RU1825899C - Способ защиты компрессора от помпажа и устройство дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Изобретение относите к области комп- рессоростроени , а более точно к способу защиты компрессора от помпажа и устройству защиты компрессора от помпажа. Целью насто щего изобретени   вл етс  повышение надежности предотвращени  помпажа и экономичности работы центробежного компрессора. Способ защиты компрессора от помпажа путем измерени  первого параметра, характеризующего пом- паж, выделени  низкочастотных колебаний первого параметра, сравнени  амплитуды колебаний с заданной величиной и информировани  сигнала наличи  помпажа, измерени  второго, третьего и четвертого параметров, характеризующих режим работы компрессора, определени  п того параметра в зависимости от отношени  третьего и четвертого параметров , по измеренному второму параметру определени  максимального значени  п того параметра, определени  суммарной длительности интервалов времени превышени  амплитудой колебаний первой заданной величины и допустимого значени  суммарной длительности в зависимости от отношени  п того параметра к его максимальному значению, причем сигнал наличи  помпажа формируют при превышении суммарной длительностью интервалов времени ее допустимого значени , а сброс сигнала наличи  помпажа осуществл ют по истечении сл с

Description

00

к

(Л 00

ю о

15

фиг.1

заданного времени, В качестве первого, второго, третьего и четвертого параметров используют соответственно ток электропривода , расход газа, давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора. Иногда в качестве первого и второго параметров может быть использован расход газа, а в качестве третьего и четвертого соответственно давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора. Устройство защиты компрессора от помпажа содержит последовательно соединенные первый датчик параметра 1, характеризующего пом- паж, первый фильтр 2, второй фильтр 3 и первый компаратор 4, последовательно соединенные элемент задержки 5 и второй компаратор 6, последовательно соединенные третий компаратор 7, триггер 8 и привод 9 противопомпажного клапана, первый функциональный преобразователь 10, счетчик 11 и второй функциональный преобразователь 12, подключенный входом к первому фильтру 2, а выходом к второму входу первого компаратора 4, а также второй 13. треИзобретение относитс  к области комп- рессоростроени , а более точно к способу защиты компрессора от помпажа и устройству защиты компрессора от помпажа.

Целью изобретени   вл етс  повышение надежности предотвращени  помпажа и экономичности работы центробежного компрессора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что в известном способе защиты компрессора от помпажа, включающем измерение первого параметра, характеризующею помпаж, выделение низкочастотных колебаний первого параметра, сравнение амплитуды колебаний с заданной величиной и формирование сигнала наличи  помпажа, дополнительно измер ют второй, третий и четвертый параметры, характеризующие режим работы компрессора , определ ют п тый параметр в зависимости от отношени  третьего и четвертого параметров, по измеренному второму параметру определ ют максимальное значение п того параметра, определ ют суммарную длительность интервалов времени превышени  амплитудой колебаний первой заданной величины и допустимое значение суммарной длительности в зависимости от отношени  п того параметра к его максимальному значению, причем сигнал наличи  помпажа формируют при превышении сумтий 14 и четвертый 15 датчики параметров, характеризующих помпаж, первый 16 и второй 17 элементы делени , генератор тактовых импульсов 18, интегратор 19 и ключ 20, подключенный параллельно последнему, а управл ющим входом к второму компаратору 6, причем интегратор 19 подключен входом к первому компаратору 4, а выходом к третьему компаратору 7, счетчик 11 подключен входами к триггеру 8 и генератору тактовых импульсов 18, а выходом к установочному входу триггера 8, элемент задержки 5 подключен к выходу первого компаратора 4, первый элемент делени  16 подключен входами к первому функциональному преобразователю 10 и второму элементу делени  17, а выходом к второму входу третьего компаратора 7, второй элемент делени  17 подключен входами к третьему 14 и четвертому 15 датчикам параметров, характеризующих помпаж, а вход первого функционального преобразовател  10 подключен к второму датчику параметра 13. характеризующего помпаж 2 с. и 2з п ф-лы, 2 ил

марной длительностью интервалов времени ее допустимого значени , а сброс сигнала наличи  помпажа осуществл ют по истечении заданного времени.

