KR20000015873A - 원심 압축기에서의 서지 발생 검출방법 - Google Patents

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멩 정 칸
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로날드 지. 헬러
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Abstract

본 발명은 원심 압축기(12, 14)에서 작동유체의 서지를 제어하는 방법에 관한 것으로서, 이러한 방법에 따르면 제 1 및 제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 연산하는 단계와, 연산된 제 1 및 제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 제 1 및 제 2 압축기 작동변수에 대한 기준 설정값과 비교하는 단계와, 만일 연산된 시간변화율이 각각의 설정값 변화율보다 크거나 동일할 경우 서지 상태를 피하기 위해 입구 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 변화시키는 단계에 의해 서지가 검출된다. 본 발명의 실시예에 따라, 서지 상태가 존재하는지의 여부를 결정하기 위해 방출압력(56)과 주 구동기(18)에 의해 유도된 전류(60)의 변화가 연산되어 기준 설정값과 비교된다. 본 발명의 다른 실시예에 따르면, 서지 상태의 존재는 방출압력(56)과 방출온도(58)를 연산하고 이를 기준 설정값과 비교하므로써 결정된다.

Description

원심 압축기에서의 서지 발생 검출방법
서지는 압축기를 통과하는 유체 흐름율이 갑작스럽게 감소할 때 발생되는 원심력에서의 불필요한 현상이다. 흐름율이 최소한의 요구흐름율 이하로 감소될 때, 유체는 압축기 방출포트에 수집되며, 유체가 수집됨에 따라 압축기 방출포트에서의 유체 압력은 서지가 발생될 때까지 증가된다. 서지의 발생중, 유체 흐름의 방향은 역전되며, 축적된 유체는 압축기로 역류된다.
서지는 여러 가지 이유로 해서 바람직스럽지 않다. 압축기 서지는 압축기내에 불안정한 유체 흐름을 생성하고 소음을 크게 하며, 압축기에 의해 발생된 열량을 증가시킨다. 때때로, 이러한 서지는 압축기 부품에 손상을 가하기도 한다.
이러한 서지를 피하는 방법중 한가지는 압축기 입구를 통과하는 유체 흐름율을 증가시키는 것이다. 압축기 입구를 통과하는 유체 흐름율을 증가시키므로써 서지는 회피될 수 있지만, 이러한 압축기 작동에 대한 증가된 용량은 압축기 작동 비용에 악영향을 미친다.
입구 흐름율을 증가시켜 압축기 효율을 만족시키기 위한 다른 대안으로서, 서지의 발생을 피하기 위한 기계적 수단이 강구되었다. 서지 발생을 피하기 위한 종래의 기계적 수단중 한가지는 스위치 튜브나 하우징에 위치된 기계적 차동압력 스위치이다. 이러한 공지의 압력편차 스위치는 하우징에 위치된 한쌍의 이격된 접점을 포함한다. 스위치 하우징 단부 사이에서의 압력 편차는 서지의 발생을 표시하는 압력 레벨이며, 이러한 압력 편차는 접점을 폐쇄시켜 압축기 작동자에게 현재의 서지 상태를 표시하게 된다. 압축기가 서지될 때, 밸브가 개방되어 압축기를 통과하는 유체 흐름이 조정되므로써 압축기가 서지로부터 벗어나게 된다.
압축기 작동자는 공지의 압력편차 스위치로 접점 사이의 간극을 정밀하게 설정하는 것이 어렵다. 또한, 접점의 민감도는 오버타임을 감소시킨다. 더구나, 이러한 편차스위치와 기타 다른 기계식 서지 검출 수단이라고 해서 서지가 일단 검출된 후에는 압축기가 깊은 서지에 빠지는 것을 언제나 방지할 수 있는 있는 것은 아니다.
상술한 바에 따르면, 현존의 장치와 방법에는 상당한 단점이 따르고 있음을 알 수 있다. 따라서, 상술한 단점을 적어도 하나이상 극복하기 위한 대안을 제공할 필요가 있다. 압축기 손상을 방지하기 위해, 압축기가 서지 상태로부터 벗어나기 위한 신뢰성이 양호한 방법을 제공하는 것이 중요하다. 따라서, 하기에 서술되는 특징들을 포함한 적절한 대안책이 제공될 것이다.
본 발명은 원심력에 관한 것으로서, 특히 방전 압력의 측정된 방전 변화율과 모터 전류에 기초하여 전기 모터에 의해 구동된 원심력에서 서지 발생을 전기적으로 검출하기 위한 방법에 관한 것이다.
도 1 은 본 발명의 방법에 따라 압축기에서의 서지 상태를 검출하는 제어기를 포함하는 압축기 시스템을 개략적으로 도시한 도면.
도 2 는 방출압력 변화율이 압축 유체의 방출온도 변화율과 조합되었을 때 압축기 방출압력의 변화율을 연산하므로써 서지 상태가 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한 제어기 소프트웨어 로직의 흐름도.
도 3 은 압축 유체의 방출온도 변화율을 연산하므로써 서지 상태가 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한 제어기 소프트웨어 로직의 흐름도.
도 4 는 주 구동기(prime mover)에 의해 인출된 전류와 방출압력의 변화율을 연산하므로써 서지 상태가 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한 제어기 소프트웨어 로직의 흐름도.
