EP1340919B1 - Method for controlling a set of turbomachines in series or parallel - Google Patents

Method for controlling a set of turbomachines in series or parallel Download PDF

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EP1340919B1
EP1340919B1 EP03000483A EP03000483A EP1340919B1 EP 1340919 B1 EP1340919 B1 EP 1340919B1 EP 03000483 A EP03000483 A EP 03000483A EP 03000483 A EP03000483 A EP 03000483A EP 1340919 B1 EP1340919 B1 EP 1340919B1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
machine
compressors
pressure
controller
magnitude
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
EP03000483A
Other languages
German (de)
French (fr)
Other versions
EP1340919A2 (en
EP1340919A3 (en
Inventor
Wilfried Dr. Blotenberg
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MAN Energy Solutions SE
Original Assignee
MAN Turbo AG
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Filing date
Publication date
Application filed by MAN Turbo AG filed Critical MAN Turbo AG
Publication of EP1340919A2 publication Critical patent/EP1340919A2/en
Publication of EP1340919A3 publication Critical patent/EP1340919A3/en
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Publication of EP1340919B1 publication Critical patent/EP1340919B1/en
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Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F04POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
    • F04DNON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
    • F04D27/00Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
    • F04D27/02Surge control
    • F04D27/0269Surge control by changing flow path between different stages or between a plurality of compressors; load distribution between compressors

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling a plurality of turbomachines operating in a station in parallel or in series operation for maintaining at least one process variable predetermined by the station and common to all turbomachines with the features of the preamble of claim 1.
  • EP-B-0 132 487 a method for operating a plurality of parallel-connected turbocompressors is described, which are each provided to prevent the pumping with a surge limit control.
  • the turbo compressors are controlled jointly by load distribution regulators and individually by a pressure regulator.
  • the load distribution controllers regulate the adjustment of the compressors with one another such that equal distances of the operating point with respect to the blow-off line are present in all compressors. Only one of the compressors is controlled by its pressure regulator, while the others are tracked via the load distribution control.
  • EP-A-0 576 238, FR-A-2 234 911 is usually in a series or parallel circuit of turbomachines with individual control elements and individual controllers always a higher-level master controller, also called master controller required.
  • the master controller has a higher-level task. It determines the required positioning commands for the individual machine units from the required total capacity (desired pressure or desired flow rate of all compressors). Especially with asymmetrically constructed systems, the master controller calculates different manipulated variables for the individual machine controllers.
  • the process variable setpoint e.g. As the flow, given for the entire station and the measured in the output line of the station, actual, common to all turbomachine flow transmitted.
  • a second control loop is added to such a first control loop. In this second control loop, the flow rate of the station is compared with the flow rate of each individual turbomachine and additionally transmitted to the individual regulators of the relevant turbomachine as a disturbance variable
  • the controller of the parallel compressors would work against each other so that the one controller the machine shuts down and the other one goes up.
  • the machine controllers with their downstream machines work against each other until one of the two machines has reached the upper or lower power limit.
  • the master controller is a complex component whose failure leads to a standstill of the entire system.
  • the invention has for its object to simplify the generic control to increase the availability of the individual controllers and to avoid colliding interactions of the controller to each other.
  • a master controller influencing all flow machines for controlling the process variable is dispensed with by dividing the functionality of this process variable controller into the individual machine controllers.
  • the algorithm for the distribution of the load on the individual compressors, which runs according to the known state of the art exclusively in the master controller, is realized according to the invention in each individual machine controller.
  • the flow rate, the discharge pressure, the suction pressure, the pressure ratio, the temperature, the level in a container, the power of the engine or the load distribution of the compressors can be used. Since storage space and computing power are sufficiently available with modern hardware, there are no restrictions from this side. By eliminating the higher-level master controller, an existing station can easily be extended by further machine units.
  • Fig. 1 shows three compressors 1, 2, 3 in parallel operation, which are each driven by a drive machine serving as a turbine 4, 5, 6.
  • a compressor forms a machine unit with a drive machine.
  • the three machine units are combined into one station, which in turn can be part of a pipeline system or integrated into a process.
  • the turbines may also be replaced by fixed speed engines, in which case adjustable vanes are used with the actuators 7, 8, 9 in the compressors 1, 2, 3 or throttles upstream of the compressors (not shown).
  • the compressors 1, 2, 3 are connected by inlet ducts 10, 11, 12 to a suction-side busbar 13, which in turn has a connection to a suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas reservoir.
  • the compressors 1, 2, 3 via outlet lines 15, 16, 17 with a pressure-side Busbar 18 which in turn has connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas storage.
  • a station control level which specifies the setpoint values for the operation of the station as setpoint specification 20.
  • the actual capacity of the machinery usually the final pressure or the suction pressure of the compressor system or the flow is measured by a sensor 22 and transmitted via a signal line 23 to a master controller 24 as an actual value.
  • the process variable setpoint for the entire station is given by the setpoint input 20 via a signal line 21 to the master controller 24, which calculates the required load of the individual machine units according to a predetermined algorithm and the respective machine controllers 28, 29, 30 via the signal lines 25, 26 and 27 set the desired value for the speed or the position of the guide vanes or the throttle valve.
  • the machine controllers 28, 29, 30 in turn set the speed of the turbines 4, 5, 6 or the position of the throttle valves or suction throttles on this target value.
  • the master controller 24 has a higher-level task. He determined from the required total capacity (desired pressure or desired flow) of all three compressors 1, 2, 3, the required positioning commands for the individual machine units. Particularly in asymmetrically constructed systems, the master controller 24 calculates different manipulated variables for the individual machine controllers 28, 29, 30.
  • Fig. 2 shows the application for three compressors 1, 2.3 in series operation.
  • the structure of this station largely corresponds to that of the station shown in Fig. 1 for the parallel operation.
  • the only difference is that the first compressor 1 is connected to the inlet line 11 and via the outlet line 15 to the second compressor 2, and this is connected via the outlet line 16 and the inlet line 12 to the third compressor 3.
  • the suction-side busbar 13 does not exist, the process 14 is directly with the serving as a suction line Inlet line 10 connected.
  • the pressure-side busbar is missing, but rather the outlet of the third compressor 3 is connected directly to the process 19 via the outlet line 17.
  • the master controller 24 determines which rotational speeds the individual machine units are to be driven so that the desired flow rate is achieved. If the compressors 1, 2, 3 are driven to a constant discharge pressure or to a constant pressure ratio, the master controller 24 determines which pressure ratio each individual compressor 1, 2, 3 has to provide in order to achieve the required total pressure ratio. Also for the series operation applies according to the general state of the art that there may be only one master controller, which receives only one setpoint and one actual value.
  • FIG. 3 shows a signal flow diagram for a control system for a station with three compressors 1, 2, 3.
  • the station setpoint (flow setpoint or pressure setpoint) is applied via the signal line 21 and a converter 31 to a reference / actual reference junction 32.
  • the actual value (measured flow or pressure) passes via the signal line 23 and a converter 33 to the same reference junction 32.
  • the difference between the nominal value and the actual value is formed and given to a station controller 34.
  • the station controller 34 adjusts its output until the actual value corresponds to the desired value.
  • the output of the station controller 34 is supplied to the signal lines 25, 26, 27 via share plates 35, 36, 37 and transducers 38, 39 and 40. These signal lines 25, 26, 27 connect the station controller 34 to the three unit controllers 41, 42, 43.
  • Each unit controller 41, 42, 43 has an input quantity converter 44, 45 and 46 and another input converter (not shown) for the actual machine value , Typically, the speed of the drive turbine 4, 5. 6 or the position of the inlet guide vanes in vane-controlled compressors.
  • the comparators 47, 48 and 49 the difference between the actual machine value and the machine setpoint is formed and the respective unit controller 41, 42 and 43 supplied.
  • the manipulated variable of the station controller 34 is divided among the individual machine units.
  • the adjustment law can be linear or nonlinear depending on the system requirement. It can be dependent on different parameters if required. It is simplistic to assume a linear adjustment law, according to which the turbines 4 and 6 have to apply 30% of the total power and the turbine 5 40% of the total power. As a result, a factor of 0.3 is set in the dividing units 35 and 37, and a factor of 0.4 is set in the proportioning member 36. Should the station controller 34 now demand 10% more power and therefore its output increase by 10%, the machine setpoint supplied to the turbine 4 via the signal line 25 increases by 3%, the machine setpoint of the turbine 5 by 4% and the machine setpoint of Turbine 6 by 3%.
  • elements 31-40 belong to the common master controller 24, components 44, 47, 41 and 50 belong to the machine controller 28 of the turbine 4 with the compressor 1, the components 45 48, 42 and 51 belong to the machine controller 29 of the turbine 5 with the compressor 2 and the components 46, 49, 43 and 52 belong to the engine controller 30 of the turbine 6 with the compressor 3.
  • a pressure control circuit be constructed such that the master pressure regulator flow controller are subordinate, which regulate the respective flow through the individual machines. These flow controllers are again underlain by speed controllers, which then regulate the speed.
  • the flow controller associated with the machines is part of the respective unit controller 41, 42 43.
  • Each turbo compressor requires a surge limit control, which is part of every engine control and whose job it is to protect the compressor from operating in the unstable working environment. Operation in the unstable working area is called compressor pumping.
  • 6 is a block diagram of a typical surge limit control for a variable suction pressure compressor.
  • a compressor 53 is equipped with a suction pipe 54 and a pressure pipe 55.
  • a blow-down valve 56 in a blow-off line 57 may be opened in a controlled manner as needed, thereby increasing the flow through the compressor when the gas decrease through the process is less than the minimum allowable compressor flow.
  • a Umblaseventil 56 also referred to as surge limit control valve, is controlled via a control line 58 from the surge limit regulator 59, the input variables of the measured with the sensor 60 inlet pressure, measured with the sensor 61 inlet flow, measured by the sensor 62 final pressure and measured with the sensor 63 Inlet temperature is. Since the surge limiter 59 is typically implemented within the same controller hardware as the governor (it is an integral part of the governor), signals such as compressor flow and pressure are available within and in front of the compressor within the governor and can thus also be used by the load balancer and capacity controller be used.
  • the control method according to the invention for three summarized to a station compressors 1, 2, 3 is shown in parallel operation and in series operation.
  • the compressors 1, 2, 3 are coupled with turbines 4, 5, 6 as drive machines and are driven by them.
  • the turbine speed By varying the turbine speed, the delivery capacity of the compressor 1, 2, 3 can be varied.
  • the power turbines may also be replaced by fixed speed motors, in which case adjustable vanes are used with the actuators 7, 8, 9 in the compressors 1, 2, 3 or throttles upstream of the compressors (not shown).
  • the compressors 1, 2, 3 shown in Fig. 4 are connected through the inlet ducts 10, 11, 12 to the suction-side bus bar 13, which in turn has connection to the suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas storage.
  • the compressors 1, 2, 3 via the outlet lines 15, 16, 17 connected to the pressure-side busbar 18, which in turn has connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas storage.
  • the first compressor 1 of the series-connected compressors 1, 2, 3 is connected to the inlet line 11 and via the outlet line 15 to the second compressor 2. This is connected via the outlet line 16 and the inlet line 12 to the third compressor 3.
  • the process 14 is directly connected to the suction line 10 and the outlet of the third compressor 3 is connected via the outlet line 17 directly to the process 19.
  • each of the machine controllers 28, 29, 30 receives the total setpoint from the setpoint input 20 of the station directly via the signal line 21.
  • the actual value is also supplied directly to each machine controller 28, 29, 30 via the signal line 23, so that each machine controller 28, 29, 30 can carry out the necessary calculations and adjust the downstream actuators as if a common superimposed master controller were used.
  • Fig. 7 shows the signal flow diagram for a parallel or series connection of three compressors 1, 2, 3 according to the invention.
  • the station setpoint of the setpoint input 20 is split, connected in parallel to three converters 64, 65, 66 and forwarded to the comparators 70, 71, 72.
  • the actual value from the signal line 23 is connected to three converters 67, 68, 69 and forwarded to the comparators 70, 71, 72.
  • the target value is divided among the individual machine units, consisting of the compressors 1, 2, 3 and the turbines 4, 5, 6.
  • the difference between the setpoint and the actual value is formed and each one Amplifier 73, 74, 75 the unit controllers 76, 77, 78 supplied.
  • the unit regulators 76, 77, 78 in turn adjust via the transducers 79, 80 and 81, the turbine speed or the vanes of the respective compressor 1, 2 or 3.
  • the converter 67, 64, the proportioner 35, the comparator 70, the amplifier 73, the unit controller 76 and the converter 79 are collectively parts of the engine controller 28 associated with the engine unit formed of the turbine 4 and compressor 1.
  • the transducers 68, 65, the proportioner 36, the comparator 71, the amplifier 74, the unit controller 77 and the converter 80 are common parts of the engine controller 29 associated with the engine unit formed by the turbine 5 and compressor 2.
  • the transducers 69, 66, the proportioner 37, the comparator 72, the amplifier 75, the unit controller 78 and the converter 81 are together parts of the machine controller 30 associated with the machine unit formed of the turbine 5 and compressor 3.
  • Actual value and setpoint of the process variable as the input of the transducers 67 to 66 can be of any desired size. Often it is the flow through the compressors, the pressure in front of or behind the station, but it can also be the load distribution of the compressors in series or parallel operation. Also conceivable is the pressure ratio of the entire station or a temperature or a liquid level in a container.
  • the essential difference between the state of the art according to FIG. 3 and the invention according to FIG. 7 is that the master controller 24 shown in FIG. 3 is completely omitted with the elements 31 to 40 and its function is applied to the machine controllers 28, which are present anyway. 29, 30 are divided.
  • the elements 31 to 34 are omitted without substitution and by three elements 64, 70 and 76; 65, 71 and 77 and 66, 72 and 78.
  • the transducers 38 to 46 are dispensed with.
  • the functionalities shown are purely software-implemented additional functions in the respectively already existing machine controllers.
  • FIG. 2 Three compressors 1, 2, 3 as shown in FIG. 2 are driven with a control system according to FIG. 3 in series operation (prior art).
  • Each of the compressors 1, 2, 3 drive at the beginning of the control process with a pressure ratio of 3.
  • the controlled variable is the pressure in the pressure-side manifold 19.
  • the setpoint amounts to 99 bar and the actual value is 90 bar.
  • the compressors 1 to 3 should each apply one third of the total pressure ratio.
  • the comparator 32 detects a deviation of 9 bar and transmits it to the station controller 34.
  • This station controller 34 increases its output by a proportion that corresponds to an increase in the pressure ratio of 10% from 90 bar to 99 bar, it should be an example here an increase of the output signal from 45 to 50%.
  • Each of the three machine units increases its power to the same extent until the measured actual value corresponds to the setpoint.
  • the actual value on the signal line 23 is 90 bar and the desired value on the signal line 21 is 99 bar.
  • all three unit controllers (capacity controllers) 76, 77 and 78 receive the same control difference of 9 bar.
  • Each of the three unit controllers 76, 77 and 78 responds in exactly the same way as the master controller 24 in FIG. 3.
  • Each of the three machine units increases its power to the same extent until the measured actual value corresponds to the desired value.
  • This problem is solved by the use of a load distribution controller.
  • This load distribution controller acts in addition to the unit controller 76 to 78 (capacity controller) and uses the same machine controller 28, 29, 30.
  • This load distribution controller is constructed exactly like the unit controller 76 to 78 (capacity controller) as shown in FIG. 7.
  • the target value of a load distribution control, the target load proportion of the compressor and the actual value is the current load. It is common for compressors in parallel operation, the distance of the operating point from the stability limit is the control variable and for compressors in series operation, the pressure ratio.
  • the actual value for each machine unit is the respective pressure ratio of the respective compressor, and the desired value is the desired proportion of the respective compressor in the total pressure ratio.
  • the actual value of the pressure ratio can be determined by dividing the end pressure measured for the surge limit control by the suction pressure measured for the surge limit control.
  • the total pressure ratio is calculated by dividing the station outlet pressure by the station inlet pressure. It is usual that all compressors are operated in serial operation with the same pressure ratio, so that the setpoint for each individual load distribution controller is one third of the total station pressure ratio. If the ratio is different for individual machines, a scaling factor can be taken into account within the setpoint formation. If the load proportion of the individual machine units depends on further process variables, variable scaling factors can be introduced.
  • the load distribution algorithm calculates a partial load for each of the compressors, for compressors in parallel operation z.
  • B a pre-existing proportion of the total flow.
  • the algorithm gives e.g. a fixed predetermined proportion of the total required pressure ratio before.
  • the unit controller of each compressor now adjusts the individual machine unit to this value.
  • all load distribution controllers detect this supposed deviation from the target load distribution and regulate this by adjusting all three compressors such that the load distribution controllers see a uniform load distribution. If the actual value converter of the unit 1 supplies the converter 67, e.g. 10% too high a value, each of the unit controller associated with each compressor (load distribution controller) notices this deviation and moves its downstream actuator by the predetermined ratio. In the balanced state, the machine unit 1 drives stably with a low load of 6.66% and the machine units 2 and 3 stably each with a 3.33% excess load. The result is an imbalance of all three compressors. However, this is less than the single error of the affected machine unit.
  • the individual actual values are then applied via the transducers 69, 64 and 65 to the comparators 70, 71 and 72 according to FIG. 7 and fed to the machine controllers 28, 29, 30. It is also possible to specify the setpoint individually. This means that all necessary functionalities are assigned individually to each machine unit. Conversion errors of setpoint and actual value detection when using the control method according to the invention as a capacity controller (flow controller, pressure regulator) are compensated in the same way.
  • each of the actual value measurements can be assigned to a machine unit and that the supply of the converters with auxiliary energy can take place from the control cabinets of the respectively assigned machine unit. Furthermore, even with a total failure of setpoint or actual value converters of a machine unit, the corresponding units of the other machine units are active and thereby reduce the negative effects of this failure. It is also possible to set the setpoint and the actual value separately for each machine unit.
  • the advantage is that there are no more common components and only identical machine systems are used without superimposed system components.
  • the case described above when using the unit controller is named as a pressure regulator.
  • the desired final pressure is 99 bar.
  • Compressors 1 to 3 are each intended to provide one third of the total power currently required.
  • each turbine 4 to 6 each yield 20% of the total available power.
  • the turbine 6 moves because of the lack of actual value to its maximum power and thereby provides 33% of the total power ..
  • This increases the pressure in the pressure-side manifold 18 and thus the final pressure of all compressors 1, 2, 3.
  • the two intact measuring devices in the compressor discharge lines 15th and 16 of the compressors 1 and 2 note this increase and drive the compressors 1 and 2 in the power down so far that the final pressure of all three compressors 1, 2, 3 again corresponds to the setpoint 99 bar.
  • a state-of-the-art station controlled by the master controller will drive all compressors to 100% power in this operation. The same happens if a setpoint fails.
  • a master controller shuts down all machines to zero and the entire station stops delivering power.
  • the compressor whose setpoint falls to zero, runs in its power to zero, the other two compressor controls note this deviation and regulate them by increasing their own power, so that the operation of the station as a whole not being affected.
  • z. B. may be required if there is an imbalance in the machine units. It can z. B. drive machine units of different sizes together in a station. In this case, the factor must be adapted to the size of the machine units.
  • an optimization algorithm determines an optimum combination of the machine load of the individual machine units for the respective operating point.
  • optimization algorithms are described, for example, in the aforementioned EP-B-0 431 287.
  • Another need for intervention in the choice of load distribution on the individual machine units can, for. B. also be reaching a limit of the permissible operating range on one of the components.
  • gas turbines of different types used as prime movers for compressors one of the gas turbines z. B. have reached the maximum exhaust gas temperature, while the other gas turbines still have control reserves.
  • the Invention offers two approaches to this problem.
  • One approach is to vary the load sharing factor among the non-bordered machine units so as to increase the factors in proportion to the unavailable machine units.
  • the factor for the machine in the limit mode is set to zero as long as the machine is operating in the limit.
  • the method according to the invention compensates for this process even without this intervention.
  • the capacity controller determines a deviation from the setpoint and increases the power of the other unit so that the process variable to be controlled corresponds exactly to the setpoint.
  • Actuator or intervention point for all of these factors to the trims are the proportioners 35 to 37 or the addition of a fixed value to the totalizer 70 to 72.
  • Figs. 9 to 11 are three parallel-connected compressors of the low-pressure stage (ND-A, ND-B, ND-C) with three parallel-connected compressors of medium-pressure stages (MD-A, MD-B, MD-C) and three in parallel switched high-pressure stage compressors (HD-A, HD-B, HD-C) connected in series.
  • Figs. 10 and 11 the control system for the compressor MD-B is shown enlarged. The remaining compressors are equipped with an identical control system.
  • Each compressor is provided with a surge limit control, which has already been described in connection with FIG.
  • each machine unit consisting of compressor and turbine is assigned a machine controller 85.
  • a sensor for determining the actual value of the final pressure of the station is arranged in the pressure-side busbar 18.
  • the measured value is fed to a converter 86, which is connected to a comparator 88 via a signal line 87.
  • This comparator 88 is also supplied by the setpoint specification of the setpoint of the final pressure.
  • a sensor for determining the actual value of the flow of the station is also arranged.
  • the measured value is fed to a converter 89 which is connected via a signal line 90 is connected to a comparator 91.
  • This comparator 91 is also supplied from the setpoint specification of the setpoint of the flow.
  • a sensor for determining the actual value of the suction pressure of the station is arranged in the suction-side busbar 13.
  • the measured value is fed to a converter 92, which is connected via a signal line 93 to a comparator 94.
  • This comparator 94 is also supplied from the setpoint specification of the setpoint of the suction pressure.
  • the signal line 93 of the suction pressure and the signal line 87 of the final pressure are led to a computer 95, in which the total pressure ratio is calculated.
  • the pressure ratio can additionally be evaluated with a fixed or a variable factor dependent on other variables. In the first approach, the factor is 1/3, which means that all three compressors are loaded equally.
  • a signal line 96 is branched, which is guided to a computing unit 97.
  • a signal line 98 is branched off, which is also guided to a computer 97.
  • the computing unit 97 the pressure ratio of a single compressor is determined.
  • the arithmetic units 95 and 97 are connected to a comparator 99 in which the single pressure ratio of this compressor MD-B is compared with its desired proportion (of the factor-weighted) total pressure ratio.
  • a signal line 100 is led to a computing location 101.
  • the signal line 100 carries a signal including the distance of the operating point of a single compressor.
  • the computing unit 101 are also supplied with the corresponding signals of the other parallel-connected compressors.
  • the mean value of the distances of the operating points is determined.
  • the mean value of the distances is compared with the individual value of a compressor.
  • the comparators 88, 91, 94 are connected to a summer 104 via signal lines, in each of which a changeover switch 103 is arranged.
  • the comparators 99, 102 are via signal lines, in each of which a switch 105 is connected to a summer 106.
  • the summer 104 is also connected to the summer 106
  • the summers 104, 106 are connected via a signal line 107, in which a hand engagement 108 is arranged, to the machine controller 85 associated with a machine unit which performs the functions of capacity, discharge pressure, suction pressure, flow and load distribution control exercises.
  • the control system illustrated in FIG. 11 additionally contains a maximum selection 109 and a minimum selection 110 in order to limit the speed and load of the drive machine or other variables.
  • capacity control and load-sharing control of the station is performed by a single machine controller associated with each machine unit.
  • Control differences for the capacity control, the load distribution control in parallel operation and the load distribution control in series operation are formed in front of the machine controller.
  • three different capacity control algorithms can be selected (flow control, final pressure control behind the high pressure compressor and suction pressure control upstream of the low pressure compressor). Since the capacity controller can regulate only one size, the two other control differences of the capacity control via the switches 103 are switched to zero. Here a mutual locking makes sense. Should z. B. the flow control be active, the control difference for the suction pressure and the final pressure control is switched to zero. Alternatively, the setpoint for the non-active controller can also be switched to the actual value. This also makes the control difference to zero.
  • the compressors in series are called low pressure (ND), medium pressure (MD) and high pressure (HD) compressors.
  • the parallel compressors are called A, B, C. It is assumed that the system is in flow control mode and all compressors are in operation.
  • compressor ND-A delivers exactly 1/3 of the total mass flow
  • compressor ND-B 5% too little
  • compressor ND-C 5% too much.
  • Compressor MD-A and MD-B convey 30% of the mass flow and compressor MD-C 40%.
  • Each of the HD compressors promotes the same mass flow.
  • compressor ND-A is loaded 2% too low, compressor MD-A is loaded correctly and compressor HD-A 2% is loaded too high.
  • Compressor ND-B is loaded correctly, compressor MD-B 3% too high and compressor HD-B 3% too low.
  • Compressor ND-C is charged with 29%, MD-C with 36% and HD-C with 35%.
  • the prime movers of one or more compressors can z. B. achieve a performance limit. This may additionally be processed in the algorithm such that the control difference of the machine controllers of the prime movers operating at the limit are made zero (as in manual mode). These drive machines then no longer participate in a further increase in performance. To compensate for this influence, the difference between the optimum adjustment difference according to the above table and the actually effective difference can be added to the control difference of the other parallel and series compressors. This also optimally compensates for this procedure. Of course, the method also works for several limiters per machine unit.
  • the limiting regulators can be connected via an extreme value selection (maximum selection or minimum selection), as shown in FIG. 11.
  • control differences for the distances of the operating point are formed by the boundaries, so in Fig. 11 z. B. from the maximum speed and the minimum speed.
  • formation of each further control difference for a maximum and minimum limit are shown.
  • the control differences for limits to maximum values are switched to a minimum selection, the control differences for a minimum limit act on a maximum selection.
  • the effective control difference for the machine controller is thus either the control difference according to the above algorithm or the distance of the operating point from the limit, if this distance is less.
  • the output of the max / min selector 109/110 always controls the machine unit, even in the case of a contradictory request from the capacity or load distribution controller, always in such a way that the limit is not exceeded in steady-state operation.
  • the compressor ND-C is to be increased with a control difference of 6.3% in its performance.
  • the drive turbine is 3% below the maximum operating speed.
  • the effective regulatory difference is therefore limited to 3%.
  • the control difference of the speed limitation control becomes zero and prevents any positive control difference to the machine controller via the minimum selection. Only negative control differences in the direction of speed reduction can happen.
  • the unit controller shuts down the speed.
  • controller Nachstellzeit be customized this can be done by a simple way. From a comparison of the individual inputs of the maximum and minimum selection with the output, it can be determined which size is the leading one. From a position of the switch for the control differences of the capacity controller and the Load distribution controller can be determined which of these controller is in operation. A selection matrix can now determine at which controller combination which controller reset time should be effective. The controller time constant that is effective in the machine controller can now be adaptively adjusted as tightly as the selection matrix requires.
  • Figure 11 shows an application with a total of nine control loops. If such a system according to the prior art of nine individual controllers are built, extensive tracking and mutual interlocks would be required to prevent that some non-active controller run into saturation. Furthermore, there is a great risk that the nine controllers influence each other dynamically. All these disadvantages are avoided according to the invention. There is only one machine controller per machine unit. Any tracking can be omitted and there can be no interaction between controllers. The machine controllers of the other compressors can not influence each other, since all machine controllers are set to the same parameters for the same control variables. Since all load distribution controllers are optimized with the same parameters, they have the same time behavior. Consequently, it can not happen that individual machines in different directions and thus diverge.

