RU1776886C - Система противопомпажного управлени компрессорной установкой - Google Patents

Abstract

Использование: управление компрессорными установками, в частности, нагнетател ми природного газа газоперекачивающих агрегатов. Сущность изобретени : система снабжена вторым задатчиком 18 линии запаса по помпажу и четвертым элементом 22 сравнени . Система также содержит последовательно соединенными датчик 8 перепада давлени  на входном сужающем устройстве компрессора , второй вычислитель 15 и 16 максимального сигнала. 1 з. п. ф-лы, 7 ил. у е vj vj ON 00 00 О Фиг Л

Description

Изобретение относитс  к области управлени  компрессорными установками, в частности, нагнетател ми природного газа газоперекачивающих агрегатов, снабженных газотурбинным приводом, и может быть использовано в газовой, нефтехимической и металлургической промышленности и в других отрасл х народного хоз йства.

Известна система противопомпажной защиты компрессорной установки (см. ав- торское свидетельство СССР № 808702, М. Кл. F 04 D 27/02, 1979 г.). содержаща  датчики перепада давлений на компрессоре и на входной защитной сетке компрессора, датчик расхода рабочего тела через компрес- сор, датчик частоты вращени  вала компрессора , сумматор, вычислитель, запоминающее устройство, регул торы плавного и релейного перепуска рабочего тела, св занные через логическое устройство с соответствующими ис- полнительными механизмами перепуска рабочего тела компрессора, а также блок автоматического регулировани  частоты вращени  привода компрессора, св занный с исполнительным механизмом подачи топли- ва в камеру сгорани , и кран аварийного останова привода. Полнота используемой информации о состо нии компрессорной установки и возможность распознавани  причины изменени  режима работы компрессора по- звол ют системе сформировать наиболее целесообразную команду управлени  установкой и тем самым повысить надежность защиты компрессора от помпажа.

Недостатком системы  вл етс  сниже- ние качества противопомпажного управлени , во-первых, из-за невозможности по структуре системы совместной работы регул тора частоты вращени  и регул тора плавного перепуска рабочего тела, особен- но необходимой в области предпомпажных режимов работы компрессора, а во-вторых, из-за неточного определени  величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу, так как при вычислении не учитываетс  изменение частоты вращени  вала компрессора, а изменение степени сжати  компрессора учитываетс  лишь косвенно по перепаду давлений рабочего тела на компрессоре. Кроме этого, недостатками системы  вл ютс  необходимость и сложность (при технической реализации) запоминани  параметров заданного режима работы компрессора , а также отсутствие защиты эле- ментов компрессорной установки от перегретого рабочего тела, возникающего вследствие длительного перепуска рабочего тела с линии нагнетани  компрессора в линию всасывани ,

В качестве прототипа за вл емой системы рассматриваетс  известна  система противопомпажной защиты компрессорной установки (см. авторское свидетелдьство СССР № 1222899, кл. F 04 D 27/02, 1984 г.), содержаща  датчики давлени  рабочего тела в линии всасывани  и в линии нагнетани  компрессора, снабженного входной защитной сеткой, датчик перепада давлений на защитной сетке, датчик и задатчик температуры рабочего тела в линии нагнетани  компрессора , элемент сравнени , делитель, регул торы плавного и релейного перепуска рабочего тела, клапаны аварийной отсечки топлива, плавного и релейного перепуска рабочего тела, а также последовательно соединенные датчик частоты вращени  вала компрессора, вычислитель, логическое устройство , регул тор частоты вращени  и топливный клапан.

Преимуществами системы по прототипу перед аналогом  вл ютс , во-первых, вычисление с высокой точностью величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпэжу за счет более точного определени  по измеренной частоте вращени  вала и вычисленной степени сжати  текущего режима работы компрессора , а во-вторых, осуществление защиты элементов компрессорной установки от перегретого при перепуске через ан- типом пажный контур рабочего тела компрессора. Эти преимущества позвол ют повысить не только надежность защиты компрессора от помпажа, но и надежность работы технологического оборудовани  компрессорной установки.

Основным недостатком системы по прототипу  вл етс  то, что достоверность и степень точности осуществл емого системой вычислени  величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу сильно завис т как от вида газодинамической характеристики компрессора (от диапазонов изменени  степени сжати , частоты вращени  вала, расхода рабочего тела), так и от типа возмущений, привод щих компрессор к неустойчивой работе (например, по причине изменени  нагрузки или изменени  частоты вращени  вала), Дл  точного определени  текущего режима работы компрессора любого класса и при любых возмущени х необходимо, как минимум, непрерывное измерение всех трех основных параметров, характеризующих положение рабочей точки на газодинамической характеристике компрессора: степени сжати , частоты вращени  вала и расхода рабочего тела через компрессор.