도 5 는 모터 전류와 방출온도와 방출압력의 아날로그 신호 대 시간을 도시한 도면.
도 6 은 도 5 의 아날로그 신호의 시간 변화율 대 시간을 도시한 도면.
본 발명의 특징에 따르면, 이러한 방법은 입구 밸브와, 상기 입구 밸브로 유체를 흐르게 하기 위한 적어도 하나의 제어기 수단이 설치된 압축기에서 서지를 검출하는 방법을 제공하므로써 달성될 수 있는데, 상기 방법은 제 1 및 제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 연산하는 단계와, 연산된 제 1 및 제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 제 1 및 제 2 압축기 작동변수에 대한 기준 설정값과 비교하는 단계와, 만일 연산된 시간변화율이 각각의 설정값 변화율보다 크거나 동일할 경우 서지 상태를 피하기 위해 입구 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 변화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 기타 다른 목적과 특징 및 장점은 첨부된 도면을 참조한 하기의 상세한 설명에 의해 보다 명확하게 이해될 것이다.
도면에 있어서 동일한 구성요소에는 동일한 도면부호가 부여되었으며, 도 1 은 압축기(11)를 포함하는 공압 시스템(10)을 개략적으로 도시하고 있다.
압축기는 제 1 압축 스테이지(12)와 제 2 압축 스테이지(14)를 갖는 2스테이지형 원심 압축기이다. 압축기 압축 스테이지는 회전에 의해 유체를 압축하는 회전 임펠러(도시않음)를 포함한다. 상기 압축 스테이지는 본 기술분야에 널리 공지된 종래의 디자인을 갖는다. 압축 스테이지(12, 14)는 주 구동기(18)에 의해 회전 구동되는 기어 시스템(16)에 의해 구동된다. 상기 기어 시스템은 "불 기어(bull gear)"로 언급된다. 서술 목적상, 상기 "주 구동기"는 내연기관을 포함하는 압축기(11)를 구동시키는데 사용될 수 있는 장치를 의미하지만, 특히 전기 모터에는 한정되지 않는다. 양호한 실시예에 있어서, 상기 주 구동기는 전기구동되는 3상 유도모터이다.
압축 시스템(10)은 100 내지 10,000 마력 범위에서 원심 압축기를 제어하여 5 내지 500 lb/inch2의 압력으로 350 내지 100,000 ft3/m을 생산하기 위한 것이다.
상기 압축기(11)는 입구(20)와 방출포트(21)를 부가로 포함한다. 상기 입구(20)를 통해 유입되는 공기의 체적은 입구 도관(24)의 길이를 따라 위치된 입구 밸브(22)에 의해 변화된다. 입구의 각각의 위치 변화는 마이크로프로세서에 기초한 전자 제어기(100)에 의해 차례대로 작동되는 밸브 제어부(26)에 의해 실시된다. 상기 제어기는 하기에 상세히 서술될 것이다. 밸브 제어부는 제어기(100)에 관한 신호를 수신하며, 입구 밸브(22)에 관한 신호를 전송한다.
입구 필터(30)도 입구 도관(24)을 따라 배치되며, 압축되지 않은 입구 공기 흐름에서 미립자나 기타 불필요한 입자들을 여과하는 역할을 한다.
중간냉각기(32)와 습기 분리기(34)는 제 1 압축 스테이지(12)의 방출포트(36)와 제 2 압축 스테이지(14)의 입구(38)에 연결된다. 상기 중간냉각기와 습기 분리기는 압축유체가 제 2 압축 스테이지(14)에서 부가로 압축되기 전에 압축유체를 냉각하여 물과 같은 습기를 제거한다.
최종 냉각기(42)와 건조기(44)는 도 1 에 개략적으로 도시된 바와 같이 방출도관(40)을 따라 연결된다. 상기 최종 냉각기와 건조기는 제 2 압축 스테이지와 관련된 압축유체 수용부에 위치되며, 고온의 압축유체를 냉각하여 이들이 예를 들어 공압식 작동기구와 같은 곳으로 흐르기 전에 이들로부터 습기를 제거한다. 상기 중간냉각기와 최종냉각기와 건조기는 본 기술분야에 널리 공지된 종래의 디자인을 갖는다.
복귀 도관(50)은 입구와 방출도관(24)을 연결하며, 복귀 도관에 연결된 바이패스 밸브(52)를 포함한다. 상기 바이패스 밸브는 제 2 압축 스테이지로부터 방출된 후 압축기 입구(20)로 흘러 압축되지 않은 주변의 입구공기와 혼합되는 압축공기의 체적을 변화시키기 위해 압축기(11)의 작동중 재위치된다. 바이패스 밸브 제어기(54)는 제어기(100)에 관련된 신호를 수신하여, 바이패브 밸브(52)에 관한 신호를 전송한다.
제 1 센서(56)와 제 2 센서(58)는 방출도관(40)을 통해 방출포트(21)로 흐르는 압축공기의 방출압력과 방출온도를 측정한다. 상기 제 1 센서와 제 2 센서는 제어기(100)에 관한 신호를 전송하며, 상기 센서는 압축기가 서지 상태에 돌입하고 있는지의 여부를 결정하기 위해 본 발명에 따라 제어기에 의해 처리된 전기 아날로그형 신호를 제공한다. 센서에 의해 발생된 아날로그 신호의 예가 도 5 에 도시되어 있다.
