einer schnellen Vergrößerung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters ist zur Ver-

hinderung des Pumpens eine zwangsläufige Verminderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes zum Zeitpunkt erforderlich, wo die Impulszahl den Wert annimmt,, der den übergangswiderstand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt· Die Impuls zahl, die den Übergangs zustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, wählt man gleich zwei· Dann gibt man den zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente ein, den man linear in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals ändert. Weiterhin vergleicht man den Wert der Amplitude der Wechselkomponente mit dem zweiten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente· überschreitet die Amplitude der Wechselkomponente den zweiten Amplitudensollwert, eo erhält man zumindest einen Impuls, der das dritte Signal erzeugt, das die Verdichterbelastung im Sinne einer Zunahme des Förderstromes ändert. Die Löschung des dritten Signals erfolgt beim Ausbleiben des Impulses im Laufe einer Impulsfolgeperiode·

Dies führt zum Aufhören der Zwangsänderung des Wider-Standes des pneumatischen Netzes des Verdichters*

Die erfindungsgemässe Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turboverdichtern enthält einen Geber 1 (Fig.l) zur Gewinnung des ersten Signals, dessen Ausgang, z.B.ein der Ausgangsleistung des Verdichters proportionales Signal abgibt, einem ersten lilter 2 zum Aussondern der Wechselkomponente aus dem erhaltenen ersten Signal in Verbindung steht, welches mit einem ersten Eingang eines ersten Vergleichselement 3 verbunden ist, das einen an und für sich bekannten Komparator darstellt (s· U, Titze, E. Schenk.

Haltbleiterschaltungstechnik. M, Verlag »»Mir», 1982, S. 287, Bild I7-23). Der Ausgang des Gebers 1 ist weiter mit dem Eingang eines zweiten Ülters 4- zur Gewinnung des mittleren Wertes des Absolutbetrags des ersten Signals verbunden· Der Ausgang des Ülters 4 ist mit dem Eingang eines ersten Wandlers 5 zur linearen Änderung des ersten Amplitudensollwertes der Wechselkompo-

nente in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals verbunden· Der erste Ausgang des Wandlers 5 ist mit dem zweiten Eingang des Vergleichselementes 3 und der zweite Ausgang des Wandlers 5 - mit dem zweiten Eingang eines zweiten als Komparator ausgeführten Vergleichselementes 6 verbunden. Der erste Eingang des Vergleichselementes 6 ist mit dem Ausgang des Filters 2 und der Ausgang - mit einem der zwei Eingänge eines Addierers 7 zum Addieren der Impuls© des ersten Vergleichsele- mentes 3 uttd des zweiten Vergleichselementes 6 verbunden. Der andere Eingang des Addierers 7 ist mit dem Ausgang des Vergleichselementes 3 und der Ausgang des Addierers 7 ■ fflit dem Zähleingang eines Impulszählers 8 verbunden, der - Mt einem Dekodierer 9 in Verbindung steht, wobei· der Ausgang des Dekodierers 9» welcher die Impulszahl, zum Beispiel drei "bestimmt, mit dem Zähleingang S eines ersten Flipflops 10 zur Speicherung des Signals, das drei Impulsen entspricht, verbunden ist· Der Ausgang des Flipflops 10 ist mit einer ersten Vorrichtung 11 zur Änderung des Betriebsverhaltens des Verdichters, zum Beispiel zur Regelung der Drehzahl des Verdichters, und mit einem der zwei Eingänge eines logischen UISD-Gliedes 12 verbunden. Der zweite Eingang des !MD-Gliedes 12 ist mit der ersten Vorrichtung 11 und der Ausgang des UND-Gliedes 12 mit einer zweiten Vor richtung 13 zur Änderung des Betrie"bsverhaltens des Ver dichters, zum Beispiel zur Änderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters, verbunden· Der Ausgang des Addierers 7 ist außerdem mit einem ersten Ver zögerungsglied 14 zur Erzeugung eines Rückstellsignals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe von zwei Impuls folgeperioden verbunden, das mit einer ersten, als Komparator ausgebildeten Rückstelleinheit 15 zur Löschung der ausgezählten Impulse und des zweiten Signals in Verbindung steht. Der Ausgang der Einheit 15 ist mit dem Rück stelleingang R des Zählers 8 und mit dem Rückstellein gang R des ersten Flipflops 10 verbunden·