Недостатком системы по прототипу  вл етс  также сам алгоритм как раздельной, так и совместной работы регул тора частоты вращени  и регул торов плавного и релейного перепуска рабочего тела при противопомпажном управлении компрессорной установкой. Блокировки выходных сигналов регул тора плавного перепуска и входного корректирующего сигнала регул тора частоты вращени , осуществл емые в логическом устройстве по сигналу от регул тора частоты вращени  о снижении частоты вращени  вала компрессора, могут привести на близких к помпажу режимах работы установки при импульсном управлении клапанами и отсутствии запоминани  сформированных в логическом устройстве команд к неустойчивой работе системы по прототипу, когда в работу включаетс  то один регул тор , до другой (неустойчивость типа пульс- пара).

Цель изобретени  - повышение качества противопомпажного управлени  компрессорной установкой.

Указанна  цель достигаетс  тем, что известна  система противопомпажного управлени  компрессорной установкой с газотурбинным приводом, содержаща  датчики давлени  рабочего тела в линии всасывани  и в линии нагнетани  компрессора, снабженного входной защитной сеткой, датчик перепада давлений на защитной сетке , датчик и задатчик температуры рабочего тела в линии нагнетани  компрессора, первый элемент сравнени , логическое устройство , топливный клапан, клапаны аварийной отсечки топлива, плавного и релейного перепуска рабочего тела, а также последовательно соединенные датчик частоты вращени  вала компрессора, второй элемент сравнени  и регул тор частоты вращени , последовательно соединенные первый задатчик линии запаса по помпажу, третий элемент сравнени  и регул тор плавного перепуска рабочего тела, последовательно соединенные второй задатчик линии запаса по помпажу, четвертый элемент сравнени  и регул тор релейного перепуска рабочего тела и последовательно соединенные делитель и первый вычислитель, причем выходы датчиков давлени  соединены с входами делител , выходы датчика и задатчика температуры - с входами первого элемента сравнени , выход датчика частоты вращени  соединен с вторым входом первого вы- чиллител , а выходы датчика перепада давлений на защитной сетке, первого элемента сравнени , регул тора релейного перепуска и выходы Больше и Меньше регул тора плавного перепуска и регул тора частоты вращени  соединены соответственно с первым, вторым, третьим, етвер- тым, п тым, шестым и седьмым выходами логического устройства, подключенного

первым, вторым, третьим, четвертым и п тым выходами соответственно к клапану плавного перепуска рабочего тела, клапану релейного перепуска рабочего тела, топливному клапану, клапану аварийной отсечки

0 топлива и к второму входу второго элемента сравнени , с третьим входом которого св зан первый выход штатной системы управлени  компрессорной установкой, согласно изобретению дополнительно снабжена по5 следовательно соединенными датчиком перепада давлений на входном сужающем устройстве компрессора, вторым вычислителем и селектором максимального сигнала, причем с вторым и третьим входами второго

0 вычислител  соединены выходы соответственно делител  и датчика давлени  рабочего тела в линии всасывани  компрессора, с вторым входом селектора соединен выход первого вычислител , а выход селектора

5 подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов сравнени  и к восьмому входу логического устройства, с дев тым входом которого св зан второй выход штатной системы управлени  компрессорной ус0 тановкой.

Логическое устройство за вл емой системы противопомпажного управлени  компрессорной установкой содержит первую, вторую, третью, четвертую, п тую, шестую и

5 седьмую схемы И, схему ИЛИ, первый и второй элементы пам ти, узел коммутации, приводы клапанов плавного и релейного перепуска рабочего тела и привод топливного клапана, причем первым входом логическо0 го устройства  вл етс  первый вход первой схемы И. вторым входом - первый вход схемы ИЛИ, третьим входом - второй вход первой схемы И и первые входы второй, шестой и седьмой схем И, четвертым входом - пер5 вые входы третьей и четвертой схем И и второй вход шестой схемы И, п тым входом

-первый вход п той схемы И и второй вход первого элемента пам ти, шестым входом - вторые входы четвертой, п той и седьмой

0 схем И, седьмым входом - первый вход привода топливного Клапана, восьмым входом

-второй вход узла коммутации, дев тым входом - второй вход второго элемента пам ти , первый выходом логического устрой5 ства  вл етс  выход привода клапана плавного перепуска рабочего тела, вторым выходом - выход привода клапана релейного перепуска рабочего тела, третьим выходом - выход привода топливного клапана, четвертым выходом - выход второго элемента пам ти, п тым выходом - выход узла коммутации . Кроме этого, выход первой схемы И соединен с вторым входом схемы ИЛИ, выходом св занной с первым входом второго элемента пам ти, выход второго элемента пам ти соединен с вторыми входами второй и третьей схем И и с третьим входом четвертой схемы И, выходы второй и шестой схем И соединены соответственно с первым и вторым входами привода клапана релейного перепуска, выходы третьей и п той схем И - с первым и вторым входами привода клапана плавного перепуска, выхрд седьмой схемы И соединен с вторым входом привода топливного клапана, а выход четвертой схемы И -с первым входом первого элемента пам ти, выходом св занного с первым входом узла коммутации.