제 3 센서(60)는 모터(18)에 의해 유도된 전류를 검출한다. 모터 전류를 표시하는 신호는 신호를 처리하는 제어기로 전송된다. 상기 신호는 아날로그형 신호로서, 도 5 에서 시간에 대해 유도된 앰프로 도시되어 있다.
하기에 마이크로프로세서에 기초한 제어기(100)와 서지 상태의 발생을 결정하기 위한 제어기 로직에 대해 서술될 것이다.
제어기 소프트웨어 로직은 마이크로콘트롤러 메모리에 저장되며, 방출온도와 방출압력 및 모터 전류의 변화율에 대한 연산과 비교 로직의 변화율로 구성되어 있다. 제어기 소프트웨어 로직은 도 2 내지 도 4 에 개략적으로 도시되어 있다.
도 2 는 방출압력 변화율이 압력유체의 방출온도 변화율과 조합되었을 때, 서지 상태가 압축기 방출압력 변화율을 연산하므로써 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한, 제어기 소프트웨어 로직(200)의 흐름도이다.
도 3 은 서지 상태가 압축유체의 방출온도 변화율을 연산하여 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한, 제어기 소프트웨어 로직(300)의 흐름도이다.
도 4 는 서지 상태가 주 구동기에 의해 유도된 전류와 방출압력을 연산하여 제공되었는지의 여부를 결정하기 위한, 제어기 소프트웨어 로직(400)의 흐름도이다.
방출압력과 모터 전류의 시간변화율의 연산에 의한 서지 검출
도 1 내지 도 4 에는 이에 대한 것이 서술되어 있다. 전기 모터(18)에 의해 구동되는 압축기(11)에 있어서, 서지는 모터 전류와 방출압력의 시간변화율의 크기를 연산하고 연산된 값을 기준 설정값과 비교하므로써 검출된다. 이러한 시간변화율들이 그 각각의 기준 설정값보다 크거나 동일할 때, 압축기는 서지 상태에 있게 된다. 도 4 에 도시된 방법은 주 구동기가 전기 모터일 때 서지를 검출하기 위해 사용된다.
도 4 에서 도면부호 400 으로 도시된 소프트웨어 로직은 제어기(100)에 의해 설정 간격인 120 msec 로 실행된다. 로직(400)은 제어기에 이해 실행되는 압축기 제어 시컨스의 일부로서 실행된다. 압축기 제어 시컨스에서의 기타 다른 단계는 본 발명의 일부를 구성하지 않는다.
도 4 의 단계(402)에 있어서, 변수(종전 전류, 전류 비율, 종전 압력, 압력 비율)는 제로에서 시작되며, 서지는 "아니오"로 시작된다. 상기 변수(종전 압력, 종전 전류)는 방출압력과 유도된 모터전류의 종전값을 나타낸다. 변수(압력 비율, 전류 비율)는 방출압력과 모터 전류의 변화율을 나타낸다. 서지는 서지 상태의 존재를 표시하며, 처음에는 "아니오"로 설정되어 서지 상태가 존재하지 않음을 나타낸다.
단계(404)에서는 제어 루프 타이머가 시작된다. 상기 제어 루프 타이머는 상술한 바와 같은 압축기 제어 시컨스를 완전히 실행시키는데 걸리는 시간을 측정한다.
단계(406)에서, 센서(60)에 의해 검출된 모터 전류값과 센서(56)에 의해 검출된 방출압력값은 제어기 아날로그 입력 채널로부터 얻을 수 있다.
로직 단계(408-414)는 연산 단계이다. 단계(408)에 있어서, 압력 비율은 검출된 방출압력을 종전 압력으로부터 추출하므로써 연산된다. 단계(410)에서, 종전 압력은 센서(56)에 의해 현재 검출된 방출압력과 동일하게 설정된다. 단계(412)에서, 전류 비율은 검출된 유도 전류값을 종전 전류로부터 추출하므로써 연산된다. 단계(414)에서, 종전 전류는 센서(60)에 의해 측정된 전류값과 동일하게 설정된다.
단계(416)에 있어서, 만일 전류 비율의 값이 전류에 대한 기준 설정변화율보다 크거나 동일하고 압력 비율의 값이 방출압력의 기준 설정변화율보다 크다면, 압축기는 서지 상태에 있게 되며, 서지값은 진실(TRUE)값으로 되어 단계(422, 424)에서 입구 밸브로의 공기 흐름 공급이 실행된다. 이러한 방법에 따라, 만일 방출압력과 유도된 전류의 강하가 있게 되면, 압축기는 서지 상태가 된다.
단계(424)에서, 입구 밸브로의 공기 흐름 변화는, 신호를 바이패스 밸브 제어기(54)와 입구 밸브 제어기(26)에 전송하여 바이패스 밸브를 개방하고 입구 밸브를 무하중 위치로 전환시키므로써 이루어진다. 이러한 방법에 의해, 서지 상태가 종료된다.
공압시스템 바이패스 밸브 커넥터(50)는 입구 밸브(22)에 연결되는 것이 아니라 대기에 연결된다. 이 경우, 바이패브 밸브가 개방될 때, 압축유체는 대기로 방출된다.
