DE3540088A1 - Verfahren zur erfassung von pumpstoessen an turbokompressoren - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erfassung von Pump­ stößen an Turbokompressoren von der im Oberbegriff des An­ spruchs 1 angegebenen Art. Ein solches Verfahren ist aus US-PS 29 29 547 bekannt.

Als Pumpen bezeichnet man einen Vorgang bei einem Turbokompres­ sor, bei welchem stoßweise bzw. periodisch das Fördermedium von der Druckseite zur Saugseite zurückströmt. Dieser Vor­ gang tritt bei Betriebszuständen mit zu hohem Druckverhältnis zwischen Aus- und Einlaßdruck bzw. mit zu niedrigem Durch­ satzvolumen auf. Da sich das Fördermedium durch die Kompres­ sion im Kompressor erwärmt, ist auch das bei einem Pumpstoß zurückströmende Fördermedium heißer als das angesaugte För­ dermedium, so daß ein Pumpstoß eine Änderung der Tempera­ turverhältnisse am Kompressoreinlaß zur Folge hat. Die Temperaturänderung kann als Indikator für das Vorliegen eines Pumpstoßes herangezogen werden, um Maßnahmen zur Beseitigung des Pumpens, z.B. das Öffnen eines Abblase­ ventils, auszulösen.

Der Pumpzyklus eines Kompressors ist mit 0,5 bis 2 Sekun­ den relativ kurz. Mit üblichen Temperaturfühlern ist es schwierig, diese kurzzeitigen Temperaturänderungen zu er­ fassen. Außerdem stören die tages- und jahreszeitlichen Schwankungen der Temperatur der angesaugten Luft bei Luft­ kompressoren oder die prozeßbedingten Ansaugtemperatur­ schwankungen bei Gaskompressoren. Bei zwischengekühlten Kompressoren haben Kühlwassertemperatur und -menge einen Einfluß. Alle diese Störeinflüsse können dazu führen, daß Pumpstöße nicht rasch genug bzw. bei Änderung der Betriebs­ bedingungen nicht zuverlässig genug erfaßt werden und daher auch die Gegenmaßnahmen nicht oder zu spät ausgelöst wer­ den.

Aufgabe der Erfindung ist es, ein zuverlässigeres und von Störeinflüssen freieres Verfahren zur Erfassung von Pump­ stößen anzugeben.

Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich auf vorteilhafte weitere Aus­ gestaltungen.

Eine Ausführungsform der Erfindung wird anhand der Zeichnung näher erläutert. Diese zeigt schematisch und stark verein­ facht das Schema einer Einrichtung zur Erfassung von Pump­ stößen und zur Erzeugung eines entsprechenden Signals.

Im Ansaugkanal 1 eines Turbokompressors ist ein Temperatur­ fühler 3 unmittelbar vor dem ersten Laufrad 2 und ein anderer Temperaturfühler 4 in etwas größerer Entfernung von dem ersten Laufrad 2 angeordnet. Bei einem Pumpstoß wirkt sich das durch die Laufräder rückströmende heißere Fördermedium hauptsächlich auf den Temperaturfühler 3 aus, während der vom Laufrad 2 entferntere Temperaturfühler 4 im wesentlichen nur der Ansaugströmung ausgesetzt ist und keine Tempera­ turänderung erfährt. Zusätzlich kann der Temperaturfühler 3 schnell ansprechend und der Temperaturfühler 4 thermisch träge ausgebildet werden.

In einem Differenzbildungsglied 5 wird die Temperaturdiffe­ renz ΔT aus den von den Temperaturfühlern 3 und 4 erfaßten Temperaturen gebildet. Das Differenzglied 5 ist entbehrlich, wenn die Temperaturfühler 3, 4 Thermoelemente sind, die ge­ geneinandergeschaltet sind, so daß das Meßsignal der Tem­ peraturdifferenz entspricht. In einer Differenzierstufe 7 wird diese Temperaturdifferenz differenziert, um die zeitliche Ableitung d Δ T/dt zu bilden. In einem Ver­ gleicher 8 werden die Werte der Temperaturdifferenz und ihrer zeitlichen Ableitung mit vorgegebenen Grenz­ werten Δ T _max und d _max verglichen, und es wird ein einen Pumpstoß anzeigendes Signal in der Ausgangsleitung 9 erzeugt, wenn die beiden Grenzwerte überschritten sind.

Statt einer Differenzierung im eigentlichen Sinne kann auch eine andere, der Differentiation gleichartige Ope­ ration zur Erfassung der Änderungsgeschwindigkeit durch­ geführt werden. So ist es aus DE-PS 28 28 124 bekannt, die Änderungsgeschwindigkeit eines Ist-Wertes dadurch zu erfassen, daß der Ist-Wert, bzw. seine Differenz vom Sollwert, einmal unverzögert und einmal verzögert einem Subtrahierglied zugeführt wird, so daß man als "quasi­ differenziertes" Signal die Differenz aus dem unverzö­ gerten und verzögerten Wert erhält: Eine solche Operation kann auch im Rahmen der Erfindung auf das Temperatursig­ nal angewendet werden.

Claims (3)

1. Verfahren zur Erfassung von Pumpstößen an Turbokompres­ soren, bei dem die Temperatur an mindestens einer Stelle am Kompressoreingang überwacht und aus der Änderung der Temperatur ein einen Pumpstoß anzeigendes Signal abgelei­ tet wird, dadurch gekennzeichnet, daß durch Differen­ zieren der gemessenen Temperatur oder durch eine der Differentiation gleichwertige Operation die Anstiegsgeschwindigkeit der Temperatur erfaßt und das Signal dann erzeugt wird, wenn die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit über einem vorgege­ benen Wert liegt.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Signal nur dann ausgelöst wird, wenn sowohl die Temperaturanstiegsgeschwindigkeit als auch der Absolutwert der Temperaturänderung über je einem vor­ gegebenen Wert liegen.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Differenz der Temperaturen an zwei unterschiedlich weit vom ersten Laufrad des Kompres­ sors entfernt liegenden Meßpunkten erfaßt und diese Tem­ peraturdifferenz differenziert wird.