Abstract

A preset common process variable is sent directly to machine controllers (28-30). The preset common process variable is controlled based on deviation of preset common process variable and an actual value associated with the variable sensed at the particular machine unit exclusively via the machine controllers associated with the particular machine unit. The machine unit of each turbo engine with a drive machine (4-6), with which a machine controller is associated, is formed after presetting a process variable common to all turbo engines (1-3) of a station. An Independent claim is also included for a control system for turbo engines.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von mehreren in einer Station zusammenwirkenden Strömungsmaschinen im Parallel- oder Reihenbetrieb zur Einhaltung mindestens einer von der Station vorgegebenen und allen Strömungsmaschinen gemeinsamen Prozessgröße mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1.The invention relates to a method for controlling a plurality of turbomachines operating in a station in parallel or in series operation for maintaining at least one process variable predetermined by the station and common to all turbomachines with the features of the preamble of claim 1.

In der EP-B-0 132 487 ist ein Verfahren zum Betreiben von mehreren parallel geschalteten Turbokompressoren beschrieben, die jeweils zur Verhinderung des Pumpens mit einer Pumpgrenzregelung versehen sind. Die Turbokompressoren werden gemeinsam von Lastverteilungsreglern und einzeln von je einem Druckregler gesteuert. Die Lastverteilungsregler regeln die Einstellung der Kompressoren untereinander derart, dass bei allen Kompressoren gleiche Abstände des Betriebspunktes gegenüber der Abblaselinie vorliegen. Dabei wird nur einer der Kompressoren von seinem Druckregler gesteuert, während die übrigen über die Lastverteilungsregelung nachgeführt werden.In EP-B-0 132 487 a method for operating a plurality of parallel-connected turbocompressors is described, which are each provided to prevent the pumping with a surge limit control. The turbo compressors are controlled jointly by load distribution regulators and individually by a pressure regulator. The load distribution controllers regulate the adjustment of the compressors with one another such that equal distances of the operating point with respect to the blow-off line are present in all compressors. Only one of the compressors is controlled by its pressure regulator, while the others are tracked via the load distribution control.

Aus der EP-B-0 431 287 ist ein Verfahren zum optimierten Betreiben mehrerer Kompressoren im Parallel- oder Reihenbetrieb bekannt. Dabei wird für einen beliebigen Arbeitspunkt unter Anwendung von Algorithmen stets die Kombination von Maschinenparametern ermittelt, in der die Gesamtleistungsaufnahme aller Antriebsmaschinen minimal wird. Bei diesem Verfahren wird ein übergeordneter Masterregler verwendet.From EP-B-0 431 287 a method for optimized operation of multiple compressors in parallel or series operation is known. In this case, the combination of machine parameters is always determined for any operating point using algorithms, in which the total power consumption of all drive machines is minimal. This procedure uses a higher-level master controller.

Nach dem zitierten Stand der Technik (EP-A-0 576 238, FR-A-2 234 911) ist üblicherweise bei einer Reihen- oder Parallelschaltung von Strömungsmaschinen mit individuellen Regelorganen und individuellen Reglern stets ein übergeordneter Masterregler, auch Führungsregler genannt, erforderlich. Der Masterregler hat eine übergeordnete Aufgabe. Er ermittelt aus der geforderten Gesamtkapazität (gewünschter Druck oder gewünschter Durchfluss aller Kompressoren) die erforderlichen Stellbefehle für die individuellen Maschineneinheiten. Insbesondere bei unsymmetrisch aufgebauten Anlagen errechnet der Masterregler unterschiedliche Stellgrößen für die individuellen Maschinenregler.According to the cited prior art (EP-A-0 576 238, FR-A-2 234 911) is usually in a series or parallel circuit of turbomachines with individual control elements and individual controllers always a higher-level master controller, also called master controller required. The master controller has a higher-level task. It determines the required positioning commands for the individual machine units from the required total capacity (desired pressure or desired flow rate of all compressors). Especially with asymmetrically constructed systems, the master controller calculates different manipulated variables for the individual machine controllers.