단계(416)에서, 만일 주 구동기에 의해 유도된 전류 변화율이나 방출압력 변화율이 기준 설정값보다 크거나 동일하다면, 서지는 단계(418, 420)에서 "아니오"로 설정되며, 로직 루틴은 압축기 제어 시컨스의 완료시 제어 루프 타이머가 종료될 때까지 정지된다.
방출압력과 모터 전류의 기준 설정값은, 전자기 신호에서 유도된 소음에 의한 변화율이 실제 서지에 의한 변화율과 구별될 수 있도록 큰 값으로 설정될 수 있다.
방출압력과 방출온도의 시간변화율의 연산에 의한 서지 검출
하기에 방출압력과 방출온도의 시간변화율의 연산에 의한 서지를 검출하는 방법이 서술될 것이다. 이러한 방법은 도 2 및 도 3 에 도시된 소프트웨어 로직 흐름도에 의해 제공된다. 하기에 서술되는 방법은 압축기 주 구동기가 전기 모터가 아닌 공압시스템에서의 서지를 검출하는데 사용된다.
압축기 방출압력과 방출온도의 시간변화율이 서지 상태를 결정하기 위해 조합될 때, 먼저 방출압력의 변화율이 연산되고, 만일 방출압력에 대한 변화율이 설정된 기준 변화율값보다 크거나 동일한 경우 제어기(100)는 방출온도의 시간변화율을 연산하기 위해 소프트웨어 로직(300)을 실행한다.
루틴(200)은 상술한 압축기 제어 시컨스의 실행중 매번 120 msec 로 실행된다. 도 2 의 흐름도에서 압축기 방출압력의 변화율을 연산하기 위해 먼저 단계(202)에 있어서, 변수(종전 압력, 압력 비율, 서지)는 0, 0, "아니오"로 각각 설정되며, 서지는 상술한 루틴(400)에서와 동일하다.
단계(204)에서, 제어 루프 타이머가 시작된다. 단계(206)에서, 제 1 압력센서(56)에 의해 검출된 방출압력은 제어기(100)에 의해 얻어지며, 방출압력의 새로운 변화율을 얻기 위해 종전 압력의 값에서 공제(控除)된다. 압력 비율은 종전 압력과 검출된 방출압력 사이의 편차와 동일하다[단계(208) 참조]. 그후, 종전 압력은 단계(210)에서 검출된 방출압력값과 동일하게 설정된다.
결정 블럭(212)에 있어서, 만일 방출압력의 변화율이 방출압력의 기준 설정변화율값보다 크거나 동일하다면, 소프트웨어(200)는 단계(214)에서 서지 검출 타이머를 작동시키고, 단계(216)에서 소프트웨어 루틴(300)을 실행시킨다. 이러한 루틴은 루틴(300)의 단계(306)로 진행된다.
만일 방출압력 변화율이 기준 설정변화율보다 작다면, 서지는 단계(218)에서 "아니오"로 설정되며, 로직 루틴은 제어 루프 타이머가 단계(204)로 복귀하여 루틴(200)을 실행하기 전에 종료되는 것을 기다린다.
단계(212)에 있어서, 만일 허용가능한 방출압력 변화율이 동일하거나 초과할 경우, 소프트웨어 로직 루틴(200)은 소프트웨어 로직 루틴(300)을 실행시켜 방출된 압축유체의 온도 변화율을 연산한다.
루틴(200)의 단계(202)에서, 변수(종전 온도, 온도 비율, 총합 온도)는 모두 0 으로 설정된다. 종전 온도는 종전에 검출된 방출온도값을 표시하며, 온도 비율은 방출온도의 변화율을 표시하며, 총합 온도는 현재 실행된 로직 루틴(300)의 루프에 대한 변화율의 총합을 표시한다.
단계(306)에서, 온도 센서(58)에 의해 검출된 방출된 압축유체의 온도는 제어기 아날로그 입력 채널로부터 얻어지며, 단계(308, 310, 312)에서, 온도 비율은 종전 온도와 검출된 방출온도 사이의 편차와 동일하게 설정되고, 종전 온도는 검출된 방출온도와 동일하게 설정되며, 총합 온도는 총합 온도와 온도 비율의 총합과 동일하게 설정된다.
공지된 온도 센서의 상당히 느린 응답시간으로 인하여, 온도변화율은 방출압력이 분석되는 시간 주기보다 긴 시간 주기로 분석된다. 예를 들어 4개의 고정된 제어 루프수가 선택될 수도 있으며, 제어 루프수 내에서의 변화율은 방출온도에 대한 전체 변화율로 축적된다. 따라서, 보다 큰 온도 상승을 얻을 수 있으므로, 소음에 기인한 그릇된 서지 표시가 제거될 수 있다.
단계(314)에 있어서, 만일 총합 온도의 값이 방출온도의 기준 변화율값보다 작다면, 압축기는 서지 상태에 있지 않으며, 서지는 단계(316)에서 "아니오"와 동일하게 설정되며, 만일 서지 검출 타이머가 결정 단계(318)에서 종료하지 않는 것으로 결정된다면 로직 루틴은 제어 루프 타이머가 단계(319)에서 종료되어 단계(304)로 복귀되어 로직 루틴(300)을 재실행시켜서 상술한 바와 같은 방법으로 방출온도의 또 다른 변화율을 얻는다.