В качестве первого, второго, третьего и

четвертого параметров используют соответственно ток электропривода, расход газа, давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора. Иногда в качестве

первого и второго параметров может быть использован расход газа, а в качестве третьего и четвертого - соответственно давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора.

Указанна  цель достигаетс  тем, что известное устройство защиты компрессора от помпажа. содержащее последовательно соединенные первый датчик параметра, характеризующего помпаж, первый фильтр, второй

фильтр и первый компаратор, последовательно соединенные элемент задержки и второй компаратор, последовательно соединенные третий компаратор, триггер и привод противопомпажного клапана, а также первый функциональный преобразователь, счетчик и второй функциональный преобразователь, подключенный входом к первому фильтру, в выход к второму входу первого компаратора , дополнительно содержит второй, третий

и четвертый датчики параметров, характеризующих помпаж, первый и второй элементы делени , генератор тактовых импульсов , интегратор и ключ, подключенный параллельно последнему, а управл ющим входом к второму компаратору, причем интегратор подключен входом к первому компаратору , а выходом к третьему компаратору, счетчик подключен входами к триггеру и генератору тактовых импульсов, а выходом к установочному входу триггера, элемент задержки подключен к выходу первого компаратора , первый элемент делени  подключен входами к первому функциональному преобразователю и второму элементу делени , а выходом к второму входу третьего компаратора , второй элемент делени  подключен входами ч третьему и четвертому датчикам параметров, характеризующих помпаж, а вход первого функционального преобразовател  подключен ко второму датчику параметра , характеризующего помпаж.

Использование в качестве первого, второго , третьего и четвертого параметров, соответственно , тока электропривода, расхода газа, давлени  всасывани  и нагнетани  компрессора позвол ет наиболее просто получить первый сигнал, а второй, третий и четвертый при этом будут наиболее точно определ ть режим работы компрессора.

Формирование сигнала открыти  про- тивопомпажного клапана при превышении величиной суммарной длительности импульсов уставки, завис щей от величины веро тности нахождени  рабочей точки на линии помпажа. позвол ет исключить ложные срабатывани  противопомпажного клапана в устойчивой зоне.

При использовании в качестве привода центробежного компрессора других типов приводов (неэлектрических)целесообразно использовать расход газа в качестве первого и второго параметров, что также приводит к выполнению поставленной цели.

На фиг.1 изображена блок-схема устройства защкты центробежного компрессора , на фиг.2 - эксплуатационные режимы работы центробежного компрессора в координатах расход газа Q - степень сжати  е .

Устройство защиты компрессора от помпажа (фиг.1) содержит последовательно соединенные первый датчик параметра 1, характеризующего помпаж, первый фильтр 2, второй фильтр 3 и первый компаратор 4, последовательно соединенные элемент задержки 5 и второй компаратор последовательно соединенные третий компаратор 7, триггер 8 и привод 9 противопомпажного клапана, первый функциональный преобразователь 10, счетчик 11 и второй функциональный преобразователь 12, подключенный

входом к первому фильтру 2, а выходом к второму входу первого компаратора 4, а также второй 13, третий 14 и четвертый 15 датчики параметров, характеризующих помпаж, пер- вый 16 и второй 17 элементы делени , генератор тактовых импульсов 18, интегратор 19 и ключ 20, подключенный параллельно последнему , а управл ющим входом к второму компаратору 6, причем интегратор 19 подключен

входом к первому компаоатору 4, а выходом к третьему компаратору 7, счетчик 11 подключен входами к триггеру 8 и генератору тактовых импульсов 18, а выходом к установочному входу триггера 8, элемент задержки

5 подключен к выходу первого компаратора 4, первый элемент делени  16 подключен входами к первому функциональному преобразователю 10 и второму элементу делени  17, а выходом к второму входу третьего компаратора 7. второй элемент делени  17 подключен входами к третьему 14 и четвертому 15 датчикам параметров, характеризующих помпаж, а вход первого функционального преобразовател  10 подключен ко второму

датчику параметра 13, характеризующего помпаж.

Устройство работает следующим образом .