Zur Erhöhung der Wirkungsgeschwindigkeit der Einrichtung ist der Ausgang des zweiten Filters 4 außerdem

mit einem zweiten Wandler 16 (Fig. 2) zur linearen Änderung des zweiten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals verbunden, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang eines dritten als Komparator ausgeführten Vergleichselementes 17 in Verbindung steht. Der erste Eingang des Vergleichselementes 17 ist mit dem ersten Filter 2 und sein Ausgang mit dem Zähleingang S eines zweiten Flipflops 18 zur Speicherung des Signals verbunden, das dem Impuls ent-10' spricht, der entsteht, wenn der zweite Amplitudensollwert der Wechselkomponente durch deren Amplitudenwert überschritten wird. Der Ausgang des Flipflops 18 liegt an einem der zwei Eingänge eines zweiten logischen UND-Gliedes 19. Der andere Eingang des UND-Gliedes 19 ist über ein drittes Flipflop zur Speicherung des Signals, das zwei Impulsen entspricht, mit dem Ausgang des Dekodierers 9, der zwei Impulsen zugeordnet ist, verbunden. Der Ausgang des zweiten logischen UND-Gliedes 19 ist mit der zweiten Vorrichtung 13 zur Änderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters verbunden.

Der Ausgang des Addierers 7 ist außerdem mit einem zweiten Verzögerungsglied zur Erzeugung eines Rückstellsignals beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe einer Impulsfolgeperiode verbunden, das mit einer zweiten, als Komparator ausgebildeten Rückstelleinheit 22 zur Löschung des dritten Signals in Verbindung steht. Der Ausgang der Einheit 22 ist mit dem Rückstelleingang R des zweiten Flipflops 18 verbunden, während der Ausgang der Einheit 15 außerdem mit dem Rückstelleingang des dritten Flipflops 20 in Verbindung steht.

Der erste Wandler 5 ist zum Beispiel in Form von zwei in Reihe geschalteten Operationsverstärkern 23 und 24 (Fig. 3) ausgeführt. Der erste Operationsverstärker 23 arbeitet im Verstärkerbetrieb, was durch entsprechende Wahl der Widerstände 25, 26 und 27 gewährleistet wird. Der zweite Operationsverstärker 24 arbeitet als Inverter, da der Ausgang des Ope-

rationsverstärkers 23 über einen Widerstand 28 mit dem Invertiereingang des Verstärkers 24 verbunden ist. Die Widerstände 28, 29 und 30 sind gleich groß gewählt. Der Ausgang 31 des Verstärkers 23 dient als erster Ausgang des Wandlers 5, während der Ausgang 32 des Verstärkers 24 der zweite Ausgang des Wandlers 5 ist. Der Eingang 33, der über den Widerstan 25 mit dem Eingang des Verstärkers 23 verbunden ist, dient als Eingang des Wandlers 5. Der zweite Wandler ist zum Beispiel als Operationsverstärker 34 (Fig. 4) ausgeführt und arbeitet im Verstärkerbetrieb, was durch entsprechende Wahl der Widerstände 35, 36 und 37 gewährleistet wird. Der Ausgang 38 des Verstärkers 34 ist der Ausgang und der Eingang 39, der über den Widerstand 35 mit dem Eingang des Verstärkers 34 in Verbindung steht, der Eingang des Wandlers

Der Geber 1 zur Gewinnung des ersten Signals enthält zum Beispiel einen Förderdruckgeber 40 (Fig. 5) und einen Durchflußgeber 41, deren Ausgänge mit den entsprechenden Eingängen eines Multiplizierers 42 verbunden sind.