단계(318)에서, 만일 서지 검출 타이머가 종료되었다면, 총합 온도는 0 과 동일하게 설정되며, 루틴은 루틴(200)의 단계(218)로 복귀된다[단계(320, 323) 참조].
만일 단계(314)에서 총합 온도가 방출온도 설정 변화율보다 크거나 동일하다면, 서지는 단계(322)에서 진실(TRUE)로 설정된다. 이어서 단계(324)에서, 서지 검출 타이머가 소거되며, 제어기는 단계(326)에서 공기 흐름을 입구로 변화시킨다. 상기 제어기는 신호를 밸브의 위치를 변화시키기 위해 입구 밸브(22)와 바이패스 밸브(54)로 전송하여 입구 공기 공급을 변화시키고 서지 상태를 피한다. 바이패스 밸브 제어부(54)에 전송된 신호는 바이패스 밸브(52)를 완전히 개방시키며, 입구 밸브 제어부(26)로 전송된 신호는 입구 밸브를 압축기 무부하 위치로 개방시킨다.
상술한 바와 같이, 바이패스는 입구 밸브로 방출되는 것이 아니라 대기로 직접 방출된다.
상술한 방법에 따르면, 만일 방출압력이 온도 상승을 수반하면서 압력강하될 경우에는, 서지 상태가 존재하게 된다. 서지의 발생을 결정하는 2개의 변수를 조합하므로써, 그릇된 서지 표시를 방지할 수 있다.
방출된 압축유체의 온도 변화율을 결정하기 보다는, 서지 상태가 존재하는지의 여부를 결정하기 위해, 스테이지(12, 14) 사이를 흐르는 유체의 스테이지 온도 변화율이나 임펠러 확산기에서의 유체 변화율은 방출압력의 변화율과 조합될 수 있다.
본 발명의 목적은 유체가 0 으로 강하되어 역전되는 유체 역전의 서지 현상에 직접 접근하므로써 서지를 검출하는 것이다. 이것은 압축기를 통과하는 질량에서 파생된 시간을 사용하므로써 달성될 수 있다. 일부 압축기는 흐름 측정장치를 구비하고 있지만, 이러한 장치는매우 고가이기 때문에 대부분은 그렇지 못하다. 따라서, 압축기 전체 마력에 관련된 유체 질량 흐름율과 이상적인 수두 방정식을 사용하여 보다 저렴한 대안이 제안되고 있다. 이것은 베어링과 기어 동력손실과 같은 압축기 시스템내의 기계적 손실을 무시한다.
상기 방정식은 다음과 같다.
유도 모터의 전체 축 동력은 다음과 같다.
상기 두 방정식을 조합하여 질량 흐름률을 계산하고 이어서 시간에 대해 미분하면 질량 흐름율의 시간 변화율에 대한 일반적인 식을 얻을 수 있다. 이러한 식은 서지의 존재 여부나 결격 여부를 특정화하도록 이미 설정된 한계치와 비교된다.
상기 A, B, C, D 는 가스 입구온도(T1), 입구 압력(P1), 방출압력(P2), 모터 전류(i)와 같은 간단한 시스템 변수이다.
방출압력과 방출온도와 모터 전류의 변화율을 연산하는 본 발명은 간접적으로는 압축기의 질량 흐름율을 특정하므로, 서지의 존재나 결여를 정확하게 측정할 수 있는 수단이 된다.
따라서, 전류에서의 변화를 측정하므로써, 방출압력과 방출온도와 서지 상태가 효과적으로 결정될 수 있다.
본 발명은 양호한 실시예를 참조로 서술되었지만, 변형가능하며 따라서 서술된 상세한 설명에 한정되지 않으며 하기 청구범위의 범주내에 속하는 수정과 변경이 가능하다.

Claims (6)

  1. 입구 밸브와, 상기 입구 밸브로 유체를 흐르게 하기 위한 적어도 하나의 수단을 갖는 압축기에서의 서지 검출방법에 있어서,
    제 1 압축기 작동변수의 시간 변화율을 연산하는 단계와,
    연산된 제 1 압축기 작동변수의 시간 변화율을 제 1 압축기 작동변수의 허용가능한 설정값과 비교하는 단계와,
    제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 연산하는 단계와,
    연산된 제 2 압축기 작동변수의 시간 변화율을 제 2 압축기 작동변수의 허용가능한 설정값과 비교하는 단계와,
    만일 연산된 시간변화율이 각각의 설정값 변화율보다 크거나 동일할 경우 서지 상태를 피하기 위해 입구 밸브를 통과하는 유체의 흐름을 변화시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 제 1 압축기 작동 변수는 방출압력이며, 제 2 압축기 작동 변수는 압축기 주 구동기에서 유도된 전류인 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 제 1 압축기 작동 변수는 방출압력이며, 제 2 압축기 작동 변수는 방출 온도인 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 바이패스 밸브를 개방하여 입구 밸브를 압축기 무부하 위치로 재위치시키도록 신호를 바이패스 제어기와 입구 밸브 제어기에 전송하는 단계를 부가로 포함하며, 상기 압축기는 입구 밸브 제어기와 바이패스 밸브와 바이패스 밸브 제어기를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
  5. 유체를 압축하고 압축된 유체를 관련의 방출압력으로 방출하기 위해 전기 모터에 의해 구동되는 원심 압축기에서 서지의 발생을 검출하는 방법에 있어서,
    압축기 방출압력의 변화율을 연산하는 단계와,
    상기 연산된 압축기 방출압력의 변화율과 압축기 방출압력의 허용가능한 변화율을 비교하는 단계와,
    모터에 의해 유도된 전류 변화율을 연산하는 단계와,
    상기 연산된 유도 전류 변화율과 허용가능한 유도 전류 변화율을 비교하는 단계와,
    모터 전류 변화율과 압축기 방출압력 변화율이 허용가능한 변화율을 벗어났을 경우 압축기를 작동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 압축기 작동 단게는 입구 밸브에 공급되는 유체의 체적을 변화시키는 단계로 구성되어 있으며, 상기 압축기는 입구 밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 서지 검출방법.