Bei den aus der EP-A-0 576 238 und der FR-A-2 234 911 bekannten Verfahren zum Regeln von mehreren in einer Station zusammenwirkenden Strömungsmaschinen wird an den Masterregler der Prozessgrößensollwert, z. B. der Durchfluss, für die gesamte Station gegeben und der in der Ausgangsleitung der Station gemessene, tatsächliche, allen Strömungsmaschinen gemeinsame Durchfluss übermittelt. In dem aus der FR-A-2 234 911 bekannten Verfahren ist einem solchen ersten Regelkreis ein zweiter Regelkreis hinzugefügt. In diesem zweiten Regelkreis wird der Durchfluss der Station mit dem Durchfluss jeder einzelnen Strömungsmaschine verglichen und den individuellen Reglern der betreffenden Strömungsmaschine zusätzlich als Störgröße übermitteltIn the methods known from EP-A-0 576 238 and FR-A-2 234 911 for controlling a plurality of turbomachines interacting in a station, the process variable setpoint, e.g. As the flow, given for the entire station and the measured in the output line of the station, actual, common to all turbomachine flow transmitted. In the method known from FR-A-2 234 911, a second control loop is added to such a first control loop. In this second control loop, the flow rate of the station is compared with the flow rate of each individual turbomachine and additionally transmitted to the individual regulators of the relevant turbomachine as a disturbance variable

Nach dem einschlägigen Stand der Technik wird immer wieder betont, dass es für die Lastverteilung der Last auf verschiedene Kompressoren nur einen Regler geben darf, der nur einen Sollwert und nur einen Istwert als Messgröße verarbeitet, da es ansonsten zu Konflikten in den nachgeschaltenen Maschinenreglern kommen kann. Jede Maschineneinheit benötigt eine eindeutige Stellgröße, die derart auf die anderen Stellgrößen abgestimmt ist, dass es zu keinen Widersprüchen kommen kann. Bei Durchflussregelungen darf der Durchfluss nur an einer einzigen Stelle gemessen werden. Bei einer Druckregelung darf der Druck ebenfalls nur an einer einzigen Stelle gemessen werden. Es darf auch nur einen einzigen Sollwert für den gemeinsamen Druck- oder Durchflussregler geben. Die Beachtung dieser Regel ist insbesondere bei Verwendung als Druckregler für den Enddruck oder den Saugdruck besonders wichtig. Wäre jede Maschineneinheit mit einem eigenen Druckregler ausgerüstet, und würden Drucksollwert und Druckistwert zwischen den verschiedenen Reglern auch nur geringfügig voneinander abweichen, was allein schon durch die Analog/Digitalwandlung der Einganssignale erfolgen kann, würden die Regler der Parallelkompressoren derart gegeneinander arbeiten, dass der eine Regler die Maschine herunterfährt und der andere herauffährt. Die Maschinenregler mit ihren nachgeschalteten Maschinen arbeiten so lange gegeneinander, bis eine der beiden Maschinen die obere oder die untere Leistungsgrenze erreicht hat. Darüber hinaus ist der Masterregler ein aufwendiges Bauteil, dessen Ausfall zu einem Stillstand der gesamten Anlage führt.According to the relevant state of the art, it is repeatedly emphasized that there may be only one controller for the load distribution of the load on different compressors, which processes only one nominal value and only one actual value as measured variable, since otherwise conflicts may occur in the downstream machine controllers , Each machine unit requires a unique manipulated variable, which is tuned to the other manipulated variables in such a way that no contradictions can occur. For flow control, flow may only be measured at a single point. With a pressure control, the pressure may also be measured only at a single point. There may also be only one setpoint for the common pressure or flow controller. Compliance with this rule is particularly important when used as a pressure regulator for the final pressure or the suction pressure. If each machine unit were equipped with its own pressure regulator, and pressure setpoint and pressure actual value between the various controllers would differ only slightly, which can be done solely by the analog / digital conversion of the input signals, the controller of the parallel compressors would work against each other so that the one controller the machine shuts down and the other one goes up. The machine controllers with their downstream machines work against each other until one of the two machines has reached the upper or lower power limit. In addition, the master controller is a complex component whose failure leads to a standstill of the entire system.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Regelung zu vereinfachen, die Verfügbarkeit der einzelnen Regler zu erhöhen und kollidierende Wechselwirkungen der Regler aufeinander zu vermeiden.The invention has for its object to simplify the generic control to increase the availability of the individual controllers and to avoid colliding interactions of the controller to each other.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäßen Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche.The object is achieved in a generic method according to the invention by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of the dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einen alle Strömungsmaschinen beeinflussenden Masterregler zur Regelung der Prozessgröße verzichtet, indem die Funktionität dieses Prozessgrößenreglers aufgeteilt wird auf die einzelnen Maschinenregler. Der Algorithmus für die Aufteilung der Last auf die einzelnen Kompressoren, der nach dem bekannten Stand der Technik ausschliesslich im Masterregler abläuft, ist erfindungsgemäß in jedem einzelnen Maschinenregler realisiert. Als Prozessgröße können einzeln oder in Kombination der Durchfluss, der Enddruck, der Saugdruck, das Druckverhältnis, die Temperatur, das Niveau in einem Behälter, die Leistung der Antriebsmaschine oder die Lastverteilung der Kompressoren herangezogen werden. Da Speicherplatz und Rechenleistung bei moderner Hardware in ausreichendem Maße vorhanden sind, gibt es von dieser Seite her keine Einschränkungen. Durch den Wegfall des übergeordneten Masterreglers kann eine bestehende Station problemlos durch weitere Maschineneinheiten erweitert werden. Es ist lediglich eine Maschineneinheit mit einem Maschinenregler hinzufügen, der die gleiche Steuerung und Regelung enthält wie jede der vorhandenen Maschineneinheiten. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehen keine Investitions-, Betriebs- oder Wartungskosten für einen Masterregler. Ebenso wenig kann es zu Betriebsstörungen in der Station durch einen Ausfall des Masterreglers kommen. Da keine über- und untergeordneten Regler vorhanden sind, entfallen kollidierende Wechselwirkungen verschiedener Regler aufeinander. Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar auf den Parallelbetrieb, den Reihenbetrieb und den kombinierten Parallel- und Reihenbetrieb der Strömungsmaschinen in einer Station. Weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit nachfolgend Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung und des Standes der Technik genannt.In the method according to the invention, a master controller influencing all flow machines for controlling the process variable is dispensed with by dividing the functionality of this process variable controller into the individual machine controllers. The algorithm for the distribution of the load on the individual compressors, which runs according to the known state of the art exclusively in the master controller, is realized according to the invention in each individual machine controller. As a process variable, individually or in combination, the flow rate, the discharge pressure, the suction pressure, the pressure ratio, the temperature, the level in a container, the power of the engine or the load distribution of the compressors can be used. Since storage space and computing power are sufficiently available with modern hardware, there are no restrictions from this side. By eliminating the higher-level master controller, an existing station can easily be extended by further machine units. It is merely to add one machine unit to a machine controller, which contains the same control and regulation as each of the existing machine units. By applying the method according to the invention, there are no investment, operating or maintenance costs for a master controller. Nor can there be malfunctions in the station due to a failure of the master controller. Since there are no higher-level and lower-level controllers, colliding interactions of different controllers are eliminated. The inventive method is applicable to the parallel operation, the series operation and the combined parallel and series operation of the turbomachinery in a station. Further advantages of the invention will be described in connection with the following description of embodiments of the invention and of the prior art shown in the drawing.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen

Fig. 1
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 2
ein Regelsystem für Kompressoren im Reihenbetrieb gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 3
ein Signalflussdiagramm für das Regelsystem nach Fig. 1 oder 2,
Fig. 4
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß der Erfindung,
Fig. 5
ein Regelsystem für Kompressoren im Reihenbetrieb gemäß der Erfindung,
Fig. 6
ein System zur Pumpgrenzregelung gemäß dem Stand der Technik,
Fig. 7
ein Signalflussdiagramm für das Regelsystem nach Fig. 4 oder 5,
Fig. 8
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung,
Fig. 9
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb,
Fig. 10
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb, wobei die Regelung eines der Kompressoren aufgeblendet ist und
Fig. 11
ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb, wobei die Regelung eines der Kompressoren aufgeblendet ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung.
Several embodiments of the invention are illustrated in the drawing and are explained in more detail below. Show it
Fig. 1
a control system for compressors in parallel operation according to the prior art,
Fig. 2
a control system for compressors in series operation according to the prior art,
Fig. 3
a signal flow diagram for the control system of FIG. 1 or 2,
Fig. 4
a control system for compressors in parallel operation according to the invention,
Fig. 5
a control system for compressors in series operation according to the invention,
Fig. 6
a system for surge limit control according to the prior art,
Fig. 7
a signal flow diagram for the control system of FIG. 4 or 5,
Fig. 8
a control system for compressors in parallel operation according to another embodiment of the invention,
Fig. 9
a control system for compressors in parallel and in-line operation,
Fig. 10
a control system for compressors in parallel and in-line operation, wherein the control of one of the compressors is displayed and
Fig. 11
a control system for compressors in parallel and in-line operation, wherein the control of one of the compressors is displayed, according to another embodiment of the invention.

Die Fig. 1 zeigt drei Kompressoren 1, 2, 3 im Parallelbetrieb, die jeweils durch eine als Antriebsmaschine dienende Turbine 4, 5, 6 angetrieben werden. Jeweils ein Kompressor bildet mit einer Antriebsmaschine eine Maschineneinheit. Die drei Maschineneinheiten sind zu einer Station zusammengefasst, die ihrerseits Teil eines Pipelinesystems sein kann oder in einen Prozess eingebunden ist. Durch Variation der Turbinendrehzahl kann die Förderkapazität des Kompressors 1, 2. 3 variiert werden. Alternativ können die Turbinen auch durch Motoren mit fester Drehzahl ersetzt werden, wobei in diesem Anwendungsfall verstellbare Leitschaufeln mit den Stellantrieben 7, 8, 9 in den Kompressoren 1, 2, 3 oder Drosselklappen vor den Kompressoren (nicht gezeigt) verwendet werden.Fig. 1 shows three compressors 1, 2, 3 in parallel operation, which are each driven by a drive machine serving as a turbine 4, 5, 6. In each case a compressor forms a machine unit with a drive machine. The three machine units are combined into one station, which in turn can be part of a pipeline system or integrated into a process. By varying the turbine speed, the delivery capacity of the compressor 1, 2.3 can be varied. Alternatively, the turbines may also be replaced by fixed speed engines, in which case adjustable vanes are used with the actuators 7, 8, 9 in the compressors 1, 2, 3 or throttles upstream of the compressors (not shown).

Die Kompressoren 1, 2, 3 sind durch Eintrittsleitungen 10, 11, 12 mit einer saugseitigen Sammelschiene 13 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem saugseitigen Prozess 14 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Druckseitig sind die Kompressoren 1, 2, 3 über Austrittsleitungen 15, 16, 17 mit einer druckseitigen Sammelschiene 18 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem druckseitigen Prozess 19 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat.The compressors 1, 2, 3 are connected by inlet ducts 10, 11, 12 to a suction-side busbar 13, which in turn has a connection to a suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas reservoir. On the pressure side, the compressors 1, 2, 3 via outlet lines 15, 16, 17 with a pressure-side Busbar 18 which in turn has connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas storage.

Überlagert über der ganzen Station ist eine Stationsleitebene, die als Sollwertvorgabe 20 die Sollwerte für den Betrieb der Station vorgibt. Die tatsächliche Kapazität der Maschinenanlage, üblicherweise der Enddruck oder der Saugdruck der Kompressoranlage oder der Durchfluss wird mit einem Sensor 22 gemessen und über eine Signalleitung 23 einem Masterregler 24 als Istwert übermittelt. Der Prozessgrößensollwert für die gesamte Station wird von der Sollwertvorgabe 20 über eine Signalleitung 21 an den Masterregler 24 gegeben, der nach einem vorgegebenen Algorithmus die erforderliche Belastung der einzelnen Maschineneinheiten errechnet und über die Signalleitungen 25, 26 und 27 den jeweiligen Maschinenreglern 28, 29, 30 den Sollwert für die Drehzahl oder die Position der Leitschaufeln oder die Drosselarmatur vorgibt. Die Maschinenregler 28, 29, 30 stellen nun ihrerseits die Drehzahl der Turbinen 4, 5, 6 bzw. die Stellung der Drosselklappen bzw. Saugdrosseln auf diesen Sollwert ein.Superimposed over the entire station is a station control level, which specifies the setpoint values for the operation of the station as setpoint specification 20. The actual capacity of the machinery, usually the final pressure or the suction pressure of the compressor system or the flow is measured by a sensor 22 and transmitted via a signal line 23 to a master controller 24 as an actual value. The process variable setpoint for the entire station is given by the setpoint input 20 via a signal line 21 to the master controller 24, which calculates the required load of the individual machine units according to a predetermined algorithm and the respective machine controllers 28, 29, 30 via the signal lines 25, 26 and 27 set the desired value for the speed or the position of the guide vanes or the throttle valve. The machine controllers 28, 29, 30 in turn set the speed of the turbines 4, 5, 6 or the position of the throttle valves or suction throttles on this target value.

Der Masterregler 24 hat eine übergeordnete Aufgabe. Er ermittelt aus der geforderten Gesamtkapazität (gewünschter Druck oder gewünschter Durchfluss) aller drei Kompressoren 1, 2, 3 die erforderlichen Stellbefehle für die individuellen Maschineneinheiten. Insbesondere bei unsymmetrisch aufgebauten Anlagen errechnet der Masterregler 24 unterschiedliche Stellgrößen für die individuellen Maschinenregler 28, 29, 30.The master controller 24 has a higher-level task. He determined from the required total capacity (desired pressure or desired flow) of all three compressors 1, 2, 3, the required positioning commands for the individual machine units. Particularly in asymmetrically constructed systems, the master controller 24 calculates different manipulated variables for the individual machine controllers 28, 29, 30.

Fig. 2 zeigt den Anwendungsfall für drei Kompressoren 1, 2. 3 im Reihenbetrieb. Der Aufbau dieser Station entspricht weitgehend dem der in Fig. 1 dargestellten Station für den Parallelbetrieb. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der erste Kompressor 1 mit der Eintrittsleitung 11 und über die Austrittsleitung 15 mit dem zweiten Kompressor 2 verbunden ist, und dieser ist über die Austrittsleitung 16 und die Eintrittsleitung 12 mit dem dritten Kompressor 3 verbunden. Die saugseitige Sammelschiene 13 gibt es nicht, der Prozess 14 ist direkt mit der als Saugleitung dienenden Eintrittsleitung 10 verbunden. Ebenso fehlt die druckseitige Sammelschiene, vielmehr ist der Austritt des dritten Kompressors 3 über die Austrittsleitung 17 direkt mit dem Prozess 19 verbunden.Fig. 2 shows the application for three compressors 1, 2.3 in series operation. The structure of this station largely corresponds to that of the station shown in Fig. 1 for the parallel operation. The only difference is that the first compressor 1 is connected to the inlet line 11 and via the outlet line 15 to the second compressor 2, and this is connected via the outlet line 16 and the inlet line 12 to the third compressor 3. The suction-side busbar 13 does not exist, the process 14 is directly with the serving as a suction line Inlet line 10 connected. Likewise, the pressure-side busbar is missing, but rather the outlet of the third compressor 3 is connected directly to the process 19 via the outlet line 17.