Существенным отличием в работе предлагаемой системы  вл етс  то, что определение величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу осуществл етс  двум  методами. По первому методу в первом вычислителе величина удаленности определ етс  е зависимости от изменени  текущих значений степени сжати  и частоты вращени  вала компрессора, а по второму методу во втором вычислителе - в зависимости от изменени  текущих значений степени сжати , расхода и давлени  рабочего тела в линии всасывани  компрессора. Далее в предлагаемой системе из двух вычисленных значений величины удаленности при помощи селктора производитс  выбор максимального значени , соответствующего наибольшему удалению рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу при работе компрессора в предпомпажной зоне и, следовательно, наименьшему удалению рабочей точки от границы помпажа компрессора . Указанными действи ми достигаетс  более точное определение текущего режима работы компрессора.

Существенным отличием в работе предлагаемой системы  вл етс  также обеспечение системой согласованной и устойчивой работы регул торов частоты вращени , плавного и релейного перепуска путем четкого разграничени  зон их совместного и раздельного регулировани  режима работы компрессора и запоминани  сформированных команд управлени . Достигаетс  это за счет введени  в логическое устройство элементов пам ти и дополнительных схем И.

За вителю не известны технические решени , содержащие признаки, сходные с признаками, за вл емыми ч качестве отличительных , с про влением свойств, обеспечивающих повышение качества противопомпажного управлени  путем вычислени  одновременно двум  методами величины

удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу и разграничени  зон совместной и раздельной работы регул торов частоты вращени , плавного и релейного перепуска рабочего тела. Таким образом предлагаемое техническое решение соответствует критерию существенность отличий.

На фиг. 1 представлена блок-схема за вл емой системы противопомпажного управлени  компрессорной установкой, на фиг. 2 - блок-схема первого вычислител , на

фиг. 2 - блок-схема второго вычислител , на фиг. 4 - блок-схема регул торов частоты вращени  и плавного перепуска, на фиг. 5 - электрическа  схема узла коммутации, на фиг. 6 и 7 - схема алгоритма работы логического устройства.

За вл ема  система содержит (фиг. 1) датчики 1 и 2 давлени  рабочего тела соответственно в линии 3 всасывани  и линии 4 нагнетани  компрессора 5, датчики 6 и 7

перепада давлений соответственно на входных сужающем устройстве 8 и защитной сетке 9 компрессора, датчик 10 и задатчик 11 температуры рабочего тела в линии 4 нагнетани  компрессора, датчик 12 частоты

вращени  вала компрессора, делитель 13. первый 14 и второй 15 вычислители, селектор 16 максимального сигнала, первый 17 и второй 18 задатчики линии запаса по помпажу , первый 19, второй 20, третий 21 и

четвертый 22 элементы сравнени , регул торы 23 и 24 соответственно плавного и релейного перепуска рабочего тела, регул тор 25 частоты вращени  вала компрессора, топливный клапан 26, клапан 27 аварийной

отсечки топлива, клапан 28 плавного перепуска рабочего тела, клапан 29 релейного перепуска рабочего тела и логическое устройство 30, в состав которого вход т перва  31, втора  32, треть  33, четверта  34, п та 

35, шеста  36 и седьма  37 схемы И, схема ИЛИ 38, первый 39 и второй 40 элементы пам ти, узел 41 коммутации, привод 42 клапана плавного перепуска, привод 43 клапана релейного перепуска и привод 44 торпливного клапана. Кроме того на фиг. 1

показаны воздушный компрессор 45, камера 46 сгорани , газова  турбина 47 и силова  турбина 48 газотурбинного привода. В за вл емой системе выходы датчиков

1 и 2 давлени  соединены с входами делител  13, выходом подключенного к первому входу первого вычислител  14 и второму входу второго вычислител  15, к первому и третьему входам которого подключены выходы соответственно датчика 6 перепада

давлений и датчика 1 давлени , выход датчика 12 частоты вращени  соединен с вторым входом первого вычислител  14 и с первым входом второго элемента 20 сравнени , выход первого задатчика 17 линии запаса по помпажу соединен с первым входом третьего элемента 21 сравнени , выходом св занного с входом регул тора 23 плавного перепуска, выход второго задатчика 18 соединен с первым входом четвертого элемента 22 сравнени , выходом св занного с входом регул тора 24 релейного перепуска, выходы первого 14 и второго 15 вычислителей соединены с входами селектора 16, выходом подключенного к вторым входам третьего 21 и четвертого 22 элементов сравнени  и к второму входу узла 41 коммутации (к восьмому входу логического устройства 30), выходы датчика 10 и задатчика 11 температуры рабочего тела соединены с входами первого элемента 19 сравнени , выходом подключенного к первому входу схемы ИЛИ 38 (к второму входу логического устройства), выход датчика 7 перепада давлений на защитной сетке соединен с первым входом первой схемы И 31 (с первым входом логического устройства), выход Больше регул тора 23 плавного перепуска соединен с четвертым входом логического устройства, а именно: с первыми входами третьей 33 и четвертой 34 схем Икс вторым входом шестой схемы И 36, выход Меньше регул тора 23 соединен с п тым входом логического устройства, а именно: с первым входом п той схемы И 35 и с вторым входом первого элемента 39 пам ти, выход регул тора 24 релейного перепуска соединен с третьим входом логического устройства, а именно: с первыми входами второй 32, шестой 36 и седьмой 37 схем И и с вторым входом первой схемы И 31, выход Больше регул тора 25 частоты вращени  соединен с первым входом привода 44 топливного клапана (с седьмым входом логического устройства ), выход Меньше регул тора 25 соединен с шестым входом логическогг устройства , а именно: с вторыми входами четвертой 34, п той 35 и седьмой 37 схем И, выход первой схемы И 31 соединен с вторым входом схемы ИЛИ 38, выходом подключенной к первому входу второго элемента 40 пам ти, выход второго элемента 40 пам ти соединен с вторыми входами второй 32 и третьей 33 схем И и с третьим входом четвертой схемы И 34, а также с клапаном 27 аварийной отсечки топлива (четвертый выход логического устройства), выходы второй 32 и шестой 36 схем И соединены с входами привода 43, выходом св занного с клапаном 29 релейного перепуска