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Families Citing this family (82)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4705732B2 (ja) * 2000-05-25 2011-06-22 本田技研工業株式会社 航空機用ガスタービン・エンジンのサージ検出装置
US6718272B1 (en) * 2000-11-01 2004-04-06 Eni Technology Inc. Fast transient protection for RF plasma generator
US6503048B1 (en) * 2001-08-27 2003-01-07 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for estimating flow in compressors with sidestreams
US6981838B2 (en) 2002-02-26 2006-01-03 Southern Gas Association Gas Machinery Reserach Council Method and apparatus for detecting the occurrence of surge in a centrifugal compressor
US6908289B2 (en) * 2002-05-31 2005-06-21 Hydro-Aire, Inc. Fuel pump with automatic shutoff
US7069734B2 (en) * 2003-04-17 2006-07-04 Aaf-Mcquay Inc. Methods for detecting surge in centrifugal compressors
CN100386528C (zh) * 2003-09-27 2008-05-07 宝钢集团上海第一钢铁有限公司 透平压缩机防喘振预报警方法
US8540493B2 (en) 2003-12-08 2013-09-24 Sta-Rite Industries, Llc Pump control system and method
US20110002792A1 (en) * 2004-04-09 2011-01-06 Bartos Ronald P Controller for a motor and a method of controlling the motor
US8177520B2 (en) * 2004-04-09 2012-05-15 Regal Beloit Epc Inc. Controller for a motor and a method of controlling the motor
US8133034B2 (en) 2004-04-09 2012-03-13 Regal Beloit Epc Inc. Controller for a motor and a method of controlling the motor
US20080095639A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 A.O. Smith Corporation Controller for a motor and a method of controlling the motor
US7412842B2 (en) 2004-04-27 2008-08-19 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor diagnostic and protection system
US7275377B2 (en) 2004-08-11 2007-10-02 Lawrence Kates Method and apparatus for monitoring refrigerant-cycle systems
US8469675B2 (en) 2004-08-26 2013-06-25 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Priming protection
US7854597B2 (en) 2004-08-26 2010-12-21 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Pumping system with two way communication
US7686589B2 (en) 2004-08-26 2010-03-30 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Pumping system with power optimization
US7845913B2 (en) 2004-08-26 2010-12-07 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Flow control
US8602745B2 (en) 2004-08-26 2013-12-10 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Anti-entrapment and anti-dead head function
US7874808B2 (en) 2004-08-26 2011-01-25 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Variable speed pumping system and method
US8480373B2 (en) 2004-08-26 2013-07-09 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Filter loading
US8019479B2 (en) 2004-08-26 2011-09-13 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Control algorithm of variable speed pumping system
US8281425B2 (en) 2004-11-01 2012-10-09 Cohen Joseph D Load sensor safety vacuum release system
CN100417818C (zh) * 2004-12-06 2008-09-10 三菱重工业株式会社 涡轮冷冻机
US7293954B2 (en) * 2004-12-30 2007-11-13 Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. Centrifugal compressor for turbo chiller, turbo chiller, and control method therefor
US20060222533A1 (en) * 2005-04-01 2006-10-05 The Cleveland Clinic Foundation Portable blood pumping system
EP1979615A4 (en) * 2006-02-01 2011-03-30 Ingersoll Rand Co SYSTEM AND METHOD FOR CONTROLLING AN AIR FLOW COMPRESSOR
JP4775097B2 (ja) * 2006-04-25 2011-09-21 トヨタ自動車株式会社 遠心式圧縮機を備える内燃機関の制御装置
US7931447B2 (en) 2006-06-29 2011-04-26 Hayward Industries, Inc. Drain safety and pump control device
US8590325B2 (en) 2006-07-19 2013-11-26 Emerson Climate Technologies, Inc. Protection and diagnostic module for a refrigeration system
US20080034753A1 (en) * 2006-08-15 2008-02-14 Anthony Holmes Furman Turbocharger Systems and Methods for Operating the Same
US20080216494A1 (en) 2006-09-07 2008-09-11 Pham Hung M Compressor data module
US7690897B2 (en) * 2006-10-13 2010-04-06 A.O. Smith Corporation Controller for a motor and a method of controlling the motor
US20080095638A1 (en) * 2006-10-13 2008-04-24 A.O. Smith Corporation Controller for a motor and a method of controlling the motor
US20090037142A1 (en) 2007-07-30 2009-02-05 Lawrence Kates Portable method and apparatus for monitoring refrigerant-cycle systems
GB0716329D0 (en) * 2007-08-21 2007-10-03 Compair Uk Ltd Improvements in compressors control