Der Ausgang 43 des Multiplizierers 42 ist der Ausgang des Gebers 1.

Der Geber 1 zur Gewinnung des ersten Signals stellt bei Benutzung als Verdichterantriebsmotor eines Elektromotors einen an und für sich bekannten Wirkleistungsgeber dar (s. A.Ja. Besikowitsch, E.S. Schapiro. Messung der elektrischen Leistung im Schallfrequenzbereich. L. Energija, 1980, S. 92, Bild 3 - 14).

Die Einrichtung (Fig. 1) funktioniert wie folgt. Bei Zunahme zum Beispiel des Widerstandes im pneumatischen Netz des Verdichters nähert sich der Arbeitspunkt der Pumpgrenze. Hierbei entstehen Schwankungen der Gasparameter (Förderdruck, Durchfluß), die einen dem unstabilen Betriebsverhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand kennzeichnen. Am Ausgang des Förderdruckgebers 4o und dos Durchflußgebers 41 treten somit Signal Schwankungen auf ,die jeweils den Fürderdruck und dem Durchfluß des Verdich-

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ters proportional sind. Diese Signale gelangen an die Eingänge des Multiplizierers 42, an dessen Ausgang 43 man das erste Signal erhält, das der Ausgangsleistung des Verdichters proportional ist und eine größere Amplitude als das dem Förderdruck und das dem Durchfluß proportionale Signal im einzelnen hat. Das am Ausgang 43 des Multiplizierers 42 erhaltene erste Signal gelangt zum ersten Filter 2, das aus dem erhaltenen, der Ausgangsleistung des Verdichters proportionalen Signal die Wechselkomponente aussondert. Am ersten Vergleichselement 3 wird die Amplitude der positiven Wellenhälfte der Wechselkomponente des ersten Signals mit dem ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente verglichen, die von dem ersten Wandler 5 in Abhängigkeit vom mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals vorgegeben wird. Das dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals proportionale Signal erhält man am Ausgang des vierten Filters 4, das sämtliche Pulsationen des ersten Signals glättet. Der erste Wandler 5 ändert linear am ersten Operationsverstärker 23 das dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals proportionale Signal. Am Ausgang 31 des Verstärkers 23 erhält man ein Signal, das dem ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente proportional ist. Sobald die Amplitude der positiven Wellenhälfte der Wechselkomponente des ersten Signals den ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente überschreitet, entsteht am Ausgang des ersten Vergleichselementes 3 ein Impuls, dessen Dauer durch die Dauer der Überschreitung des ersten Amplitudensollwertes der Wechselkomponente bestimmt wird. Ä'hnliche Impulse entstehen auch am Ausgang des zweiten Vergleichselertientes 6, das die Amplitude der negativen Wellenhälfte der Wechselkomponente des ersten Signals mit dem ersten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente vergleicht, der ebenfalls vom ersten Wandler 5, genauer gesagt vom als Inverter arbeitenden zweiten Operationsverstärker 24 vorgegeben wird. Somit haben die Signale an

den Ausgängen 31 und 32 gleiche Werte, aber entgegengesetzte Vorzeichen . Die Impulse der Vergleichselemente 3 und 6 werden durch den Addierer 7 addiert und gelangen an den Zähleingang des Zählers 8, der diese auszählt.