рабочего тела (второй выход логического устройства ), выходы третьей 33 и п той 35 схем И соединены с входами привода 42, выходом св занного с клапаном 28 плавного перепуска рабочего тела (первый выход логического устройства), выход седьмой схемы И 37 соединен с вторым входом привода 44. выходом св занного с топливным клапаном 26 (третий выход логического уст0 ройства), выход четвертой схемы И 34 соединен с первым входом первого элемента 39 пам ти, выходом подключенного к первому входу узла 41 коммутации, выход узла 41 коммутации (п тый выход логического уст5 ройства) соединен с вторым входом второго элемента 20 сравнени , выходом подключенного к входу регул тора 25 частоты вращени , первый и второй выходы штатной системы управлени  компрессорной уста0 новкой соединены соответственно с третьим входом второго элемента 20 сравнени  и с вторым входом второго элемента 40 пам ти (с дев тым входом логического устройства ).

5 При технической разработке и выполнении за вл емой системы в качестве датчиков 1 и 2 давлени  и датчика 6 перепада давлений используютс  датчики с аналоговым унифицированным выходом, например,

0 выпускаемые серийно промышленностью преобразователи измерительные типа Сапфир-22 с токовым выходом (Ивано- Франковский приборостроительный завод). Сигнал тока при необходимости может быть

5 преобразован в сигнал напр жени . В качестве датчика 7 перепада давлений используетс  датчик с дискретным выходом, например, выпускаемый серийно сигнализатор СПД-10/120 (завод Теплоавтомат. г.

0 Харьков).

В качестве датчика 10 температуры ис- пльзуетс  датчик с аналоговым выходом, на- пример, выпускаемый серийно термопреобразователь сопротивлени  типа

5 ТСМ-0879 (Луцкий приборостроительный завод). Датчик 12 частоты вращени  представл ет собой первичный тахометрический преобразователь, например, типа ППС, работающий с вторичной аппаратурой тахо0 метрического комплекса Турбина (ПО Электроприбор, г. Тбилиси), котора  на своем выходе формирует аналоговый унифицированный сигнал, пропорциональный частоте вращени  вала компрессора.

5 В качестве делител  13, второго 20, третьего 21 и четертого 22 элементов сравнени  могут использоватьс  блоки промышленного агрегатированного комплекса АКЭСР (Ивано-Франковский приборостроительный зг-зод), а именно блок вычислительных операций БВО-П, на входы которого подаютс  аналоговые сигналы в виде унифицированного напр жени  посто нного тока, а его выходной аналоговый сигнал соответствует результату вычислени  заданной блоку функции (в нашем случае это операции делени  и алгебраического суммировани ).

В качестве первого элемента 19 сравнени  можно использовать блок сигнализации БСГ-П, также вход щий в состав комплекса АКЭСР. По результату сравнени  входных аналоговых сигналов блок БСГ-П формирует при помози двухпозиционного нуль-органа с регулируемой зоной возврата выходной дискретный сигнал.

В качестве задатчиков 11,17 и 18 можно использовать встроенные в блоки БСГ-П и БВО-П устройства масштабировани , представл ющие собой потенциометры, на которые подаетс  опорное напр жение посто нного тока.

Первый вычислитель 14 предназначен дл  вычислени  величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу по текущим значени м степени сжати  и частоты вращени  вала компрессора. Дл  вычислени  величины удаленности, например, по формуле

AQi лгк-1-Ki лг,

где Л0.1 - величина удаленности рабочей точки от заданной линии запаса по помпажу;

л« - текущее значение степени сжати  компрессора;

п - текущее значение частоты вращени  вала компрессора;

Ki - коэффициент пропорциональности, учитывающий коэффициент масштабировани  входных сигналов и задаваемое значение линии запаса по помпажу, первый вычислитель 14 содержит (фиг. 2) третий за- датчик 49 линии запаса по помпажу и после- довательно соединенные блок 50 возведени  в квадрат, блок 51 умножени  и блок 52 суммировани . В качестве блоков 50-52 вычислител  могут использоватьс , например, блоки БВО-П, В качестве задат- чика 49 можно использовать встроенное в блок БВО-П устройство масштабировани  (в блоке 51 умножени ).