Für die Regelung von Kompressoren im Reihenbetrieb gelten nach dem bekannten Stand der Technik genau die gleichen Aussagen wie für den Parallelbetrieb. Sollen die Kompressoren 1, 2, 3 im Reihenbetrieb auf konstanten Durchfluss gefahren werden, ermittelt der Masterregler 24, auf welche Drehzahlen die einzelnen Maschineneinheiten zu fahren sind, damit der gewünschte Durchfluss erreicht wird. Werden die Kompressoren 1, 2, 3 auf konstanten Enddruck bzw. auf konstantes Druckverhältnis gefahren, ermittelt der Masterregler 24, welches Druckverhältnis jeder einzelne Kompressor 1, 2, 3 zu erbringen hat, um das geforderte Gesamtdruckverhältnis zu erreichen. Auch für den Reihenbetrieb gilt nach dem allgemeinen Stand der Technik, dass es nur einen Masteregler geben darf, der nur einen Sollwert und einen Istwert erhält.For the control of compressors in series operation apply exactly the same statements in accordance with the prior art as for the parallel operation. If the compressors 1, 2, 3 are to be driven to constant flow in series operation, the master controller 24 determines which rotational speeds the individual machine units are to be driven so that the desired flow rate is achieved. If the compressors 1, 2, 3 are driven to a constant discharge pressure or to a constant pressure ratio, the master controller 24 determines which pressure ratio each individual compressor 1, 2, 3 has to provide in order to achieve the required total pressure ratio. Also for the series operation applies according to the general state of the art that there may be only one master controller, which receives only one setpoint and one actual value.

Die Fig. 3 zeigt ein Signalflussdiagramm für ein Regelsystem für eine Station mit drei Kompressoren 1, 2, 3. Die Stationssollwert (Durchflusssollwert oder Drucksollwert) wird über die Signalleitung 21 und einen Wandler 31 auf eine Soll/Ist-Vergleichsstelle 32 gegeben. Der Istwert (gemessener Durchfluss oder Druck) gelangt über die Signalleitung 23 und einen Wandler 33 zu der gleichen Vergleichsstelle 32. In dieser Vergleichsstelle 32 wird die Differenz aus Sollwert und Istwert gebildet und an einen Stationsregler 34 gegeben. Der Stationsregler 34 verstellt seine Ausgangsgröße so lange, bis der Istwert dem Sollwert entspricht. Der Ausgang des Stationsreglers 34 wird über Anteilsteller 35, 36, 37 und Wandler 38, 39 und 40 den Signalleitungen 25, 26, 27 zugeleitet. Diese Signalleitungen 25, 26, 27 verbinden den Stationsregler 34 mit den drei Einheitenreglern 41, 42, 43. Jeder Einheitenregler 41, 42, 43 besitzt einen Wandler 44, 45 und 46 für die Eingangsgröße und einen weiteren Eingangswandler (nicht dargestellt) für den Maschinenistwert, typischerweise die Drehzahl der Antriebsturbine 4, 5. 6 oder die Position der Eintrittsleitschaufeln bei leitschaufelgeregelten Kompressoren. In den Vergleichern 47, 48 und 49 wird die Differenz zwischen Maschinenistwert und Maschinensollwert gebildet und dem jeweiligen Einheitenregler 41, 42 und 43 zugeführt. Diese verstellen nun ihrerseits über Wandler 50 51 52 die Drehzahl der Turbine 4, 5, 6 (oder die Stellung der Leitschaufeln) derart, dass der Maschinenistwert genau dem Maschinensollwert entspricht.FIG. 3 shows a signal flow diagram for a control system for a station with three compressors 1, 2, 3. The station setpoint (flow setpoint or pressure setpoint) is applied via the signal line 21 and a converter 31 to a reference / actual reference junction 32. The actual value (measured flow or pressure) passes via the signal line 23 and a converter 33 to the same reference junction 32. In this reference junction 32, the difference between the nominal value and the actual value is formed and given to a station controller 34. The station controller 34 adjusts its output until the actual value corresponds to the desired value. The output of the station controller 34 is supplied to the signal lines 25, 26, 27 via share plates 35, 36, 37 and transducers 38, 39 and 40. These signal lines 25, 26, 27 connect the station controller 34 to the three unit controllers 41, 42, 43. Each unit controller 41, 42, 43 has an input quantity converter 44, 45 and 46 and another input converter (not shown) for the actual machine value , Typically, the speed of the drive turbine 4, 5. 6 or the position of the inlet guide vanes in vane-controlled compressors. In the comparators 47, 48 and 49, the difference between the actual machine value and the machine setpoint is formed and the respective unit controller 41, 42 and 43 supplied. These now turn on their turn via converter 50 51 52, the speed of the turbine 4, 5, 6 (or the position of the vanes) such that the actual machine value corresponds exactly to the machine setpoint.

In den Anteilstellern 38, 39 und 40 wird die Stellgröße des Stationsregler 34 auf die einzelnen Maschineneinheiten aufgeteilt. Das Verstellgesetz kann je nach Anlagenerfordernis linear oder nichtlinear sein. Es kann bei Bedarf von verschiedenen Parametern abhängig sein. Es soll vereinfachend ein lineares Verstellgesetz angenommen werden, nach dem die Turbinen 4 und 6 jeweils 30% der Gesamtleistung und die Turbine 5 40 % der Gesamtleistung aufzubringen haben. In den Anteilstellern 35 und 37 ist demzufolge ein Faktor 0,3 eingestellt, im Anteilsteller 36 ist ein Faktor 0,4 eingestellt. Sollte nun der Stationsregler 34 10 % mehr Leistung verlangen und sein Ausgang deshalb um 10% ansteigen, steigt der Maschinensollwert, der der Turbine 4 über die Signalleitung 25 zugeführt wird, um 3%, der Maschinensollwert von Turbine 5 um 4% und der Maschinensollwert von Turbine 6 um 3%.In the share controllers 38, 39 and 40, the manipulated variable of the station controller 34 is divided among the individual machine units. The adjustment law can be linear or nonlinear depending on the system requirement. It can be dependent on different parameters if required. It is simplistic to assume a linear adjustment law, according to which the turbines 4 and 6 have to apply 30% of the total power and the turbine 5 40% of the total power. As a result, a factor of 0.3 is set in the dividing units 35 and 37, and a factor of 0.4 is set in the proportioning member 36. Should the station controller 34 now demand 10% more power and therefore its output increase by 10%, the machine setpoint supplied to the turbine 4 via the signal line 25 increases by 3%, the machine setpoint of the turbine 5 by 4% and the machine setpoint of Turbine 6 by 3%.

Gemäß Fig. 3 gehören die Elemente 31 bis 40 zu dem gemeinsamen Masterregler 24, die Komponenten 44, 47, 41 und 50 gehören zu dem Maschinenregler 28 der Turbine 4 mit dem Kompressor 1, die Komponenten 45 48, 42 und 51 gehören zu dem Maschinenregler 29 der Turbine 5 mit dem Kompressor 2 und die Komponenten 46, 49, 43 und 52 gehören zu dem Maschinenregler 30 der Turbine 6 mit dem Kompressor 3.Referring to Figure 3, elements 31-40 belong to the common master controller 24, components 44, 47, 41 and 50 belong to the machine controller 28 of the turbine 4 with the compressor 1, the components 45 48, 42 and 51 belong to the machine controller 29 of the turbine 5 with the compressor 2 and the components 46, 49, 43 and 52 belong to the engine controller 30 of the turbine 6 with the compressor 3.

In vielen Anwendungen ist es üblich, dass der Maschinenregler eine weitere Regelfunktion enthält. So kann z. B. ein Druckregelkreis derart aufgebaut sein, dass dem Master-Druckregler Durchflussregler unterlagert sind, die den jeweiligen Durchfluss durch die einzelnen Maschinen regeln. Diesen Durchflussreglern sind nochmals Drehzahlregler unterlagert, die dann die Drehzahl regeln. In diesen Anwendungsfällen ist der den Maschinen zugeordnete Durchflussregler Teil des jeweiligen Einheitenreglers 41, 42 43.In many applications, it is common for the machine controller to contain another control function. So z. B. a pressure control circuit be constructed such that the master pressure regulator flow controller are subordinate, which regulate the respective flow through the individual machines. These flow controllers are again underlain by speed controllers, which then regulate the speed. In these applications, the flow controller associated with the machines is part of the respective unit controller 41, 42 43.

Jeder Turbokompressor benötigt eine Pumpgrenzregelung, die Teil einer jeden Maschinenregelung ist und deren Aufgabe es ist, den Kompressor vor einem Betrieb im instabilen Arbeitsbereich zu schützen. Der Betrieb im instabilen Arbeitsbereich wird Kompressorpumpen genannt. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer typischen Pumpgrenzregelung für einen Kompressor mit variablem Saugdruck. Ein Kompressor 53 ist mit einer Saugleitung 54 und einer Druckleitung 55 ausgerüstet. Ein Umblaseventil 56 in einer Umblaseleitung 57 kann bei Bedarf geregelt geöffnet werden und damit den Durchfluss durch den Kompressor erhöhen, wenn die Gasabnahme durch den Prozess kleiner ist als der minimal zulässige Kompressordurchfluss. Ein Umblaseventil 56, auch Pumpgrenzregelventil genannt, wird über eine Steuerleitung 58 vom Pumpgrenzregler 59 angesteuert, dessen Eingangsgrößen der mit dem Sensor 60 gemessene Eintrittsdruck, der mit dem Sensor 61 gemessene Eintrittsdurchfluss, der mit dem Sensor 62 gemessene Enddruck und die mit dem Sensor 63 gemessenen Eintrittstemperatur ist. Da der Pumpgrenzregler 59 üblicherweise innerhalb der gleichen Reglerhardware realisiert ist wie der Maschinenregler (er ist ein wesentlicher Teil des Maschinenreglers), stehen Signale wie Kompressordurchfluss sowie Druck vor und hinter dem Kompressor innerhalb des Maschinenreglers zur Verfügung und können damit auch für den Lastverteilungsregler und den Kapazitätsregler verwendet werden.Each turbo compressor requires a surge limit control, which is part of every engine control and whose job it is to protect the compressor from operating in the unstable working environment. Operation in the unstable working area is called compressor pumping. 6 is a block diagram of a typical surge limit control for a variable suction pressure compressor. A compressor 53 is equipped with a suction pipe 54 and a pressure pipe 55. A blow-down valve 56 in a blow-off line 57 may be opened in a controlled manner as needed, thereby increasing the flow through the compressor when the gas decrease through the process is less than the minimum allowable compressor flow. A Umblaseventil 56, also referred to as surge limit control valve, is controlled via a control line 58 from the surge limit regulator 59, the input variables of the measured with the sensor 60 inlet pressure, measured with the sensor 61 inlet flow, measured by the sensor 62 final pressure and measured with the sensor 63 Inlet temperature is. Since the surge limiter 59 is typically implemented within the same controller hardware as the governor (it is an integral part of the governor), signals such as compressor flow and pressure are available within and in front of the compressor within the governor and can thus also be used by the load balancer and capacity controller be used.

In den Fig. 4 und 5 ist das erfindungsgemäße Regelverfahren für drei zu einer Station zusammengefasste Kompressoren 1, 2, 3 im Parallelbetrieb und im Reihenbetrieb dargestellt. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 bereits beschrieben, sind die Kompressoren 1, 2, 3 mit Turbinen 4, 5, 6 als Antriebsmaschinen gekoppelt und werden von diesen angetrieben. Durch Variation der Turbinendrehzahl kann die Förderkapazität des Kompressors 1, 2, 3 variiert werden. Alternativ können die Antriebsturbinen auch durch Motoren mit fester Drehzahl ersetzt werden, wobei in diesem Anwendungsfall verstellbare Leitschaufeln mit den Stellantrieben 7, 8, 9 in den Kompressoren 1, 2, 3 oder Drosselklappen vor den Kompressoren (nicht gezeigt) verwendet werden.4 and 5, the control method according to the invention for three summarized to a station compressors 1, 2, 3 is shown in parallel operation and in series operation. As already described in connection with FIGS. 1 and 2, the compressors 1, 2, 3 are coupled with turbines 4, 5, 6 as drive machines and are driven by them. By varying the turbine speed, the delivery capacity of the compressor 1, 2, 3 can be varied. Alternatively, the power turbines may also be replaced by fixed speed motors, in which case adjustable vanes are used with the actuators 7, 8, 9 in the compressors 1, 2, 3 or throttles upstream of the compressors (not shown).

Die in Fig. 4 gezeigten Kompressoren 1, 2, 3 sind durch die Eintrittsleitungen 10, 11, 12 mit der saugseitigen Sammelschiene 13 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu dem saugseitigen Prozess 14 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Druckseitig sind die Kompressoren 1, 2, 3 über die Austrittsleitungen 15, 16, 17 mit der druckseitigen Sammelschiene 18 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem druckseitigen Prozess 19 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Gemäß Fig. 5 ist der erste Kompressor 1 der in Reihe geschalteten Kompressoren 1, 2, 3 mit der Eintrittsleitung 11 und über die Austrittsleitung 15 mit dem zweiten Kompressor 2 verbunden ist. Dieser ist über die Austrittsleitung 16 und die Eintrittsleitung 12 mit dem dritten Kompressor 3 verbunden. Der Prozess 14 ist direkt mit der Saugleitung 10 und der Austritt des dritten Kompressors 3 ist über die Austrittsleitung 17 direkt mit dem Prozess 19 verbunden.The compressors 1, 2, 3 shown in Fig. 4 are connected through the inlet ducts 10, 11, 12 to the suction-side bus bar 13, which in turn has connection to the suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas storage. On the pressure side, the compressors 1, 2, 3 via the outlet lines 15, 16, 17 connected to the pressure-side busbar 18, which in turn has connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas storage. According to FIG. 5, the first compressor 1 of the series-connected compressors 1, 2, 3 is connected to the inlet line 11 and via the outlet line 15 to the second compressor 2. This is connected via the outlet line 16 and the inlet line 12 to the third compressor 3. The process 14 is directly connected to the suction line 10 and the outlet of the third compressor 3 is connected via the outlet line 17 directly to the process 19.

Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren entfällt der Masterregler. Stattdessen erhält jeder der Maschinenregler 28, 29, 30 den Gesamtsollwert von der Sollwertvorgabe 20 der Station direkt über die Signalleitung 21 zugeführt. Der Istwert wird über die Signalleitung 23 ebenfalls direkt jedem Maschinenregler 28, 29, 30 zugeführt, so dass jeder Maschinenregler 28, 29, 30 für sich die erforderlichen Berechnungen durchführen und die nachgeschalteten Stellorgane genauso verstellen kann als würde ein gemeinsamer überlagerter Masterregler eingesetzt.In the control method according to the invention eliminates the master controller. Instead, each of the machine controllers 28, 29, 30 receives the total setpoint from the setpoint input 20 of the station directly via the signal line 21. The actual value is also supplied directly to each machine controller 28, 29, 30 via the signal line 23, so that each machine controller 28, 29, 30 can carry out the necessary calculations and adjust the downstream actuators as if a common superimposed master controller were used.