Beim Vorliegen von zwei Impulsen, die einen dem unstabilen Betriebsverhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand kennzeichnen, erscheint am Ausgang des Dekodierers 9» eier mit dem Zähleingang 5 cteß ersten Flipflops 10 in Verbindung steht, das zweite Signal, das von dem ersten Flipflop 10 gespeichert wird· Vom Ausgang des ersten Flipflops 10 gelangt das zweite Signal an die erste Vorrichtung 11 zur Regelung der Verdichterdrehzahl· Hierbei ändert der Verdichter seine Drehzahl im Sinne des stabilen Verhaltens. So nimmt z.B. bei Einzelbetrieb des Verdichters die Drehzahl ab, was die stabile Zone vergrößert, während beim Parallelbetrieb, wo der Förderdruck nicht schnell geändert werden kann, die Drehzahl zunimmt, was auch den Verdichter in den stabilen Betriebszustand zurückbringt· Wenn die Drehzahländerung nicht mehr möglich ist, erscheint am Ausgang der ersten Vorrichtung 11 ein entsprechendes Signal, das auf den Eingang des logischen UND-Gliedes 12 einwirkt. Beim Anliegen des zweiten Signals am Ausgang des mit dem UND-Glied 12 verbundenen Flipflops 10 erscheint am Ausgang des ersten logischen UND-Gliedes 12 ein Signal, das auf die zweite Vorrichtung 13 zur Änderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters einwirkt. Hierbei wird der Widerstand des Netzes zum Beispiel durch Überschieben des Gases aus der Druckzone in die Saugzone des Verdichters kleiner, was zu einer Vergrößerung des Förderstromes führt und den Verdichter in den stabilen Zustand bringt. Die Schwankungen der Gasparameter verschwinden· Entsprechend verschwinden auch die Impulse am Ausgang des Addierers 7· Nach Ablauf der ersten Sollzeit des Impulsausbleibens, die zwei Impulsfolgeperioden beträgt und die der Einstellwert des Verzögerungsgliedes 14 ist, erscheint am Ausgang des ersten Verzögerungsgliedes 14 ein Signal, das auf die erste Rück-

stelleinheit 15 einwirkt, die die Rückstellung des Zählers 8 und des Flipflops 10 bewirkt. Hierbei werden die ausgezählten Impulse und das zweite Signal gelöscht, was zum Aufhören der Änderung der Verdichterdrehzahl und der Verminderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters führt.

Bei einer starken Zunahme des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters findet ein schneller Übergang des Verdichters in den unstabilen Zustand statt, der "von einem schnellen Anstieg der Amplitude der Wechselkomponente des ersten Signals begleitet wird. In diesem Falle spricht bei einem Amplitudenwert der Wechselkomponente, der den zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente übersteigt, der von dem zweiten Wandler 16 (Fig. 2) vorgegeben wird, das dritte Vergleichselement 17 an, an dessen Ausgang man ein drittes Signal erhält. Der zweite Wandler 16 ändert an dem Operationsverstärker 23 das dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals proportionale Signal linear. Am Ausgang 38 ^des Verstärkers 34 erhält man ein Signal, das dem zweiten Sollwert der Amplitude der Wechselkomponente proportional ist· Das am Ausgang des dritten Vergleichselementes 17 erhaltene dritte Signal gelangt an den Zähleingang 3 des zweiten Flipflops 1β, welches das dritte Signal einspeichert. Vom Ausgang des zweiten Flipflops 18 gelangt das dritte Signal an einen der beiden Eingänge des zweiten logischen UND-Gliedes 19, an dessen Ausgang beim Anliegen eines Signals vom dritten Flipflop 20 ein Signal erscheint, das auf die zweite Vorrichtung 13 einwirkt, was den Widerstand des Verdichternetzes vermindet und zur Vergrößerung des Förderstromes und zur Rückkehr des Verdichters in den stabilen Zustand führt.

Am Ausgang des dritten Flipflops 20 erscheint das Signal gleichzeitig mit dem Erscheinen des zweiten Impulses, der die Beendigung des Ud ergangs zu Standes des Verdichters in der stabilen Zone kennzeichnet, da der Zähleingang S des dritten Flipflops 20 mit dem Ausgangd des Dekodierers 9 verbunden is+-, rVr zwei Jp'pulse entspricht und den Üborgangszustand des

Verdichters in der stabilen Zone kennzeichnet.