Второй вычислитель 15 предназначен дл  вычислени  величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу по текущим значени м степени сжати , перепада давлений на входном сужающем устройстве и давлени  рабочего тела в линии всасывани  компрес

сора. Дл  вычислени  величины удаленности , например, по формуле

ДОг  «-1-Кг- ,

где AQ2 - величина удаленности рабочей точки от заданной линии запаса по помпажу;

л - текущее значение степени сжати 

компрессора;

ДР - текущее значение перепада давлений на сужающем устройстве;

Рв-текущее значение давлени  рабочего тела в линии всасывани  компрессора;

Ка - коэффициент пропорциональности, учитывающий коэффициент масштабировани  входных сигналов и задаваемое значение линии запаса по помпажу, второй

вычислитель 15 содержит (фиг. 3) четвертый задатчик 53 линии запаса по помпажу и последовательно соединенные блок 54 делени , блок 55 умножени  и блок 56 суммировани . В качестве блоков 54-56 вычислител  могут использоватьс , например, блоки БВО-П. В качестве задатчика 53 можно использовать встроенное в блок БВО-П устройство масштабировани  (в блоке 55 умножени ).

Дл  реализации функции селектора 16 максимального сигнала можно использовать полупроводниковые диодные сборки или отдельные диоды, например, типа Д220, Регул тор 23 плавного перегэуска рабочего тела и регул тор 25 частоты вращени  реализуют функцию вида

40

Y(t))+J--b(t)-ci(t),

Ги

где Y(t) - выходной сигнал регул тора; e(t) - сигнал рассогласовани , определ емый как алгебраическа  сумма входных

сигналов; а- коэффициент передачи; ru- посто нна  времени интегрировани . Дл  формировани  выходных сигналов в виде импульсов посто нной амплитуды с переменной длительностью регул торы 23 и 25

содержат (фиг. 4) усилитель 57 с модулем 58 обратной св зи на RC-элементах и триггер- ный модуль 59, который представл ет собой трехпозиционное реле и состоит из нуль-органа с регулируемой зоной возврата и двух

ключей, коммутирующих в зависимости от пол рности сигнала рассогласовани  соответствующую внешнюю цепь. Дл  практической реализации в качестве регул торов 23 и 25 можно использовать, например, блоки

регулирующие импульсные РБШМ-П, также вход щие в состав комплекса АКЭСР.

Регул тор 24 релейного перепуска рабочего тела  вл етс  двухпозиционным устройством , реализующим функцию вида

/1 приХ а Q

10 при X о-Л

где Q - выходной логический сигнал регул тора; X - входной сигнал; а - порог срабатывани ; Л - зона возврата. Дл  практической реализации в качестве регул тора 24 можно использовать, например, блок сигнализации БСГ-П.

Дл  практической реализации логического устройства 30 в качестве схем И 31- 37, схемы ИЛ И 38 и элементов 39, 40 пам ти (триггеров) можно использовать микросхемы логических серий, например, серии типа 155.

Узел 41 коммутации может быть различного исполнени  в зависимости от принципа реализации заданной функции. Например, в качестве узла 41 коммутации можно использовать электронный ключ типа 543КНЗ или электромагнитное реле. При использовании электромагнитного реле (фиг. 5) коммутаци  входного сигнала узла 41 производитс  .переключением группы контактов реле при подаче на обмотку К реле (вход 1) потенциального сигнала.

Дл  практической реализации электрической части приводов 42-44 можно использовать , аналогично как и дл  реализации узла 41 коммутации, электронные ключи типа 543КНЗ или электромагнитные реле.

Система работает следующим образом.

При работе компрессорной установки на режиме датчики 1 и 2 измер ют давлени  рабочего тела соответственно в линии 3 всасывани  и в линии 4 нагнетани  компрессора 5, датчики 6 и 7 - перепады давлений соответственно на сужающем устройстве 8 и защитной сетке 9 компрессора, датчик 10 измер ет температуру рабочего тела в линии 4 нагнетани  компрессора, датчик 12 - частоту вращени  вала компрессора. По сигналам датчиков 1 и 2 на выходе делител  13 формируетс  сигнал, соответствующий текущей величине степени сжати  компрессора . В первом вычислителе 14 по сигналам делител  13 и датчика 12 частоты вращени  вала компрессора производитс  первое вычисление величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу, т.е. определ етс  текущий

режим работы компрессора. Во втором вычислителе 15 по сигналам делител  13, датчика 1 давлени  рабочего тела в линии 3 всасывани  и датчика 6 перепада давлений

на сужающем устройстве 8 производитс  второе вычисление величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу. Сформированные на выходах первого 14 и второго 15 вычис0 лителей сигналы поступают в селектор 16, в котором производитс  выбор максимального , положительного по пол рности, сигнала. Сигналы датчика 10 и задатчика 11 поступают в первый элемент 19 сравнени , в кото5 ром производитс  сравнение текущего и заданного значений температуры рабочего тела в линии 4 нагнетани  компрессора.