Die Fig. 7 zeigt das Signalflussdiagramm für eine Parallel- oder Reihenschaltung von drei Kompressoren 1, 2, 3 gemäß Erfindung. Der Stationssollwert der Sollwertvorgabe 20 wird aufgeteilt, parallel drei Wandlern 64, 65, 66 aufgeschaltet und an die Vergleicher 70, 71, 72 weitergeleitet. Der Istwert aus der Signalleitung 23 wird drei Wandlern 67, 68, 69 aufgeschaltet und an die Vergleichern 70, 71, 72 weitergeleitet. In den Anteilstellern 35, 36 und 37, die zwischen den Wandlern 64, 65, 66 angeordnet sind, wird der Sollwert auf die einzelnen Maschineneinheiten, bestehend aus den Kompressoren 1, 2, 3 und den Turbinen 4, 5, 6, aufgeteilt. In der Vergleichern 70, 71, 72 wird die Differenz aus Sollwert und Istwert gebildet und über je einen Verstärker 73, 74, 75 den Einheitenreglern 76, 77, 78 zugeführt. Die Einheitenregler 76, 77, 78 verstellen ihrerseits über die Wandler 79, 80 und 81 die Turbinendrehzahl bzw. die Leitschaufeln des jeweiligen Kompressors 1, 2 oder 3. Die Wandler 67, 64, der Anteilsteller 35, der Vergleicher 70 , der Verstärker 73, der Einheitenregler 76 und der Wandler 79 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 28, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 4 und Kompressor 1 gebildet ist. Die Wandler 68, 65, der Anteilsteller 36, der Vergleicher 71 , der Verstärker 74, der Einheitenregler 77 und der Wandler 80 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 29, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 5 und Kompressor 2 gebildet ist. Die Wandler 69, 66, der Anteilsteller 37, der Vergleicher 72 , der Verstärker 75, der Einheitenregler 78 und der Wandler 81 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 30, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 5 und Kompressor 3 gebildet ist.Fig. 7 shows the signal flow diagram for a parallel or series connection of three compressors 1, 2, 3 according to the invention. The station setpoint of the setpoint input 20 is split, connected in parallel to three converters 64, 65, 66 and forwarded to the comparators 70, 71, 72. The actual value from the signal line 23 is connected to three converters 67, 68, 69 and forwarded to the comparators 70, 71, 72. In the share plates 35, 36 and 37, which are arranged between the transducers 64, 65, 66, the target value is divided among the individual machine units, consisting of the compressors 1, 2, 3 and the turbines 4, 5, 6. In the comparators 70, 71, 72, the difference between the setpoint and the actual value is formed and each one Amplifier 73, 74, 75 the unit controllers 76, 77, 78 supplied. The unit regulators 76, 77, 78 in turn adjust via the transducers 79, 80 and 81, the turbine speed or the vanes of the respective compressor 1, 2 or 3. The converter 67, 64, the proportioner 35, the comparator 70, the amplifier 73, the unit controller 76 and the converter 79 are collectively parts of the engine controller 28 associated with the engine unit formed of the turbine 4 and compressor 1. The transducers 68, 65, the proportioner 36, the comparator 71, the amplifier 74, the unit controller 77 and the converter 80 are common parts of the engine controller 29 associated with the engine unit formed by the turbine 5 and compressor 2. The transducers 69, 66, the proportioner 37, the comparator 72, the amplifier 75, the unit controller 78 and the converter 81 are together parts of the machine controller 30 associated with the machine unit formed of the turbine 5 and compressor 3.

Istwert und Sollwert der Prozessgröße als Eingang der Wandler 67 bis 66 können beliebige Größen sein. Häufig sind es der Durchfluss durch die Kompressoren, der Druck vor oder hinter der Station, es kann aber auch die Lastverteilung der Kompressoren im Reihen- oder Parallelbetrieb sein. Denkbar ist auch das Druckverhältnis der gesamten Station oder eine Temperatur bzw. ein Flüssigkeitsstand in einem Behälter.Actual value and setpoint of the process variable as the input of the transducers 67 to 66 can be of any desired size. Often it is the flow through the compressors, the pressure in front of or behind the station, but it can also be the load distribution of the compressors in series or parallel operation. Also conceivable is the pressure ratio of the entire station or a temperature or a liquid level in a container.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 und der Erfindung gemäß Fig. 7 besteht darin, dass der in Fig. 3 gezeigte Masterregler 24 mit den Elementen 31 bis 40 komplett entfallen ist und seine Funktion auf die ohnehin vorhandenen Maschinenregler 28, 29, 30 aufteilt sind. Die Elemente 31 bis 34 sind ersatzlos entfallen und durch jeweils drei Elemente 64, 70 und 76; 65, 71 und 77 sowie 66, 72 und 78 ersetzt worden. Dafür entfallen die Wandler 38 bis 46. Viel wesentlicher ist jedoch, dass die dargestellten Funktionalitäten reine softwaremäßig realisierte Zusatzfunktionen in den jeweils ohnehin vorhandenen Maschinenreglern sind.The essential difference between the state of the art according to FIG. 3 and the invention according to FIG. 7 is that the master controller 24 shown in FIG. 3 is completely omitted with the elements 31 to 40 and its function is applied to the machine controllers 28, which are present anyway. 29, 30 are divided. The elements 31 to 34 are omitted without substitution and by three elements 64, 70 and 76; 65, 71 and 77 and 66, 72 and 78. For this purpose, the transducers 38 to 46 are dispensed with. Much more essential, however, is that the functionalities shown are purely software-implemented additional functions in the respectively already existing machine controllers.

Nachfolgend sollen die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber dem Stand der Technik an einem Beispiel durch Vergleich des Standes der Technik mit der Erfindung beschrieben werden. Drei Kompressoren 1, 2, 3 gemäß Fig. 2 werden mit einem Regelsystem gemäß Fig. 3 im Reihenbetrieb (Stand der Technik) gefahren. Jeder der Kompressoren 1, 2, 3 fahre zu Beginn des Regelvorgangs mit einem Druckverhältnis von 3. Regelgröße sei der Druck in der druckseitigen Sammelleitung 19. Der Sollwert betrage 99 bar und der Istwert 90 bar. Die Kompressoren 1 bis 3 sollen jeweils ein Drittel des Gesamtdruckverhältnisses aufbringen. Der Vergleicher 32 stellt eine Abweichung von 9 bar fest und übermittelt dies an den Stationsregler 34. Dieser Stationsregler 34 erhöht seinen Ausgang um einen Anteil, der einer Erhöhung des Druckverhältnisses um 10% von 90 bar auf 99 bar entspricht, es soll hier beispielhaft eine Steigerung des Ausgangssignals von 45 auf 50% angenommen werden. Jede der drei Maschineneinheiten erhöht ihre Leistung im gleichen Maße so lange, bis der gemessene Istwert dem Sollwert entspricht.Hereinafter, the advantages of the inventive solution over the prior art will be described by way of example by comparison of the prior art with the invention. Three compressors 1, 2, 3 as shown in FIG. 2 are driven with a control system according to FIG. 3 in series operation (prior art). Each of the compressors 1, 2, 3 drive at the beginning of the control process with a pressure ratio of 3. The controlled variable is the pressure in the pressure-side manifold 19. The setpoint amounts to 99 bar and the actual value is 90 bar. The compressors 1 to 3 should each apply one third of the total pressure ratio. The comparator 32 detects a deviation of 9 bar and transmits it to the station controller 34. This station controller 34 increases its output by a proportion that corresponds to an increase in the pressure ratio of 10% from 90 bar to 99 bar, it should be an example here an increase of the output signal from 45 to 50%. Each of the three machine units increases its power to the same extent until the measured actual value corresponds to the setpoint.

Bei einem erfindungsgemäßen System nach Fig. 7 ergibt sich folgender Funktionsablauf. Der Istwert auf der Signalleitung 23 beträgt 90 bar und der Sollwert auf der Signalleitung 21 beträgt 99 bar. Über die Wandler 67 bis 69 erhalten alle drei Einheitenregler (Kapazitätsreglern) 76, 77 und 78 die gleiche Regeldifferenz von 9 bar. Jeder der drei Einheitenregler 76, 77 und 78 reagiert genau so wie der Masterregler 24 in Fig. 3. Jede der drei Maschineneinheiten erhöht ihre Leistung im gleichen Maße so lange, bis der gemessene Istwert dem Sollwert entspricht.In a system according to the invention according to FIG. 7, the following functional sequence results. The actual value on the signal line 23 is 90 bar and the desired value on the signal line 21 is 99 bar. Via the transducers 67 to 69, all three unit controllers (capacity controllers) 76, 77 and 78 receive the same control difference of 9 bar. Each of the three unit controllers 76, 77 and 78 responds in exactly the same way as the master controller 24 in FIG. 3. Each of the three machine units increases its power to the same extent until the measured actual value corresponds to the desired value.

Bei Kompressoren im Reihenbetrieb mit variablem Saugdruck erfolgt eine Regelung des Enddrucks stets derart, dass die Regelgröße das Druckverhältnis über der gesamten Station, sprich der Reihenschaltung aller Kompressoren ist. Auch bei Kompressoren im Reihenbetrieb, die auf konstanten Durchfluss gefahren werden, ist das Verhältnis der Druckverhältnisse der einzelnen Kompressoren die zu regelnde Größe für die Einheitenregler.In compressors in series operation with variable suction pressure regulation of the discharge pressure is always such that the control variable is the pressure ratio over the entire station, that is, the series connection of all compressors. Even with compressors in series operation, which are driven to constant flow, the ratio of the pressure ratios of the individual compressors is the variable to be controlled for the unit controller.

Nach dem Stand der Technik muss davon ausgegangen werden, dass Probleme auftreten können, wenn die Eingangswandler für Sollwert und Istwert der einzelnen Einheitenregler eine voneinander abweichende Drift aufweisen oder durch die inkrementale Analog/Digitalwandlung unterschiedliche Zahlenwerte für Sollwert oder Istwert der einzelnen Maschinenregler ermitteln. In diesem Fall wird sich eine Abweichung der Gesamtförderleistung aller Kompressoren von der geforderten Leistung ergeben. Nach dem Stand der Technik wird dieser Nachteil als Grund dafür angesehen, dass ein überlagerter Masterregler zwingend erforderlich ist. Eingangs wurde auf diesen Nachteil bei Verwendung von drei individuellen Druckreglern bereits hingewiesen.According to the state of the art, it must be assumed that problems can arise if the input transducers for the nominal value and the actual value of the individual unit controllers have a different drift or if the incremental analog / digital conversion determines different numerical values for the nominal value or actual value of the individual machine controllers. In this case, there will be a deviation of the total capacity of all compressors from the required performance. According to the prior art, this disadvantage is considered to be the reason that an overlaid master controller is absolutely necessary. At the beginning, this drawback has already been pointed out when using three individual pressure regulators.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Einsatz eines Lastverteilungsreglers gelöst. Dieser Lastverteilungsregler wirkt zusätzlich zum Einheitenregler 76 bis 78 (Kapazitätsregler) und verwendet den gleichen Maschinenregler 28, 29, 30. Nachfolgend soll zunächst nur die Funktion des Lastverteilungsreglers unter Verwendung der bekannten Funktionsgruppen beschrieben werden. Anschließend wird die Kombination aus Kapazitätsregler und Lastverteilungsregler beschrieben. Dieser Lastverteilungsregler ist genau so aufgebaut wie der Einheitenregler 76 bis 78 (Kapazitätsregler) gemäß Fig. 7. Allerdings ist der Sollwert einer Lastverteilungsregelung der Soll-Lastanteil des Kompressors und der Istwert die aktuelle Last. Üblich ist, dass bei Kompressoren im Parallelbetrieb der Abstand des Arbeitspunkts von der Stabilitätsgrenze die Regelgröße ist und bei Kompressoren im Reihenbetrieb das Druckverhältnis. Bei einer Lastverteilungsregelung für Reihenbetrieb gemäß Fig. 7 ist der Istwert für jede Maschineneinheit das jeweilige Druckverhältnis des jeweiligen Kompressors und der Sollwert ist der Soll-Anteil des jeweiligen Kompressors am Gesamtdruckverhältnis. Der Istwert des Druckverhältnisses lässt sich durch Division des für die Pumpgrenzregelung gemessenen Enddrucks durch den für die Pumpgrenzregelung gemessenen Saugdrucks ermitteln. Das Gesamtdruckverhältnis errechnet sich durch Division des Stationsaustrittsdrucks durch den Stationseintrittsdruck. Üblich ist, dass alle Kompressoren im Reihenbetrieb mit jeweils gleichem Druckverhältnis gefahren werden, so dass der Sollwert für jeden einzelnen Lastverteilungsregler ein Drittel des Gesamtstationsdruckverhältnisses ist. Sollte das Verhältnis für einzelne Maschinen unterschiedlich sein, kann ein Skalierungsfaktor innerhalb der Sollwertbildung berücksichtigt werden. Sollte der Lastanteil der einzelnen Maschineneinheiten von weiteren Prozessgrößen abhängig sein, können variable Skalierungsfaktoren eingeführt werden.According to the invention, this problem is solved by the use of a load distribution controller. This load distribution controller acts in addition to the unit controller 76 to 78 (capacity controller) and uses the same machine controller 28, 29, 30. Hereinafter, only the function of the load distribution controller using the known function groups will be described. Subsequently, the combination of capacity controller and load distribution controller will be described. This load distribution controller is constructed exactly like the unit controller 76 to 78 (capacity controller) as shown in FIG. 7. However, the target value of a load distribution control, the target load proportion of the compressor and the actual value is the current load. It is common for compressors in parallel operation, the distance of the operating point from the stability limit is the control variable and for compressors in series operation, the pressure ratio. 7, the actual value for each machine unit is the respective pressure ratio of the respective compressor, and the desired value is the desired proportion of the respective compressor in the total pressure ratio. The actual value of the pressure ratio can be determined by dividing the end pressure measured for the surge limit control by the suction pressure measured for the surge limit control. The total pressure ratio is calculated by dividing the station outlet pressure by the station inlet pressure. It is usual that all compressors are operated in serial operation with the same pressure ratio, so that the setpoint for each individual load distribution controller is one third of the total station pressure ratio. If the ratio is different for individual machines, a scaling factor can be taken into account within the setpoint formation. If the load proportion of the individual machine units depends on further process variables, variable scaling factors can be introduced.

Der Lastverteilungsalgorithmus errechnet für jeden der Kompressoren eine Teillast, bei Kompressoren im Parallelbetrieb z. B. einen vorgebenden Anteil des Gesamtdurchflusses. Beim Reihenbetrieb gibt der Algorithmus z.B. einen fest vorgegebenen Anteil des gesamten geforderten Druckverhältnisses vor. Der Einheitenregler jedes Kompressors regelt nun die individuelle Maschineneinheit auf diesen Wert ein.The load distribution algorithm calculates a partial load for each of the compressors, for compressors in parallel operation z. B. a pre-existing proportion of the total flow. In series operation, the algorithm gives e.g. a fixed predetermined proportion of the total required pressure ratio before. The unit controller of each compressor now adjusts the individual machine unit to this value.