Bei Rückkehr des Verdichters in den stabilen Betriebszustand verschwinden die Schwankungen der Gasparameter, was dazu führt, daß am Ausgang des Addierers 7 keine Impule mehr erscheinen. Hierbei bleibt der nächstfolgende Impuls im Laufe der zweiten vorgegebenen Zeit aus, die beispielsweise gleich einer Impulsfolgeperiode gewählt wird und die als Verzögerungszeit des zweiten Verzögerungsglieds 21 gilt. Am Ausgang des Verzögerungsgliedes 21 erscheint beim Ausbleiben des Impulses im Laufe einer Impulsfolgeperiode ein Signal, das auf die zweite Rückstelleinheit 22 einwirkt, die das zweite Flipflop 18 rückstellt. Hierbei wird das dritte Signal gelöscht, was zum Aufhören der weiteren Verminderung des Widerstandes des pneumatischen Netzes des Verdichters führt. Die Rückstellung des dritten Flipflops 20 erfolgt gleichzeitig mit der Rückstellung des ersten Flipflops 10.

Die Funktion der Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Verdichtern bei Benutzung eines Wirkleistungsgebers als Geber 1 zur Gewinnung des ersten Signals ist der vorstehend beschriebenen analog.

- Le

erseite -

Claims

O N £ R i£"ä ST I N*"G "fH A "Ü S* FINCK PA7EN1ANWALTE f-1 UWOPtAN PATENT ATTORNEYS MARIAHILFPLATZ 2 & 3, MÜNCHEN 9O POSTADRESSE: POSTFACH 95 OI 6O, D-ROOO MÜNCHEN 95 Doneckij politechniceskij institut Naucno-issledovatel'skij elektrotechnic?eskij institut proizvodstvennogo ob"edinenija "CHEMZ" DEAB-31721.5 23. März 1984 IlKEIi UKD EINRICHTUNG ZUM VERHINDERN DES PUiIPEUS VOM TURBOVERDICBTERN PATENTANSPBÜCHE

1. Verfahren zum Verhindern des Pumpens von Turbover dichtern, das die Gewinnung eines ersten, einem Gaspnra-neter proportionalen Signals, das einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand kennzeichnet, dann die Aussonderung der Wechselkomponente aus dem ersten Signal, den Vergleich des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit einem ersten Amplitudensollwert der Wechsel komponente und die bei Überschreitung des ersten Amplitudensollwertes die Gewinnung zumindest eines Impulses,der ein zwei- tes Signal zur Änderung des Verdichterbetriebes erzeugt, beinhaltet, dadurch gekennzeichnet, daß man den ersten Amplitudensollwert der Wechselkomponente in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten,dem Gasparameter proportionalen Signals ändert, die gewonnenen Impulse auszählt, wobei man das zweite Signal, das den Verdichter in den stabilen Zustand zurück- "bringt, bei einer Impulszahl, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand bestimmt, erzeugt dann das zweite Signal speichert und bei

Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens die ausgezählten Impulse und das zweite Signal löscht·

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man die Impulszahl, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betrieb bestimmt, größer als die Impulszahl, die den übergangszußtand des Verdichters im stabilen Bereich bestimmt, wählt.

3· Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß man die Impulszahl, die den Übergangszustand des Verdichters in dem stabilen Bereich bestimmt, zumindest gleich einem Impuls wählt·

4. Verfahren nach Anspruch 3t dadurch gekennzeichne t, daß man bei einer Impulszahl, die den Übergangszustand des Verdichters in dem stabilen Bereich bestimmt, einen zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente einführt, diesen in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signals ändert, den Amplitudenwert der Wechselkomponente mit dem zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente vergleicht und, wenn der zweite Amplitudensollwert der Wechselkomponente durch deren Amplitudenwert überschritten wird, zumindest einen Impuls zur Bildung eines dritten Signals gewinnt, das die Belastung des Verdichters im Sinne einer Vergrößerung seines Förderstromes ändert, das dritte Signal speichert und dieses beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der zweiten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens löscht·

5· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch g ekennze ichnet, daß man den ersten AmplitudensoU-wert und den zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente in Abhängigkeit von dem mittleren Wert des Absolutbetrags des ersten Signale nach einem linearen Gesetz ändert.

6· Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß man die erste vorgegebene Zeit des Impulsaußbleibens und die zweite vorgegebene Zeit des Impulsausbleibens größer als eine Impulsfolgeperiode wählt·

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gasparameter das der

Ausgangsleistung des Verdichters proportionale Signal wählt·

8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß man als Gasparameter das der Eingangsleistung proportionale Signal wählt·

9· Einrichtung zum Verhindern des Pumpens von Turbo-Verdichtern, die ein Mittel (1) zur Gewinnung eines dem Gasparameter proportionalen ersten Signals, welches mit einem ersten Filter (2) zur Aussonderung der Wechselkomponente aus dem erhaltenen ersten Signal, das mit einem ersten Eingang eines ersten Vergleichselements (3) zum Vergleichen des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit dem Amplitudensollwert der Wechselkomponente und zur Gewinnung zumindest eines Impulses verbunden ist, in Ver-"bindung steht und zumindest zwei Vorrichtungen (11 und 13) zur Änderung des Betriebsverhaltens des Verdichters enthält, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des Mittels (1) zur Gewinnung des ersten Signals mit dem Eingang eines zweiten Filters (4) zur Gewinnung des mittleren Wertes des Absolutbetrags des ersten Signals verbunden ist, dessen Ausgang mit dem Eingang eines ersten Wandlers (5) zur Inderung des Amplitudensollwertes in Verbindung steht, wobei dessen erster Ausgang mit dem zweiten Eingang des ersten Vergleichselementes

(3) und der zweite Ausgang mit dem zweiten Eingang eines zweiten Vergleichselementes (.6) zur Gewinnung von Impulsen, dessen erster Eingang mit dem Ausgang des ersten Filters (2) in Verbindung steht, verbunden sind, während der Ausgang des zweiten Vergleichselementes (b) mit einem der zwei 5 Eingänge eines Addierers (7) zum Addieren der Impulse des ersten (,3) und des zweiten (6) Vergleichselementes, der andere Eingang des Addierers (7) mit dem Ausgang des ersten Vergleichselementes (3) und der Ausgang des Addierers (7) mit dem Zähleingang CS) eines Impulszählers (8) verbunden sind, der Impulszähler mit einem Dekodierer (.

9) in Verbindung steht, dessen Ausgang, der der Impulszahl zugeordnet ist, die einen dem unstabilen Verhalten des Verdichters naheliegenden Betriebszustand bestimmt, mit dem Zählein-

gang (S) eines ersten Flipflops (10) zum Speichern des zweiten Signals verbunden 1st, dessen Ausyang mit der ersten Vorrichtung (11) zur Änderung des Betriebsverhaltens des Verdichters und mit einem der zwei Eingänge eines logischen UND-Gliedes (12; verbunden ist, dessen zweiter Eingang mit der ersten Vorrichtung (11J und dessen Ausgang mit der zweiten Vorrichtung (13) zur Änderung der Verdichterbelastung verbunden sind, wobei der Ausgang des Addierers (7) außerdem mit einem ersten Verzögerungsglied (14.) zur Erzeugung eines Bückstellsignale beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der ersten vorgegebenen Zeit des Impulsaus"bleibens verbunden ist, das mit einer ersten Bückst eile inheiu (15) zur Löschung der ausgezählten Impulse und des zweiten Signals, welche mit dem Bückstelleingang (B) des Zählers (3) und dem Bückstelleingang (B) des ersten Flipflops (10) verbunden 1st, in Verbindung steht·