При отсутствии отклонений в работе компрессорной установки и работе комп0 рессора на номинальном режиме рабоча  точка компрессора не смещена за заданную линию запаса по помпажу и поэтому на выходах первого 14 и второго 15 вычислителей формируютс  сигналы отрицательной по5 л рности. В св зи с этим выходной сигнал селектора 16 равен нулю. На выходах датчика 7 и первого элемента 19 сравнени  формируютс  дискретные сигналы, соответствующие логическому сигналу О.

0 В результате сравнени  в третьем элементе 21 сравнени  сигналов селектора 16 и первого задатчика 17 линии запаса по помпажу на вход регул тора 23 плавного перепуска поступает сигнал рассогласовани , по кото5 рому на выходе регул тора 23 формируетс  импульсный сигнал Меньше, а сигнал Больше отсутствует. В результате сравнени  в четвертом элементе 22 сравнени  сиг- калов селектора 16 и второго задатчика 18

0 линии запаса по помпажу на вход регул тора 24 релейного перепуска поступает сигнал рассогласовани , по которому на выходе регул тора 24 формируетс  дискретный сигнал, соответствующий логическому сигналу О.

5 В результате сравнени  во втором элементе 20 сравнени  сигнала датчика 12 частоты вращени  и сигнала, поступающего от штатной системы управлени  компрессорной установкой (Вход 1), на вход регул тора 25

0 частоты вращени  поступает сигнал рассогласовани , по которому на выходе регул тора 25 формируетс  импульсный сигнал Больше или Меньше. Регул тор 25 путем непрерывного воздействи  на топливный

5 клапан 26 осуществл ет стабилизацию частоты вращени  вала компрессора на заданном уровне.

При работе компрессорной установки на номинальном режиме на выходах логического устройства 30 формируютс  согласно

заданному алгоритму его работы (фиг. 6 и7) следующие сигналы;

-на первом выходе (на выходе привода

42)по сигналу Меньше от регул тора 23 и при отсутствии сигнала Меньше от регул тора 25, т.е. по логическому сигналу 1 на выходе п той схемы И 35 формируетс  команда на закрытие клапана 28 плавного перепуска рабочего тела;

-на втором выходе (на выходе привода

43)при отсутствии логического сигнала Г от регул тора 24 и сигнала Больше от регул тора 23. т.е. по логическому сигналу Г- на выходе шестой схемы И 36 формируетс  команда на закрытие клапана 29 релейного перепуска рабочего тела;

-на третьем выходе (на выходе привода

44)в зависимости от значени  сигнала рассогласовани  на входе регул тора 25 формируетс  либо команда на открытие топливного клапана 26 (при сигнале Больше на выходе регул тора 25),либо команда на закрытие клапана 26 (при сигнале Меньше на выходе регул тора 25 и отсутствии логического сигнала 1 на выходе регул тора 24, т.е. при логическом сигнале 1 на выходе седьмой схемы И 37);

-на четвертом выходе (на выходе второго элемента 40 пам ти) по логическим сигналам О на выходах датчика 7 и первого элемента 19 сравнени  формируетс  логический сигнал О, т.е. команда на открытие клапана 27 аварийной отсечки топлива;

-на п том выходе (на выходе узла 41 коммутации) вследствие сброса по сигналу Меньше от регул тора 23 первого элемента 39 пам ти в исходное состо ние (на выходе элемента 39 формируетс  логический сигнал О) и, следовательно, размыкани  выходной цепи узла 41 коммутации - сигнал отсутствует.

При изменении режима работы компрессора и смещении рабочей точки на заданную линию запаса по помпажу на выходах первого 14 и второго 15 вычислителей формируютс  сигналы положительной пол рности. Из этих сигналов селектор 16 выбирает максимальный по величине сигнал , который поступает на входы третьего 21 и четвертого 22 элементов сравнени , а также на восьмой вход логического устройства (на вход узла 41 коммутации). При смещении рабочей точки компрессора за заданную линию запаса по помпажу на величину , превышающую уставку первого за- датчика 17 линии запаса по помпажу, но не превышающую уставку второго задатчика 18, на выходе регул тора 23 формируетс  импульсный сигнал Больше, а сигнал Меньше отсутствует. Сигнал на выходе регул тора 24 no-прежнему соответствует ло- гичесому сигналу О.

В логическом устройстве 30 из-за отсутстви  сигнала Меньше от регул тора 23

снимаетс  команда на закрытие клапана 28 плавного перепуса рабочего тела, т.к. на выходе п той схемы И 35 формируетс  сигнал О, и снимаетс  сигнал блокировки (сброса) с входа первого элемента 39 пам ти. По

0 сигналу Больше от регул тора 23 снимаетс  команда на закрытие клапана 29 релейного перепуска рабочего тела (на выходе шестой схемы И 36 - сигнал О), формируетс  команда на открытие клапана 28 плав5 ного перепуска рабочего тела (на выходе третьей схемы И 33 - сигнал 1), а на выходе четвертой схемы И 34 при наличии сигнала Меньше от регул тора 25 формируетс  логический сигнал 1, по которому срабатыва0 ет (включаетс ) первый элемент 39 пам ти. По сигналу первого элемента 39 пам ти срабатывает узел 41 коммутации, который сво- ими контактами подключает выход селектора 16 к второму входу второго эле5 мента 20 сравнени .