Weicht durch einen Messfehler oder einen Wandlerfehler der im Regler verarbeitete Istwert in einem der drei Einheitenregler vom im Kompressoren tatsächlich gefahrenen Istwert ab, erfassen alle Lastverteilungsregler diese vermeintliche Abweichung von der Soll-Lastverteilung und regelt diese durch Verstellung aller drei Kompressoren derart aus, dass die Lastverteilungsregler eine gleichmäßige Lastaufteilung sehen. Liefert der Wandler 67 für den Istwert der Einheit 1 z.B. einen 10% zu hohen Wert, so merkt jeder der jedem Kompressor zugeordneten Einheitenregler (Lastverteilungsregler) diese Abweichung und verfährt sein nachgeschaltetes Stellorgan um das vorgegebene Verhältnis. Im abgeglichenen Zustand fährt die Maschineneinheit 1 stabil mit einer 6,66% zu geringen Last und die Maschineneinheiten 2 und 3 stabil mit je einer um 3,33% zu hohen Last. Die Folge ist ein Unbalance aller drei Kompressoren. Diese ist aber geringer als der einzelne Fehler der betroffenen Maschineneinheit.If, due to a measurement error or a converter error, the actual value processed in the controller deviates from the actual value actually traveled in the compressor, all load distribution controllers detect this supposed deviation from the target load distribution and regulate this by adjusting all three compressors such that the load distribution controllers see a uniform load distribution. If the actual value converter of the unit 1 supplies the converter 67, e.g. 10% too high a value, each of the unit controller associated with each compressor (load distribution controller) notices this deviation and moves its downstream actuator by the predetermined ratio. In the balanced state, the machine unit 1 drives stably with a low load of 6.66% and the machine units 2 and 3 stably each with a 3.33% excess load. The result is an imbalance of all three compressors. However, this is less than the single error of the affected machine unit.

Das System arbeitet sogar robust, wenn Sollwert und Istwert für jede Maschineneinheit getrennt ermittelt werden und dadurch größere Abweichungen zwischen den Sollwerten und Istwerten der einzelnen Regler vorliegen. Dieses stellt einen weiteren Vorteil des Verfahrens gemäß Erfindung dar. Eine Störung an einer gemeinsamen Istwertmessung beeinflusst den Betrieb aller Maschineneinheiten in der Station. Gleiches gilt für eine Störung des Sollwertstellers. Nach diesem Verfahren kann die Istwertmessung jeder einzelnen Maschineneinheit zugeordnet werden. Fig. 8 zeigt z. B. eine Anordnung mit individueller Istwertmessung. Statt einer gemeinsamen Istwertmessung in der druckseitigen Sammelschiene 18 kann der Istwert (Enddruck hinter den Kompressoren, vor den Kompressoren oder Durchfluss durch die Kompressoren) in den jeweiligen Austrittsleitungen 15, 16 und 17 mit Sensoren gemessen werden, die mit Wandlern 90, 91 und 92 verbunden sind. Die einzelnen Istwerte werden dann über die Wandler 69, 64 und 65 auf die Vergleicher 70, 71 und 72 gemäß Fig. 7 gegeben und den Maschinenreglern 28, 29, 30 zugeführt. Möglich ist, auch den Sollwert individuell vorzugeben. Damit sind dann alle erforderlichen Funktionalitäten individuell jeder Maschineneinheit zugeordnet. Wandlungsfehler der Sollwert- und Istwerterfassung beim Einsatz des erfindungsgemäßen Regelverfahrens als Kapazitätsregler (Durchflussregler, Druckregler) werden in gleicher Weise ausgeglichen.The system even works robustly if the setpoint and the actual value are determined separately for each machine unit, resulting in larger deviations between the setpoints and actual values of the individual controllers. This provides a further advantage of the method A fault in a common actual value measurement affects the operation of all machine units in the station. The same applies to a fault of the setpoint adjuster. According to this method, the actual value measurement can be assigned to each individual machine unit. Fig. 8 shows z. B. an arrangement with individual actual value measurement. Instead of a common actual value measurement in the pressure-side busbar 18, the actual value (final pressure behind the compressors, upstream of the compressors or through the compressors) in the respective outlet lines 15, 16 and 17 can be measured with sensors connected to transducers 90, 91 and 92 are. The individual actual values are then applied via the transducers 69, 64 and 65 to the comparators 70, 71 and 72 according to FIG. 7 and fed to the machine controllers 28, 29, 30. It is also possible to specify the setpoint individually. This means that all necessary functionalities are assigned individually to each machine unit. Conversion errors of setpoint and actual value detection when using the control method according to the invention as a capacity controller (flow controller, pressure regulator) are compensated in the same way.

Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt zum Einen darin, dass jede der Istwertmessungen einer Maschineneinheit zugeordnet werden kann und die Versorgung der Wandler mit Hilfsenergie aus den Steuerschränken der jeweils zugeordneten Maschineneinheit erfolgen kann. Weiterhin sind selbst bei einem Totalausfall von Sollwert- oder Istwertwandlern einer Maschineneinheit die entsprechenden Einheiten der anderen Maschineneinheiten aktiv und reduzieren dadurch die negativen Auswirkungen dieses Ausfalls. Es ist auch möglich, Sollwert und Istwert getrennt für jede Maschineneinheit zu bilden. Vorteil ist, dass keinerlei gemeinsame Komponenten mehr vorhanden sind und nur identische Maschinenanlagen ohne überlagerte Anlagenteile zum Einsatz kommen.The advantage of such an arrangement is, on the one hand, that each of the actual value measurements can be assigned to a machine unit and that the supply of the converters with auxiliary energy can take place from the control cabinets of the respectively assigned machine unit. Furthermore, even with a total failure of setpoint or actual value converters of a machine unit, the corresponding units of the other machine units are active and thereby reduce the negative effects of this failure. It is also possible to set the setpoint and the actual value separately for each machine unit. The advantage is that there are no more common components and only identical machine systems are used without superimposed system components.

Als Beispiel sei der zuvor beschriebene Fall bei Einsatz des Einheitenreglers als Druckregler benannt. Der gewünschte Enddruck beträgt 99 bar. Die Kompressor 1 bis 3 sollen jeweils ein Drittel der aktuell benötigten Gesamtleistung erbringen. Hierzu erbringe jede Turbine 4 bis 6 jeweils 20% der insgesamt verfügbaren Leistung. Nun falle die Istwertmessung in der Druckleitung 17 des Kompressors 3 aus und gebe einen Istwert von 0 bar aus. Die Turbine 6 fährt wegen des fehlenden Istwerts auf ihre Maximalleistung und erbringt dadurch 33% der Gesamtleistung.. Dadurch steigt der Druck in der druckseitigen Sammelleitung 18 und damit auch der Enddruck aller Kompressoren 1, 2, 3. Die beiden intakten Messeinrichtungen in den Kompressoraustrittsleitungen 15 und 16 der Kompressoren 1 und 2 bemerken diesen Anstieg und fahren die Kompressoren 1 und 2 in der Leistung so weit herunter, dass der Enddruck aller drei Kompressoren 1, 2, 3 wieder dem Sollwert 99 bar entspricht. Eine Station, die nach dem Stand der Technik mittels Masterregler geregelt wird, fährt alle Kompressoren in diesem Betriebsfall auf 100% Leistung. Gleiches passiert bei Ausfall eines Sollwerts. Ein Masterregler fährt alle Maschinen auf null und die gesamte Station bringt keine Leistung mehr. Bei einem Regelverfahren gemäß der Erfindung fährt der Kompressor, dessen Sollwert auf null fällt, fährt in seiner Leistung auf null, die beiden anderen Kompressorregelungen bemerken diese Abweichung und regeln sie durch Steigern der jeweils eigenen Leistung aus, so dass der Betrieb der Station als Gesamtheit nicht beeinflusst wird.As an example, the case described above when using the unit controller is named as a pressure regulator. The desired final pressure is 99 bar. Compressors 1 to 3 are each intended to provide one third of the total power currently required. For this purpose, each turbine 4 to 6 each yield 20% of the total available power. Now drop the actual value measurement in the pressure line 17 of the compressor 3 and output an actual value of 0 bar. The turbine 6 moves because of the lack of actual value to its maximum power and thereby provides 33% of the total power .. This increases the pressure in the pressure-side manifold 18 and thus the final pressure of all compressors 1, 2, 3. The two intact measuring devices in the compressor discharge lines 15th and 16 of the compressors 1 and 2 note this increase and drive the compressors 1 and 2 in the power down so far that the final pressure of all three compressors 1, 2, 3 again corresponds to the setpoint 99 bar. A state-of-the-art station controlled by the master controller will drive all compressors to 100% power in this operation. The same happens if a setpoint fails. A master controller shuts down all machines to zero and the entire station stops delivering power. In a control method according to the invention, the compressor, whose setpoint falls to zero, runs in its power to zero, the other two compressor controls note this deviation and regulate them by increasing their own power, so that the operation of the station as a whole not being affected.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt auf der Hand, es kann auf den Masterregler verzichtet werden, dadurch werden Kosten eingespart und die Verfügbarkeit erhöht. Darüber hinaus bietet dieses Verfahren den Vorteil, auf eine gemeinsame Istwertmessung und auf eine gemeinsame Sollwertgenerierung zu verzichten und sowohl Istwertmessung als auch Sollwerteinstellung jeder Kompressoreinheit zuzuordnen. Ganz wesentlich ist außerdem, dass die Verfügbarkeit erhöht und die Gesamtanlage weniger störungsanfällig wirdThe advantage of the solution according to the invention is obvious, it can be dispensed with the master controller, thereby costs are saved and increased availability. In addition, this method has the advantage of dispensing with a common actual value measurement and a common setpoint generation and assigning both actual value measurement and setpoint adjustment of each compressor unit. It is also essential that the availability is increased and the overall system less susceptible to interference

Nachfolgend sollen einige Varianten und Ausgestaltungen für die Aufteilung der Last auf die einzelnen Kompressoren beschrieben werden.Below are some variants and designs for the distribution of the load on the individual compressors will be described.

In vielen Anwendungsfällen ist es erforderlich, den Anteil der einzelnen Maschineneinheiten an der Gesamtlast beeinflussen zu können. In einigen Fällen kann z. B. das Personal, das die Fahrweise der Station vorgibt, den Anteil der Belastung einzelner Maschineneinheiten beeinflussen wollen. Soll z. B. eine Maschineneinheit außer Betrieb genommen werden, ist es sinnvoll, den Anteil dieser Einheit an der Gesamtlast herunterzufahren. Dieses kann dadurch geschehen, dass der Summierstelle 70, 71 oder 72 ein fester Wert zum Vertrimmen des Gleichgewichts aufaddiert wird. Dies führt dazu, dass der Lastverteilungsregler nicht mehr alle Maschineneinheiten gleich belastet, sondern unterschiedlich. Beispiel: Ohne diese Vertrimmung fährt jeder von drei Kompressoren im Serienbetrieb mit einem Drittel des gesamten Druckverhältnisses. Wird nun dem Summierer 71 (für den mittleren Kompressor) eine Vertrimmgröße von minus 20% aufaddiert, regeln die drei Maschinenregler so lange, bis das Druckverhältnis des mittleren Kompressors genau 20% kleiner ist als das der anderen beiden.In many applications it is necessary to be able to influence the proportion of the individual machine units in the total load. In some cases, for. B. the staff who dictates the driving style of the station, want to influence the proportion of load on individual machine units. Should z. B. a machine unit out of service it makes sense to reduce the unit's share of the total load. This can be done by adding a fixed value to the summing point 70, 71 or 72 to balance the equilibrium. As a result, the load distribution controller no longer loads all machine units equally, but varies. Example: Without this trimming, each of three compressors runs in series operation with one third of the total pressure ratio. If the totalizer 71 (for the middle compressor) adds a minus 20% duty factor, the three machine regulators regulate until the pressure ratio of the middle compressor is exactly 20% smaller than that of the other two.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Sollwert für die Lastverteilung für jeden der Kompressoren individuell und unterschiedlich vorzugeben. Dies kann z. B. erforderlich sein, wenn eine Unsymmetrie in den Maschineneinheiten vorliegt. Es können z. B. Maschineneinheiten unterschiedlicher Baugröße zusammen in einer Station fahren. In diesem Fall muss der Faktor an die Baugröße der Maschineneinheiten angepasst sein.Another possibility is to specify the setpoint for the load distribution for each of the compressors individually and differently. This can be z. B. may be required if there is an imbalance in the machine units. It can z. B. drive machine units of different sizes together in a station. In this case, the factor must be adapted to the size of the machine units.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass ein optimierungsalgorithmus eine für den jeweiligen Betriebspunkt optimale Kombination der Maschinenbelastung der einzelnen Maschineneinheiten ermittelt. Solche Optimierungsalgorithmen sind z B. in der eingangs erwähnten EP-B-0 431 287 beschrieben. Bei Anwendung der Erfindung auf dieses bekannte Verfahren kann auch bei dem bekannten Verfahren auf einen überlagerten Rechner und Masterregler verzichtet werden, wenn der Algorithmus in jeden Maschinenregler programmiert wird.Another possibility is that an optimization algorithm determines an optimum combination of the machine load of the individual machine units for the respective operating point. Such optimization algorithms are described, for example, in the aforementioned EP-B-0 431 287. When applying the invention to this known method can be dispensed with in the known method to a higher-level computer and master controller when the algorithm is programmed into each machine controller.

Ein weiteres Bedürfnis zum Eingriff in die Wahl der Lastaufteilung auf die einzelnen Maschineneinheiten kann z. B. auch das Erreichen einer Grenze des zulässigen Betriebsbereich an einer der Komponenten sein. Werden z. B. Gasturbinen unterschiedlicher Bauart als Antriebsmaschinen für Kompressoren eingesetzt, kann eine der Gasturbinen z. B. die maximale Abgastemperatur erreicht haben, während die anderen Gasturbinen noch über Stellreserven verfügen. Die Erfindung bietet zwei Lösungsansätze für dieses Problem. Der eine Ansatz besteht darin, dass der Faktor für die Aufteilung der Last auf die nicht in der Grenze befindlichen Maschineneinheiten derart verändert wird, dass die Faktoren im Verhältnis der nicht mehr zur Verfügung stehenden Maschineneinheiten erhöht wird. Der Faktor für die Maschine im Grenzbetrieb wird auf null gestellt, solange die Maschine in der Grenze betrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kompensiert diesen Vorgang aber auch ohne diesen Eingriff. Da die an der Grenze betriebene Einheit keine weitere Leistung mehr abgibt, stellt der Kapazitätsregler eine Abweichung vom Sollwert fest und erhöht die Leistung der anderen Einheit derart, dass die zu regelnde Prozessgröße genau dem Sollwert entspricht. Stellorgan bzw. Eingriffstelle für alle diese Faktoren zur Vertrimmung sind die Anteilsteller 35 bis 37 bzw. die Addition eines Festwertes auf die Summierer 70 bis 72.Another need for intervention in the choice of load distribution on the individual machine units can, for. B. also be reaching a limit of the permissible operating range on one of the components. Are z. B. gas turbines of different types used as prime movers for compressors, one of the gas turbines z. B. have reached the maximum exhaust gas temperature, while the other gas turbines still have control reserves. The Invention offers two approaches to this problem. One approach is to vary the load sharing factor among the non-bordered machine units so as to increase the factors in proportion to the unavailable machine units. The factor for the machine in the limit mode is set to zero as long as the machine is operating in the limit. However, the method according to the invention compensates for this process even without this intervention. Since the unit operated at the limit no longer delivers any additional power, the capacity controller determines a deviation from the setpoint and increases the power of the other unit so that the process variable to be controlled corresponds exactly to the setpoint. Actuator or intervention point for all of these factors to the trims are the proportioners 35 to 37 or the addition of a fixed value to the totalizer 70 to 72.