US8393169B2 (en) 2007-09-19 2013-03-12 Emerson Climate Technologies, Inc. Refrigeration monitoring system and method
DK2042743T3 (en) 2007-09-27 2015-01-26 Abb Research Ltd Gas compression system and method for controlling a gas compression system
US9140728B2 (en) 2007-11-02 2015-09-22 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor sensor module
US8160827B2 (en) 2007-11-02 2012-04-17 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor sensor module
WO2010039580A1 (en) 2008-10-01 2010-04-08 A.O. Smith Corporation Controller for a motor and a method of controlling the motor
ES2773888T3 (es) 2008-10-06 2020-07-15 Danfoss Low Power Drives Método para operar un sistema de seguridad de liberación de vacío
US8311684B2 (en) * 2008-12-17 2012-11-13 Pratt & Whitney Canada Corp. Output flow control in load compressor
WO2010105765A1 (de) * 2009-03-17 2010-09-23 Linde Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur tieftemperaturzerlegung von luft
US9556874B2 (en) 2009-06-09 2017-01-31 Pentair Flow Technologies, Llc Method of controlling a pump and motor
JP5544864B2 (ja) * 2009-12-18 2014-07-09 東京電力株式会社 空気圧縮機の監視装置
EP2526300B1 (en) 2010-02-25 2020-04-22 Hayward Industries, Inc. Universal mount for a variable speed pump drive user interface
NO333438B1 (no) 2010-07-14 2013-06-03 Statoil Asa Fremgangsmate og apparat for sammensetningsbasert kompressorkontroll og ytelsesovervaking.
IT1402481B1 (it) 2010-10-27 2013-09-13 Nuovo Pignone Spa Metodo e dispositivo che effettua una compensazione del tempo morto di anti-pompaggio basata su modello
US9243413B2 (en) 2010-12-08 2016-01-26 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Discharge vacuum relief valve for safety vacuum release system
CA2934860C (en) 2011-02-28 2018-07-31 Emerson Electric Co. Residential solutions hvac monitoring and diagnosis
CN103635697B (zh) 2011-06-30 2016-08-17 开利公司 压缩机喘振检测
JP5871157B2 (ja) * 2011-10-03 2016-03-01 株式会社Ihi 遠心圧縮設備のサージング防止方法
ES2640280T3 (es) 2011-11-01 2017-11-02 Pentair Water Pool And Spa, Inc. Sistema y método de bloqueo de flujo
US20130167810A1 (en) 2011-12-28 2013-07-04 Caterpillar Inc. System and method for controlling pressure ratio of a compressor
US8964338B2 (en) 2012-01-11 2015-02-24 Emerson Climate Technologies, Inc. System and method for compressor motor protection
KR101858643B1 (ko) * 2012-03-23 2018-05-16 한화테크윈 주식회사 서지 방지를 위한 압축기 시스템 제어방법 및 압축기 시스템
US9480177B2 (en) 2012-07-27 2016-10-25 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor protection module
US10371158B2 (en) 2012-08-17 2019-08-06 Dresser-Rand Company System and method for detecting stall or surge in radial compressors
US9310439B2 (en) 2012-09-25 2016-04-12 Emerson Climate Technologies, Inc. Compressor having a control and diagnostic module
US9885360B2 (en) 2012-10-25 2018-02-06 Pentair Flow Technologies, Llc Battery backup sump pump systems and methods
GB2524693B (en) 2013-01-25 2016-09-14 Trane Int Inc Methods and systems for detecting and recovering from control instability caused by impeller stall in a chiller system
US9803902B2 (en) 2013-03-15 2017-10-31 Emerson Climate Technologies, Inc. System for refrigerant charge verification using two condenser coil temperatures
CA2904734C (en) 2013-03-15 2018-01-02 Emerson Electric Co. Hvac system remote monitoring and diagnosis
WO2014143779A2 (en) 2013-03-15 2014-09-18 Hayward Industries, Inc Modular pool/spa control system
US9551504B2 (en) 2013-03-15 2017-01-24 Emerson Electric Co. HVAC system remote monitoring and diagnosis
CA2908362C (en) 2013-04-05 2018-01-16 Fadi M. Alsaleem Heat-pump system with refrigerant charge diagnostics
WO2014191051A1 (en) * 2013-05-31 2014-12-04 Abb Technology Ltd Detecting surge in a compression system
US9528913B2 (en) 2014-07-24 2016-12-27 General Electric Company Method and systems for detection of compressor surge
US9695831B2 (en) * 2015-07-02 2017-07-04 Woodward, Inc. Detection and counting of surge cycles in a compressor
US20170211285A1 (en) 2016-01-22 2017-07-27 Hayward Industries, Inc. Systems and Methods for Providing Network Connectivity and Remote Monitoring, Optimization, and Control of Pool/Spa Equipment
US11720085B2 (en) 2016-01-22 2023-08-08 Hayward Industries, Inc. Systems and methods for providing network connectivity and remote monitoring, optimization, and control of pool/spa equipment
RU2016112469A (ru) * 2016-04-01 2017-10-04 Фишер-Роузмаунт Системз, Инк. Способы и устройство для обнаружения и предотвращения помпажа компрессора