По сигналу селектора 16 регул тор 23 через третью схему И 33 и при помощи привода 42 логического устройства воздействует на клапан 28, реализу  тем самым

0 плавный перепуск рабочего тела, а на выходе второго элемента 20 сравнени  формируетс  сигнал рассогласовани , по которому на выходе регул тора 25 снимаетс  сигнал Меньше и формируетс  импульсный сиг5 нал Больше. Регул тор 25, воздейству  через привод 44 на топливный клапан 26, ограничивает снижение частоты вращени . При смещении рабочей точки компрессора за заданную линию запаса по помпажу

0 на величину, превышающую уставку и второго задатчика 18 линии запаса по помпажу, на выходе регул тора 24 формируетс  дискретный сигнал, соответствующий логическому сигналу 1. По этому сигналу в

5 логи«есюм устройстве формируетс  команда на скрытие клапана 29 релейного перепуска рабочего тела (по сигналу 1 на выходе второй схемы И 32) и снимаетс  (блокируетс ) команда на снижение частоты

0 вращени  вала компрессора (на выходе седьмой схемы И 37 - сигнал О). По сигналу селектора 16 регул тор 24 через вторую схему И 32 и при помощи привода 43 логического устройства воздействует на клапан 29,

5 реализу  тем самым релейный перепуск рабочего тела.

При длительном перепуске рабочего тела с линии 4 нагнетани  в линию 3 всасывани  компрессора происходит постепенный нагрев перепускаемого рабочего тепа

вследствие высокой степени сжати  компрессора и малых сечени х и объема перепускного контура. При превышении уровнем сигнала датчика 10 величины сигнала задат- чика 11 предельно допустимой температуры рабочего тела в линии нагнетани  компрессора на выходе первого элемента 19 сравнени  формируетс  дискретный сигнал, соответствующий логическому сигналу 1. По этому сигналу на выходе схемы ИЛИ 38 логического устройства формируетс  сигнал 1, по которому срабатывает второй элемент 40 пам ти. По сигналу второго элемента 40 пам ти в логическом устройстве блокируютс  команды на открытие клапанов 2 и 29 плавного и релейного перепуска рабочего тела и снимаетс  сигнал включени  первого элемента 39 пам ти, а также производитс  отсечка топлива путем закрыти  клапана 27, вследствие чего происходит аварийный останов компрессорной установки .

Аварийный останов компресорной установки происходит также при поступлении на первый вход логического устройства 30 логического сигнала 1 от датчика 7, соответствующего засорению защитной сетки 9, и наличии при этом логического сигнала 1 на выходе регул тора 24 релейного перепуска рабочего тела. По этим сигналам на выходе первой схемы И 31 формируетс  сигнал 1, по которому на выходе схемы ИЛИ 38 в свою очередь формируетс  сигнал включени  второго элемента 40 пам ти.

Сброс второго элемента 40 пам ти в исходное состо ние (сн тие команды аварийного останова) производитс  принудительно по сигналу, поступающему на второй вход элемента пам ти от штатной системы управлени  компрессорной установкой (Вход 2 - дев тый вход логического устройства 30). .

Технико-экономическое преимущество предлагаемой системы в сравнении с базовым объектом, в качестве которого прин т прототип за вл емого изобретени , как наиболее прогрессивное техническое решение в данной области, заключаетс  в том, что, во-первых, текущий режим работы компрессора определ етс  с учетом текущих значений трех основных параметров компрессора: степени сжати , частоты вращени  вала и расхода рабочего тела через компрессор и, во-вторых, четко определены зоны как раздельной, так и совместной работы регул торов частоты вращени , плавного и релейного перепусков рабочего тела. В св зи с чем система может осуществл ть эффективное противопомпажное управление широким классом компрессоров и при любых возмущени х, привод щих к предпом- пажной ситуации в работе компрессора. Достигаетс  это введением в предлагаемую систему последоватеьно соединенных датчика перепада давлений на сужающем устройстве компрессора, второго вычислител  и селектора максимального сигнала, а в логическое устройство - элементов пам ти и дополнительных схем И,

0 Источником технико-экономической эффективности за вл емой системы  вл етс  повышение качества противопомпажного управлени , достигаемого за счет своевременного и достоверного определени  пред5 помпажной ситуации в работе компрессора и согласованной и устойчивой работы регул торов частоты вращени  и перепуска рабочего тела при предотвращении помпажа компрессора. Определение предпомпаж0 ной ситуации осуществл етс  путем непрерывного вычислени  одновременно двум  методами величины удаленности рабочей точки компрессора от заданной линии запаса по помпажу, а согласованна  работа ре5 гул торов обеспечиваетс  построением жесткого логического алгоритма с помощью введени  в логическое устройство схем И и фиксации сформированных команд управлени .