In den Fig. 9 bis 11 sind drei parallel geschaltete Kompressoren der Niederdruckstufe (ND-A, ND-B, ND-C) mit drei parallel geschalteten Kompressoren der Mitteldruckstufen (MD-A, MD-B, MD-C) und drei parallel geschalteten Kompressoren der Hochdruckstufe (HD-A, HD-B, HD-C) in Reihe geschaltet. In den Fig. 10 und 11 ist das Regelsystem für den Kompressor MD-B vergrößert dargestellt. Die übrigen Kompressoren sind mit einem identischen Regelsystem ausgerüstet. Jeder Kompressor ist mit einer Pumpgrenzregelung versehen, die in Verbindung mit der Fig. 6 bereits beschrieben ist. Ferner ist jeder aus Kompressor und Turbine bestehenden Maschineneinheit ein Maschinenregler 85 zugeordnet.In Figs. 9 to 11 are three parallel-connected compressors of the low-pressure stage (ND-A, ND-B, ND-C) with three parallel-connected compressors of medium-pressure stages (MD-A, MD-B, MD-C) and three in parallel switched high-pressure stage compressors (HD-A, HD-B, HD-C) connected in series. In Figs. 10 and 11, the control system for the compressor MD-B is shown enlarged. The remaining compressors are equipped with an identical control system. Each compressor is provided with a surge limit control, which has already been described in connection with FIG. Furthermore, each machine unit consisting of compressor and turbine is assigned a machine controller 85.

In der druckseitigen Sammelschiene 18 ist ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Enddruckes der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 86 zugeführt, der über eine Signalleitung 87 mit einem Vergleicher 88 verbunden ist. Diesem Vergleicher 88 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Enddruckes zugeführt.In the pressure-side busbar 18, a sensor for determining the actual value of the final pressure of the station is arranged. The measured value is fed to a converter 86, which is connected to a comparator 88 via a signal line 87. This comparator 88 is also supplied by the setpoint specification of the setpoint of the final pressure.

In der druckseitigen Sammelschiene 18 ist ferner ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Durchflusses der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 89 zugeführt, der über eine Signalleitung 90 mit einem Vergleicher 91 verbunden ist. Diesem Vergleicher 91 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Durchflusses zugeführt.In the pressure-side busbar 18, a sensor for determining the actual value of the flow of the station is also arranged. The measured value is fed to a converter 89 which is connected via a signal line 90 is connected to a comparator 91. This comparator 91 is also supplied from the setpoint specification of the setpoint of the flow.

In der saugseitigen Sammelschiene 13 ist ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Saugdruckes der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 92 zugeführt, der über eine Signalleitung 93 mit einem Vergleicher 94 verbunden ist. Diesem Vergleicher 94 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Saugdruckes zugeführt.In the suction-side busbar 13, a sensor for determining the actual value of the suction pressure of the station is arranged. The measured value is fed to a converter 92, which is connected via a signal line 93 to a comparator 94. This comparator 94 is also supplied from the setpoint specification of the setpoint of the suction pressure.

Die Signalleitung 93 des Saugdruckes und die Signalleitung 87 des Enddruckes sind zu einer Rechenstelle 95 geführt, in der das Gesamtdruckverhältnis errechnet wird. Das Druckverhältnis kann zusätzlich mit einem festen oder auch einem von anderen Größen abhängigen variablen Faktor bewertet werden. Im ersten Ansatz ist der Faktor 1/3, das heißt alle drei Kompressoren werden gleich gelastet. Hinter dem Wandler 62 für den Enddruck des Kompressors MD-B ist eine Signalleitung 96 abgezweigt, die zu einer Rechenstelle 97 geführt ist. Hinter dem Wandler 61 für den Saugdruck des Kompressors MD-B ist eine Signalleitung 98 abgezweigt, die ebenfalls zu einer Rechenstelle 97 geführt ist. In der Rechenstelle 97 wird das Druckverhältnis eines einzelnen Kompressors ermittelt. Die Rechenstellen 95 und 97 sind mit einem Vergleicher 99 verbunden, in dem das Einzeldruckverhältniss dieses Kompressors MD-B mit seinem Soll-Anteil (des mit einem Faktor bewerteten) Gesamtdruckverhältnisses verglichen wird.The signal line 93 of the suction pressure and the signal line 87 of the final pressure are led to a computer 95, in which the total pressure ratio is calculated. The pressure ratio can additionally be evaluated with a fixed or a variable factor dependent on other variables. In the first approach, the factor is 1/3, which means that all three compressors are loaded equally. Behind the transducer 62 for the final pressure of the compressor MD-B, a signal line 96 is branched, which is guided to a computing unit 97. Behind the converter 61 for the suction pressure of the compressor MD-B, a signal line 98 is branched off, which is also guided to a computer 97. In the computing unit 97, the pressure ratio of a single compressor is determined. The arithmetic units 95 and 97 are connected to a comparator 99 in which the single pressure ratio of this compressor MD-B is compared with its desired proportion (of the factor-weighted) total pressure ratio.

Von dem Pumpgrenzregler 59 ist eine Signalleitung 100 zu einer Rechenstelle 101 geführt. Die Signalleitung 100 führt ein den Abstand des Betriebspunktes eines einzelnen Kompressors beinhaltendes Signal. Der Rechenstelle 101 werden außerdem die entsprechenden Signale der übrigen parallel geschalteten Kompressoren zugeführt. In der Rechenstelle 101 wird der Mittelwert der Abstände der Betriebspunkte ermittelt. In einem Vergleicher 102 wird der Mittelwert der Abstände mit dem Einzelwert eines Kompressors verglichen. Die Vergleicher 88, 91, 94 sind über Signalleitungen, in denen jeweils ein Umschalter 103 angeordnet ist, mit einem Summierer 104 verbunden. Die Vergleicher 99, 102 sind über Signalleitungen, in denen jeweils ein Umschalter 105 angeordnet ist, mit einem Summierer 106 verbunden. Auch der Summierer 104 ist mit dem Summierer 106 verbundenFrom the surge limit regulator 59, a signal line 100 is led to a computing location 101. The signal line 100 carries a signal including the distance of the operating point of a single compressor. The computing unit 101 are also supplied with the corresponding signals of the other parallel-connected compressors. In the computing unit 101, the mean value of the distances of the operating points is determined. In a comparator 102, the mean value of the distances is compared with the individual value of a compressor. The comparators 88, 91, 94 are connected to a summer 104 via signal lines, in each of which a changeover switch 103 is arranged. The comparators 99, 102 are via signal lines, in each of which a switch 105 is connected to a summer 106. The summer 104 is also connected to the summer 106

Die Summierer 104, 106 sind über eine Signalleitung 107, in der ein Handeingriff 108 angeordnet ist, mit dem zu einer Maschineneinheit gehörenden Maschinenregler 85 verbunden, der die Funktionen eines Kapazitäts-, eines Enddruck-, eines Saugdruck-, eines Durchfluss- und eines Lastverteilungsreglers ausübt.The summers 104, 106 are connected via a signal line 107, in which a hand engagement 108 is arranged, to the machine controller 85 associated with a machine unit which performs the functions of capacity, discharge pressure, suction pressure, flow and load distribution control exercises.

Das in der Fig. 11 dargestellte Regelsystem enthält zusätzlich noch eine Maximalauswahl 109 und eine Minimalauswahl 110, um Drehzahl und Last der Antriebsmaschine oder sonstige Größen zu begrenzen.The control system illustrated in FIG. 11 additionally contains a maximum selection 109 and a minimum selection 110 in order to limit the speed and load of the drive machine or other variables.

Bei dem gezeigten Regelsystem für den Reihen- und Parallelbetrieb wird die Kapazitätsregelung und die Lastverteilungsregelung der Station von jeweils eine einzigen jeder Maschineneinheit zugeordneten Maschinenregler vorgenommen. Vor dem Maschinenregler werden Regeldifferenzen für die Kapazitätsregelung, die Lastverteilungsregelung im Parallelbetrieb und die Lastverteilungsregelung im Reihenbetrieb gebildet. Bei diesem Regelsystem kann zwischen drei verschiedenen Kapazitätsregelalgorithmen gewählt werden (Durchflussregelung, Enddruckregelung hinter dem Hochdruckkompressor und Saugdruckregelung vor dem Niederdruckkompressor). Da der Kapazitätsregler nur eine Größe regeln kann, werden die beiden anderen Regeldifferenzen der Kapazitätsregelung über die Schalter 103 zu null geschaltet. Hier ist eine gegenseitige Verriegelung sinnvoll. Soll z. B. die Durchflussregelung aktiv sein, wird die Regeldifferenz für die Saugdruck- und die Enddruckregelung zu null geschaltet. Alternativ kann auch der Sollwert für den nicht aktiven Regler auf den Istwert geschaltet werden. Auch dadurch wird die Regeldifferenz zu null.In the closed-loop and parallel-mode control system shown, capacity control and load-sharing control of the station is performed by a single machine controller associated with each machine unit. Control differences for the capacity control, the load distribution control in parallel operation and the load distribution control in series operation are formed in front of the machine controller. In this control system, three different capacity control algorithms can be selected (flow control, final pressure control behind the high pressure compressor and suction pressure control upstream of the low pressure compressor). Since the capacity controller can regulate only one size, the two other control differences of the capacity control via the switches 103 are switched to zero. Here a mutual locking makes sense. Should z. B. the flow control be active, the control difference for the suction pressure and the final pressure control is switched to zero. Alternatively, the setpoint for the non-active controller can also be switched to the actual value. This also makes the control difference to zero.

Soll einer der Lastverteilungsregler deaktiviert werden, geschieht das Gleiche. Die zugehörige Regeldifferenz wird einfach zu null geschaltet. Dies kann auf elegante Weise dadurch geschehen, dass die Optimierungsgröße (Istwert der Lastverteilung) auf den Sollwert geschaltet wird. Gleiches geschieht auch, wenn ein Kompressor außer Betrieb ist. Die Lastverteilungsreglern der anderen Kompressoren gehen einfach davon aus, dass die außer Betrieb befindlichen Kompressoren optimiert sind und daher keinen Einfluss auf die Lastverteilung auf die anderen Kompressoren haben.If one of the load distribution controllers is to be deactivated, the same happens. The associated control difference is simply switched to zero. This can be done in an elegant way by setting the optimization variable (actual value of the load distribution) to the setpoint is switched. The same happens when a compressor is out of service. The load balancers of the other compressors simply assume that the out-of-service compressors are optimized and thus have no effect on the load distribution on the other compressors.

Es besteht auch die.Möglichkeit, die Maschinen ausschließlich im Handbetrieb zu betreiben. Hierzu werden alle Regeldifferenzen auf null geschaltet, d. h. alle Regler sind ausgeschaltet. Der in Bild 10 und 11 gezeigte Handeingriff kann genutzt werden, um per Hand gesteuert eine künstliche Regeldifferenz als Steuergröße aufzuprägen. Der jeweilige Maschinenregler folgt dieser Differenz so lange, wie die Größe ansteht. Da der Regler in aller Regel auch integrales Verhalten hat (PI oder PID-Regler), reagiert der Integralteil des Reglers auf diese feste Regeldifferenz im Eingang durch kontinuierliche Verstellung des Ausgangs. In einer besonderen Ausgestaltung kann diese Handverstellung nur auf den Integralteil des Reglers wirken, so dass der Proprotional (P) und der Differentialanteil (D) auf diesen Handeingriff nicht reagieren. Alternativ kann die Handverstellung auch dadurch erfolgen, dass der Regler 85 auf "Hand" geschaltet wird.It is also possible to operate the machines exclusively in manual mode. For this purpose, all control differences are switched to zero, d. H. all controllers are switched off. The hand engagement shown in Figs. 10 and 11 can be used to impart manually controlled artificial control difference as a control variable. The respective machine controller follows this difference as long as the size is present. Since the controller usually also has integral behavior (PI or PID controller), the integral part of the controller reacts to this fixed control difference in the input by continuously adjusting the output. In a particular embodiment, this manual adjustment can only act on the integral part of the controller, so that the Proprotional (P) and the differential component (D) do not respond to this manual intervention. Alternatively, the manual adjustment can also take place in that the controller 85 is switched to "hand".

Zur Verdeutlichung soll nachfolgend ein Beispiel beschrieben werden. Die Kompressoren in Reihe werden Niederdruck- (ND), Mitteldruck- (MD) und Hochdruckkompressor (HD) genannt. Die Parallelkompressoren heißen A, B, C. Es sei angenommen, die Anlage sei in Betriebsart Durchflussregelung und alle Kompressoren sind in Betrieb.For clarity, an example will be described below. The compressors in series are called low pressure (ND), medium pressure (MD) and high pressure (HD) compressors. The parallel compressors are called A, B, C. It is assumed that the system is in flow control mode and all compressors are in operation.

Im Parallelbetrieb sei der Durchflusssollwert sei 2% größer als der Istwert, Kompressor ND-A fördere genau 1/3 des gesamten Massenstrom, Kompressor ND-B 5% zu wenig und Kompressor ND-C 5% zu viel. Kompressor MD-A und MD-B fördern 30% des Massenstroms und Kompressor MD-C 40%. Jeder der HD-Kompressoren fördere den gleichen Massenstrom.In parallel operation, the flow set point is 2% greater than the actual value, compressor ND-A delivers exactly 1/3 of the total mass flow, compressor ND-B 5% too little and compressor ND-C 5% too much. Compressor MD-A and MD-B convey 30% of the mass flow and compressor MD-C 40%. Each of the HD compressors promotes the same mass flow.

Im Reihenbetrieb werde Kompressor ND-A 2% zu gering belastet, Kompressor MD-A werde richtig belastet und Kompressor HD-A 2% zu hoch belastet. Kompressor ND-B wird richtig belastet, Kompressor MD-B 3% zu hoch und Kompressor HD-B 3% zu niedrig. Kompressor ND-C werde mit 29% belastet, MD-C mit 36% und HD-C mit 35%.In series operation, compressor ND-A is loaded 2% too low, compressor MD-A is loaded correctly and compressor HD-A 2% is loaded too high. Compressor ND-B is loaded correctly, compressor MD-B 3% too high and compressor HD-B 3% too low. Compressor ND-C is charged with 29%, MD-C with 36% and HD-C with 35%.