10· Einrichtung nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Ausgang des zweiten Filtere (4) mit einem zweiten Wandler (16) zur Änderung des zweiten Amplitudensollwertes, dessen Ausgang mit dem zweiten Eingang eines dritten Vergleichselementes (17) zum Vergleichen des Amplitudenwertes der Wechselkomponente mit dem zweiten Amplitudensollwert der Wechselkomponente und zur Gewinnung zumindest eines Impulses verbunden ist, in Verbindung stehen, der erste Eingang des dritten Vergleichselementes (17) mit dem Ausgang des ersten Filters (2) und dessen Ausgang mit dem Zähleingang (S) eines zweiten Flipflops (18) zur Speicherung des dritten Signals, der Ausgang des zweiten Flipflops (18) mit einem der beiden Eingänge eines zweiten logischen UND-Gliedes (19)» dessen anderer Eingang über einen dritten Flipflop (20) zur Speicherung des Signals, das der Impulszahl entspricht, die den Übergangs zustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, mit dem Dekodiererausgang, der der Impulszahl zugeordnet ist, die den Übergangszustand des Verdichters in der stabilen Zone bestimmt, verbunden ist, in Verbindung stehen, während der Ausgang des zweiten logischen UND-Gliedes (19) mit der zweiten Vorrichtung (13) verbun-

den ist, außerdem der Ausgang des Addierers (7) ioit einem zweiten Verzögerungsglied (21,) zur Erzeugung eines iiückstellsignals "beim Ausbleiben eines Impulses im Laufe der zweiten vorgegebenen Zeit des Impulsausbleibens' verbunden ist, welches mit einer zweiten Rückstelleinheit (22) zur Löschung des dritten Signals, die mit dem Rückstelleingang (R) des zweiten Flipilops (18) in Verbindung steht, verbunden ist, während der Ausgang der ersten Bückstelleinheit (15) mit dem Rückstelle ing ang (R) des dritten Flipflops (20) in Verbindung steht·

11· Einrichtung nach Anspruch 9 oder 10, "d"a"d u r c h gekennze lehnet, daß der erste Wandler (5) in Form von zwei in Reihe geschalteten Operationsverstärkern (23, 24) ausgeführt ist, deren erster gegenüber dem Eingangssignal im Verstärkerbetrieb und deren zweiter im Invertierungsbetrieb arbeitet, wobei der Eingang (33) äes ersten Operationsverstärkers (23) als Eingang des ersten Wandlers (5), der Ausgang (3D des ersten Operationsverstärkers (23) als erster Ausgang des ersten Wandlers (5) und der Ausgang (32) des zweiten Operationsverstärkers (24)

als zweiter Ausgang des ersten Wandlers (5) dient, während der zweite Wandler (16) in Form eines Operationsverstärkers (34) zum Arbeiten im Verstärkerbetrieb ausgeführt ist, wobei der Eingang (39) dieses Verstärkers (34) als Eingang des zweiten Wandlers (16) und der Ausgang (38) desselben als Ausgang des zweiten Wandlers (16) dient·

12. Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, daß das Mittel (1) zur Gewinnung des ersten Signals einen Forderdruckgeber (40) und einen Durchflußgeber enthält, deren Ausgänge mit den entsprechenden zwei Eingängen eines Multiplizierers (42), dessen Ausgang (43) als Ausgang des Mittels (1) zur Gewinnung des ersten Signals dient, verbunden sind.

13· Einrichtung nach Anspruch 9, 10 oder 11, d adurch gekennzeichnet, daß als Mittel (1) zur Gewinnung des ersten Signals ein an und für sich be-

kannter Wirkleistungsgeber verwendet ist,

14· Einrichtung nach einem der Ansprüche 9 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der drei Vergleichselemente (3, 6, 17) und 3ede der zwei Rüokstelleinheiten (15, 22) einen an und für sich bekannten Komparator darstellt·