US10309297B2 (en) * 2016-06-23 2019-06-04 Ge Global Sourcing Llc Method and systems for a turbocharger
US10718337B2 (en) 2016-09-22 2020-07-21 Hayward Industries, Inc. Self-priming dedicated water feature pump
CN110821871A (zh) 2018-08-13 2020-02-21 开利公司 用于预测离心式制冷压缩机的喘振的系统和其方法以及空调机组
KR20220050573A (ko) * 2020-10-16 2022-04-25 엘지전자 주식회사 칠러 시스템 및 그 동작 방법
CN112556220A (zh) * 2020-12-07 2021-03-26 珠海格力电器股份有限公司 一种机组及其运行控制方法
US11428233B2 (en) * 2020-12-21 2022-08-30 Emerson Climate Technologies, Inc. Surge control systems and methods for dynamic compressors
US11994140B2 (en) * 2020-12-21 2024-05-28 Copeland Lp Surge control systems and methods for dynamic compressors
CN114754020B (zh) * 2022-04-18 2024-02-02 合肥通用机械研究院有限公司 基于进气噪声特性的压缩机喘振监控系统和监控方法
DE102022119944A1 (de) 2022-08-08 2024-02-08 Rolls-Royce Solutions GmbH Verfahren zum Betreiben einer einen Ladeluftverdichter aufweisenden Leistungserzeugungsvorrichtung, Steuervorrichtung zur Durchführung eines solchen Verfahrens und Leistungserzeugungsvorrichtung mit einer solchen Steuervorrichtung

Family Cites Families (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3876326A (en) * 1974-01-30 1975-04-08 Simmonds Precision Products Surge control system
US4137710A (en) * 1977-01-26 1979-02-06 United Technologies Corporation Surge detector for gas turbine engines
US4164034A (en) * 1977-09-14 1979-08-07 Sundstrand Corporation Compressor surge control with pressure rate of change control
US4164035A (en) * 1977-09-14 1979-08-07 Sundstrand Corporation Surge control for variable speed-variable geometry compressors
US4164033A (en) * 1977-09-14 1979-08-07 Sundstrand Corporation Compressor surge control with airflow measurement
JPS588956A (ja) * 1981-07-10 1983-01-19 株式会社システム・ホ−ムズ ヒ−トポンプ式冷暖房装置
US4464720A (en) * 1982-02-12 1984-08-07 The Babcock & Wilcox Company Centrifugal compressor surge control system
US4586870A (en) * 1984-05-11 1986-05-06 Elliott Turbomachinery Co., Inc. Method and apparatus for regulating power consumption while controlling surge in a centrifugal compressor
US4608833A (en) * 1984-12-24 1986-09-02 Borg-Warner Corporation Self-optimizing, capacity control system for inverter-driven centrifugal compressor based water chillers
US4581900A (en) * 1984-12-24 1986-04-15 Borg-Warner Corporation Method and apparatus for detecting surge in centrifugal compressors driven by electric motors
DE3544822A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-19 Gutehoffnungshuette Man Verfahren zur pumpgrenzregelung von turbokomporessoren
DE3544821A1 (de) * 1985-12-18 1987-06-19 Gutehoffnungshuette Man Verfahren zum regeln von turbokompressoren zur vermeidung des pumpens
US4686834A (en) * 1986-06-09 1987-08-18 American Standard Inc. Centrifugal compressor controller for minimizing power consumption while avoiding surge
DE3811232A1 (de) * 1988-04-02 1989-10-26 Gutehoffnungshuette Man Regelverfahren zum vermeiden des pumpens eines turboverdichters mittels bedarfsweisen abblasens
US4971516A (en) * 1988-05-04 1990-11-20 Exxon Research & Engineering Company Surge control in compressors
US4949276A (en) * 1988-10-26 1990-08-14 Compressor Controls Corp. Method and apparatus for preventing surge in a dynamic compressor
US5396779A (en) * 1990-09-14 1995-03-14 Nartron Corporation Environmental control system
US5195875A (en) * 1991-12-05 1993-03-23 Dresser-Rand Company Antisurge control system for compressors
US5306116A (en) * 1992-04-10 1994-04-26 Ingersoll-Rand Company Surge control and recovery for a centrifugal compressor
US5508943A (en) * 1994-04-07 1996-04-16 Compressor Controls Corporation Method and apparatus for measuring the distance of a turbocompressor's operating point to the surge limit interface
US5873257A (en) * 1996-08-01 1999-02-23 Smart Power Systems, Inc. System and method of preventing a surge condition in a vane-type compressor
US5819524A (en) * 1996-10-16 1998-10-13 Capstone Turbine Corporation Gaseous fuel compression and control system and method

Also Published As

Publication number Publication date
DE69708319D1 (de) 2001-12-20
US5971712A (en) 1999-10-26
WO1997044719A1 (en) 1997-11-27
US6213724B1 (en) 2001-04-10
JP2001501694A (ja) 2001-02-06
EP0939923A1 (en) 1999-09-08
EP0939923B1 (en) 2001-11-14
DE69708319T2 (de) 2002-08-22

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