Es stellen sich folgende Regeldifferenzen an den Summierern ein: Summierer des MD-B Kompressors HD-A HD-B HD-C Kapazität +2 +2 +2 Parallel +2 0 -2 Serie -2 +3 -1,7 MD-A MD-B MD-C Kapazität (104) +2 +2 +2 Parallel (102) +3,3 +3,3 -6,6 Serie (99) 0 -3 -3,3 ND-A ND-B ND-C Kapazität +2 +2 +2 Parallel 0 0 0 Serie +2 0 +5,1 The following control differences occur at the summers: Totalizer of the MD-B compressor HD-A HD-B HD-C capacity +2 +2 +2 Parallel +2 0 -2 series -2 +3 -1.7 MD-A MD-B MD-C capacity (104) +2 +2 +2 Parallel (102) +3.3 +3.3 -6.6 series (99) 0 -3 -3.3 ND-A ND-B ND-C capacity +2 +2 +2 Parallel 0 0 0 series +2 0 +5.1

Der Regelagorithmus bildet nun jeweils vor den Reglern die resultierende Regeldifferenz. Daraus ergibt sich HD-A HD-B HD-C Kapazität +2 +2 +2 Parallel +2 0 -2 Serie -2 +3 -1,7 Summe +2 +5 -1,7 HD-A HD-B HD-C Kapazität +2 +2 +2 Parallel +3,3 +3,3 -6,6 Serie 0 -3 -3,3 Summe +5,3 +2,3 -7,9 HD-A HD-B HD-C Kapazität +2 +2 +2 Parallel 0 0 0 Serie +2 0 +5,1 Summe +4 +2 +7,1 The rule algorithm now forms the resulting control difference before the controllers. This results in A HD HD-B HD-C capacity +2 +2 +2 Parallel +2 0 -2 series -2 +3 -1.7 total +2 +5 -1.7 HD-A HD-B HD-C capacity +2 +2 +2 Parallel +3.3 +3.3 -6.6 series 0 -3 -3.3 total +5.3 +2.3 -7.9 HD-A HD-B HD-C capacity +2 +2 +2 Parallel 0 0 0 series +2 0 +5.1 total +4 +2 +7.1

Trotz der z. T. widersprüchlichen Anforderungen der einzelnen Regelaufgaben (Kapazitätsregler verlangt eine Leistungssteigerung, der Lastverteilungsregler eine Absenkung) erhält jeder Maschinenregler einen eindeutigen Stellbefehl in die erforderliche Richtung, um direkt das Optimum zu erreichen. Eine Wechselwirkung zwischen den unterschiedlichen Anforderungen ist per Design ausgeschlossen.Despite the z. T. contradictory requirements of the individual control tasks (capacity controller requires an increase in performance, the load distribution controller a reduction) receives each machine controller a clear control command in the required direction to directly achieve the optimum. An interaction between the different requirements is excluded by design.

In einer weiteren Ausgestaltung können noch weitere Algorithmen zugefügt werden. Die Antriebsmaschinen eines oder mehrerer Kompressoren können z. B. eine Leistungsgrenze erreichen. Dies kann zusätzlich in dem Algorithmus dergestalt verarbeitet werden, dass die Regeldifferenz der Maschinenregler der Antriebsmaschinen, die an der Grenze betrieben werden, zu null gemacht werden (wie im Handbetrieb). Diese Antriebsmaschinen nehmen dann an einer weiteren Leistungssteigerung nicht mehr teil. Zur Kompensation dieses Einflusses kann die Differenz aus der optimalen Verstelldifferenz gemäß obiger Tabelle und der tatsächlich wirksamen Differenz auf die Regeldifferenz der anderen Parallel- und Reihenkompressoren aufaddiert wird. Hiermit wird auch dieser Eingriff optimal kompensiert. Das Verfahren funktioniert selbstverständlich auch für mehrere Begrenzungsregler pro Maschineneinheit.In a further embodiment, further algorithms can be added. The prime movers of one or more compressors can z. B. achieve a performance limit. This may additionally be processed in the algorithm such that the control difference of the machine controllers of the prime movers operating at the limit are made zero (as in manual mode). These drive machines then no longer participate in a further increase in performance. To compensate for this influence, the difference between the optimum adjustment difference according to the above table and the actually effective difference can be added to the control difference of the other parallel and series compressors. This also optimally compensates for this procedure. Of course, the method also works for several limiters per machine unit.

In einer weiteren Ausgestaltung können die Begrenzungsregler wie in Fig. 11 dargestellt über eine Extremwertauswahl (Maximalauswahl oder Minimalauswahl) geschaltet sein. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Regeldifferenzen werden Regeldifferenzen für die Abstände des Betriebspunkts von den Grenzen gebildet, so in Fig. 11 z. B. von der Maximaldrehzahl und der Minimaldrehzahl. Zusätzlich sind die Bildung je einer weiteren Regeldifferenz für eine Maximal- und Minimalbegrenzung dargestellt. Die Regeldifferenzen für Begrenzungen auf Maximalwerte sind einer Minimalauswahl aufgeschaltet, die Regeldifferenzen für eine Minimalgrenze wirken auf eine Maximalauswahl. Die wirksame Regeldifferenz für den Maschinenregler ist somit entweder die Regeldifferenz gemäß obigem Algorithmus oder aber der Abstand des Betriebspunkts von der Grenze, wenn dieser Abstand geringer ist. Bei einer Überschreitung einer Grenze steuert der Ausgang der Max/Min-Auswahl 109/110 die Maschineneinheit auch bei widersprüchlicher Anforderung von Kapazität- oder Lastverteilungsregler vorrangig stets so, dass die Grenze im stationären Betrieb nicht überschritten wird.In a further embodiment, the limiting regulators can be connected via an extreme value selection (maximum selection or minimum selection), as shown in FIG. 11. In addition to the control differences described above, control differences for the distances of the operating point are formed by the boundaries, so in Fig. 11 z. B. from the maximum speed and the minimum speed. In addition, the formation of each further control difference for a maximum and minimum limit are shown. The control differences for limits to maximum values are switched to a minimum selection, the control differences for a minimum limit act on a maximum selection. The effective control difference for the machine controller is thus either the control difference according to the above algorithm or the distance of the operating point from the limit, if this distance is less. If a limit is exceeded, the output of the max / min selector 109/110 always controls the machine unit, even in the case of a contradictory request from the capacity or load distribution controller, always in such a way that the limit is not exceeded in steady-state operation.

Nach obigem Beispiel soll der Kompressor ND-C mit einer Regeldifferenz von 6,3% in seiner Leistung gesteigert werden. Die Antriebsturbine befinde sich aber 3 % unterhalb der maximalen Betriebsdrehzahl. Die wirksame Regeldifferenz ist damit auf 3% begrenzt. Sobald die Turbine die maximale Betriebsdrehzahl erreicht hat, wird die Regeldifferenz der Drehzahlbegrenzungsregelung zu null und verhindert über die Minimalauswahl jegliche positive Regeldifferenz auf den Maschinenregler. Nur negative Regeldifferenzen in Richtung Drehzahlabsenkung können passieren. Bei Überschreiten der maximalen Drehzahl steuert der Einheitenregler die Drehzahl herunter.In the above example, the compressor ND-C is to be increased with a control difference of 6.3% in its performance. However, the drive turbine is 3% below the maximum operating speed. The effective regulatory difference is therefore limited to 3%. As soon as the turbine has reached the maximum operating speed, the control difference of the speed limitation control becomes zero and prevents any positive control difference to the machine controller via the minimum selection. Only negative control differences in the direction of speed reduction can happen. When the maximum speed is exceeded, the unit controller shuts down the speed.

Gelegentlich kann es erforderlich sein, dass die einzelnen Regelkreise (Druckregler, Durchflussregler, Lastverteilungsregler in Reihe, Lastverteilung parallel) auf unterschiedliche Reglerparameter eingestellt werden müssen, da das Streckenzeitverhalten der Regelstrecke für die einzelnen Regelgrößen unterschiedlich ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, dass die jeweiligen Regeldifferenzen mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren behaftet werden. Wird z. B. die Regeldifferenz des Druckreglers mit einem Faktor 1 multipliziert, die Regeldifferenz des Durchflussreglers mit einem Faktor 2 und die des Lastverteilungsreglers mit einem Faktor 3, führt dies dazu, dass die Kreisverstärkung des Lastvereilungsreglers dreimal so groß ist wie die des Druckreglers.Occasionally, it may be necessary to set the individual control loops (pressure regulator, flow controller, load distribution controller in series, load distribution in parallel) to different controller parameters, as the time response of the controlled system differs for the individual controlled variables. This can be done in a simple manner by subjecting the respective control differences to different amplification factors. If z. As the control difference of the pressure regulator multiplied by a factor of 1, the control difference of the flow controller with a factor of 2 and the load distribution controller with a factor of 3, this leads to the fact that the loop gain of the Lastvereilungsreglers is three times that of the pressure regulator.

Soll die Reglernachstellzeit individuell angepasst werden, kann dies durch einfache Weise geschehen. Aus einem Vergleich von der einzelnen Eingänge der Maximal- und Minimalauswahl mit dem Ausgang kann ermittelt werden, welche Größe die führende ist. Aus einer Stellung der Umschalter für die Regeldifferenzen der Kapazitätsregler und der Lastverteilungsregler kann ermittelt werden, welcher dieser Regler in Betrieb ist. Eine Auswahlmatrix kann nun bestimmen, bei welcher Reglerkombination welche Reglernachstellzeit wirksam sein soll. Die im Maschinenregler wirksame Reglerzeitkonstante kann nun adaptiv genau so engepasst werden, wie es die Auswahlmatrix verlangt.If the controller Nachstellzeit be customized, this can be done by a simple way. From a comparison of the individual inputs of the maximum and minimum selection with the output, it can be determined which size is the leading one. From a position of the switch for the control differences of the capacity controller and the Load distribution controller can be determined which of these controller is in operation. A selection matrix can now determine at which controller combination which controller reset time should be effective. The controller time constant that is effective in the machine controller can now be adaptively adjusted as tightly as the selection matrix requires.

Bild 11 zeigt eine Anwendung mit insgesamt neun Regelkreisen. Würde ein solches System nach dem Stand der Technik aus neun einzelnen Reglern aufgebaut werden, wären umfangreiche Nachführungen und gegenseitige Verriegelungen erforderlich, die verhindern, dass einzelne nicht aktive Regler in die Sättigung laufen. Weiterhin besteht die große Gefahr, dass sich die neun Regler gegenseitig dynamisch beeinflussen. Alle diese Nachteile werden erfindungsgemäß umgangen. Es gibt nur einen einzigen Maschinenregler pro Maschineneinheit. Jegliche Nachführung kann entfallen und eine Wechselwirkung zwischen Reglern kann es auch nicht geben. Die Maschinenregler der anderen Kompressoren können sich auch nicht gegenseitig beeinflussen, da alle Maschinenregler für gleiche Regelgrößen auf gleiche Parameter eingestellt sind. Da alle Lastverteilungsregler mit gleichen Parametern optimiert sind, haben sie gleiches Zeitverhalten. Es kann demzufolge nicht geschehen, dass einzelne Maschinen in unterschiedliche Richtungen und damit auseinander laufen.Figure 11 shows an application with a total of nine control loops. If such a system according to the prior art of nine individual controllers are built, extensive tracking and mutual interlocks would be required to prevent that some non-active controller run into saturation. Furthermore, there is a great risk that the nine controllers influence each other dynamically. All these disadvantages are avoided according to the invention. There is only one machine controller per machine unit. Any tracking can be omitted and there can be no interaction between controllers. The machine controllers of the other compressors can not influence each other, since all machine controllers are set to the same parameters for the same control variables. Since all load distribution controllers are optimized with the same parameters, they have the same time behavior. Consequently, it can not happen that individual machines in different directions and thus diverge.

Claims (31)

  1. Method of regulating several fluid-flow machines (1, 2, 3), which co-operate in a station, in parallel or serial operation for maintenance of at least one process magnitude predetermined by the station and common to all flow machines, wherein each flow machine forms together with the driving drive engines (4, 5, 6) a machine unit with which a machine regulator (28, 29, 30) is associated, characterised in that the predetermined, common process magnitude is delivered only directly to each of the machine regulators (28, 29, 30) and that this predetermined, common process magnitude is regulated out exclusively by way of the machine regulators (28, 29, 30) associated with the respective machine unit.
  2. Method according to claim 1, characterised in that the end pressure of the compressors is used as process magnitude.
  3. Method according to claim 1, characterised in that the throughflow through the compressors is used as process magnitude.
  4. Method according to claim 1, characterised in that the induction pressure of the compressors is used as process magnitude.
  5. Method according to claim 1, characterised in that the pressure ratio of the compressors is used as process magnitude.
  6. Method according to claim 1, characterised in that the load distribution in parallel operation is used as process magnitude.
  7. Method according to claim 1, characterised in that the load distribution in serial operation is used as process magnitude.
  8. Method according to claim 1, characterised in that the power of the turbines serving as drive engines is used as process magnitude.
  9. Method according to claim 1, characterised in that the inlet pressure of the turbines serving as drive engines is used as process magnitude.
  10. Method according to claim 1, characterised in that the outlet pressure of the turbines serving as drive engines is used as process magnitude.
  11. Method according to claim 1, characterised in that the extraction pressure of the turbines serving as drive engines is used as process magnitude.
  12. Method according to claim 1, characterised in that the throughflow through a turbine serving as drive engine is used as process magnitude.
  13. Method according to claim 1, characterised in that the current of an electrical drive engine is used as process magnitude.
  14. Method according to one of claims 1 to 13, characterised in that several process magnitudes are combined within one station.
  15. Method according to claim 1, characterised in that the output magnitudes of the capacity regulators are disposed in the same ratio to one another in order to achieve uniform loading of all machines.
  16. Method according to claim 1, characterised in that the target values for the load distribution regulators are disposed in fixed ratio, but not in the same ratio, to one another in order to achieve a predetermined non-uniform loading of all machines.
  17. Method according to claim 1, characterised in that the factor by which the target values of the load distribution regulators deviate from one another is a function of a process magnitude in order to achieve a desired loading of all machines.
  18. Method according to claim 17, characterised in that the power of the turbine serving as drive engine is used as influencing process magnitude.
  19. Method according to claim 17, characterised in that the spacing of a process magnitude from a limit or a desired other optimisation algorithm is determined.
  20. Method according to claim 1, characterised in that the factor by which the target values of the load distribution regulators deviate from one another can be intentionally influenced in order to achieve a desired loading of all machines.
  21. Method according to claim 1, characterised in that target values and actual values are predetermined and measured in common for all machine units.
  22. Method according to claim 1, characterised in that target values and actual values are predetermined and measured individually for each machine unit.
  23. Method according to one of claims 1 to 14, characterised in that between the regulating differences of several process magnitudes one is selected and the remaining regulating differences, which are not needed, are switched to zero.
  24. Method according to one of claims 1 to 14, characterised in that between the regulating differences of several process magnitudes one is selected and the target value of one of the process magnitudes which is not selected is switched to the actual value.
  25. Method according to one of claims 1 to 14, characterised in that the regulating differences of all process magnitudes are switched to zero and the regulation is undertaken manually.
  26. Method according to claim 23, characterised in that in the case of use of a machine regulator with a proportional component and an integral component the regulation is undertaken manually in such a manner that the manual intervention acts only on the integral component.
  27. Method according to one of claims 1 to 14, characterised in that the regulating difference of the machine regulators of the machine units, which are operated at the upper power limit, is made zero and that the actually effective regulating difference is added to the regulating difference of the other machine units.
  28. Method according to one of claims 1 to 25, characterised in that the regulating difference is switched by way of an extreme selection.
  29. Method according to one of claims 1 to 26, characterised in that the regulating differences are, for limitations, switched from maximum values to the minimum selection and that the regulating differences for a minimum limit act on a maximum selection.
  30. Method according to one of claims 1 to 26, characterised in that the regulating differences for different process magnitudes are multiplied by different amplification factors.
  31. Method according to one of claims 1 to 28, characterised in that the reset time of the regulators is individually adapted in the manner that it is ascertained from a comparison of the individual inputs of the maximum and minimum selection with the output which process magnitude is the leading one, that from the setting of the changeover switches of the regulators for the process magnitudes it is ascertained which regulator is in operation and that by way of a selection matrix it is determined in which regulator combination which reset time shall be effective.
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