0 Предлагаемое изобретение  вл етс  техническим предложением и его планируетс  включить в работе по разработке систем автоматического управлени  турбокомпрессор- ными установками дл  нефтехимической и

5 газовой промышленности.

Claims (2)

1. Формула изобретени  1. Система противопомпажного управлени  компрессорной установкой с газотурбинным приводом, содержаща  датчики

   0 давлени  рабочего тела в линии всасывани  и в линии нагнетани  компрессора, датчик перепада давлений на защитной сетке, установленной на входе компрессора, датчик и задатчик температуры рабочего тела в

   5 линии нагнетани  компрессора, первый элемрнт сравнени , логическое устройство, топливный клапан, клапаны аварийной отсечки топлива, плавного и релейного пере- . пуска рабочего тела, а также датчик частоты

   0 вращени  вала компрессора, второй элемент сравнени  и регул тор частоты вращени , последовательно соединенные первый задатчик линии запаса по помпажу, третий элемент сравнени  и регул тор плавного пе5 репуска рабочего тела, регул тор релейного перепуска рабочего тела и последовательно соединенные делитель и первый вычислитель , причем выходы датчиков давлени  соединены с входами делител , а выходы датчика и задзтчика температуры - с входами первого элемента сравнени , выход датчика частоты вращени  соединен с вторым входом первого вычислител , а выходы датчика перепада давлений на защитной сетке, 4 первого элемента сравнени , регул тора релейного перепуска и выходы больше и меньше регул тора плавного перепуска и регул тора частоты вращени  соединены соответственно с входами логического устройства , подключенного выходами к клапану плавного перепуска, клапану релейного перепуска, топливному клапану, клапану аварийной отсечки топлива и к второму вхо- ду второго элемента сравнени , с третьим входом второго св зан первый выход штатной системы управлени  компрессорной установкой , отличающа с  тем, что, с целью повышени  надежности, она снабжена вторым задатчиком линии запаса по лом- пажу, четвертым элементом сравнени  и последовательно соединенными датчиком перепада давлений на входном сужающем устройстве компрессора, вторым вычислителем и селектором максимального сигнала, причем с вторым и третьим входами второго вычислител  соединены выходы соответственно делител  и датчика давлени  рабочего тела в линии всасывани  компрессора, с вторым входом селектора соединен выход первого вычислител , а выход селектора подключен к вторым входам третьего и четвертого элементов сравнени  и к входу логического устройства , св занного с вторым выходом штатной системы управлени  компрессорной установкой , причем датчик частоты вращени  вала компрессора, второй элемент сравнени  и регул тор частоты вращени  последовательно соединены между собой, а второй задатчик линии запаса по помпажу св зан через четвертый элемент сравнени  с регул тором релейного перепуска рабочего тела.
2. 2. Система по п. 1,отличающа с  тем, что логическое устройство содержит

   г I I

   семь схем И, схему ИЛИ. два элемента пам ти , узел коммутации, приводы клапанов плавного и релейного перепуска рабочего тела и привод топливного клапана и имеет п входов и m выходов, причем первый вход логического устройства - это первый вход первой схемы И, второй вход - это первый вход схемы ИЛИ, третий вход - это вход первой схемы И и первые входы второй, шестой и седьмой схем И, четвертый вход - это входы третьей и четвертой схем И и второй вход шестой схемы И, п тый вход - это первый вход п той схемы И и второй вход первого элемента пам ти, шестой вход - это второй вход четвертой, п той и седьмой схем И, седьмой вход - это первый вход привода топливного клапана, восьмой вход -это второй вход узла коммутации, дев тый вход - это второй вход второго элемента пам ти, первый выход логического устройства - это выход привода клапана плавного перепуска, второй выход - это выход привода клапана релейного перепуска, третий выход - это выход привода топливного клапана, четвертый выход - это выход второго элемента пам ти, п тый выход - это выход узла коммутации, причем выход пер- вой схемы И соединен с вторым входом схемы ИЛИ, выходом св занной с первым

   Q входом второго элемента пам ти, выход ко- | торого соединен с вторыми входами второй и третьей схем И и с третьим входом четвертой схемы И, выходы второй и шестой схем И соединены соответственно с первым и

   с вторым входами привода клапана релейного перепуска, выходы третьей и п той схем |И - с первым и вторым входами привода клапана плавного перепуска, выход седьмой схемы И соединен с вторым входом

   Q привода топливного клапана, а выход четвертой схемы И - с первым входом первого элемента пам ти, выходом св занного с первым входом узла коммутации.

   5

   0

   5

   i- .j

   Фиг Ъ

   Режим нет хоррекцциц

   Редактор Т.Шагова

   Техред М Моргентал

   Заказ 4110ТиражПодписное

   ВНИИПИ Государственного комитета по изобретени м и открыти м при ГКНТ СССР 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., 4/5

   СХонец J

   Корректор С.Лисина