При работе компрессора в устойчивой

зоне (т.ai, фиг.2) фактический расход газа Qai определ етс  величиной сигнала на выходе второго датчика параметра 13 (второй сигнал). Первый функциональный преобразователь 10 по величине второго сигнала

вычисл ет максимальное значение п того сигнала (степень сжати  f nai) компрессора , соответствующее помпажу, а второй элемент делени  17 вычисл ет фактическую величину п того сигнала (степень сжати  е ai)

путем делени  двух сигналов: сигнала, пропорционального давлению нагнетани  (выход четвертого датчика параметра 15), и сигнала, пропорционального давлению всасывани  (выход третьего датчика параметра

14). Максимальное и фактическое значени  п того сигнала поступают соответственно на первый и второй входы первого элемента делени  16, который реализует зависимость вида

UBX2

Uebix - К

UBxl

где Uax2 - напр жение на втором-входе пер- вого элемента делени  16;

Uaxi - напр жение на первом входе первого элемента делени  16;

К- коэффициент, величина которого определ етс  из услови  отстройки от ложного

срабатывани  защиты при работе компрессора в устойчивой зоне и надежного срабатывани  ее в предпомпажной зоне при по влении предпомпажных колебаний первого параметра.

Таким образом, дл  т,at первый элемент делени  16 вычисл ет величину допустимой суммарной длительности импульсов. При перемещении T.ai по характеристике компрессора измен етс  и величина допустимой суммарной длительности импульсов, котора  увеличиваетс  (уменьшаетс ) пропорционально уменьшению (увеличению) величины веро тности при увеличении (уменьшении) расхода газа. Допустима  величина  вл етс  уставкой срабатывани  третьего компаратора 8, котора  подаетс  на его второй вход.

При переходе рабочей точки компрессора из устойчивой зоны (т.ак фиг.2) в пред- помпажную (т.а2, фиг.2) при увеличении сопротивлени  пневматической сети в контролируемом первом параметре, например в токе статора приводного электродвигател , возникают предмомпажные колебани , характерные дл  этого режима работы. Первый сигнал, пропорциональный току статора , с первого датчика параметра 1 поступает на вход первого фильтра 2 нижних частот, которой сглаживает пульсации свыше 5 Гц и пропускает далее сигнал на вход второго фильтра 3 верхних частот, который выдел ет и усиливает переменную составл ющую низкочастотного спектра предпомпажной частоты (интервал частот 0,1-5 Гц) и подает ее на вход первого компаратора 4. Одновременно сигнал с выхода первого фильтра 2 через второй функциональный преобразователь 12 подаетс  на второй вход первого компаратора 4 и задает ему уставку срабатывани  (заданную величину амплитуды переменной составл ющей). При превышении амплитудной отрицательной полуволны переменной составл ющей входного сигнала уставки первый компаратор 4 срабатывает и на его выходе по вл етс  импульс, длительность которого определ етс  временем превышени  величины амплитуды переменной составл ющей над заданной величиной амплитуды переменной составл ющей. При работе компрессора в предпомпажной зоне импульсы на выходе первого компаратора 4 по вл ютс  с частотой предпомпажных колебаний первого параметра. Импульсы подаютс -на вход интегратора 19. Сигнал на выходе интегратора 19 имеет возрастающую форму (рост наблюдаетс  при наличии импульсов, измененное значение - при их отсутствии).

Сигнал с выхода интегратора 19 подаетс  на первый вход третьего компаратора 7,

на втором входе которого присутствует величина допустимой суммарной длительно- сти импульсов, определ ема  первым элементом делени  16. При достижении сигналом на выходе интегратора 19 величины уставки третьего компаратора 7 он срабатывает и на выходе по вл етс  импульс, привод щий к срабатыванию триггера.8. Сигнал открыти  противопомпажного клапана с вы0 хода триггера 8 поступает на привод 9 противопомпажного клапана, который начинает открыватьс  и рабоча  точка компрессора переводитс  из предпомпажной зоны (т.аа,фиг.2) в устойчивую зону (т.ат, фиг.2).

5 Перевод рабочей точки компрессора в устойчивую зону приводит к прекращению возникновени  импульсов на выходе первого компаратора 4. На выходе элемента задержки 5 сигнал начинает уменьшатьс  и

0 при достижении им величины уставки (лини  21) второго компаратора 6 он срабатывает и на его выходе по вл етс  сигнал, привод щий к обнулению интегратора 19 (выход интегратора 19 соедин етс  через

5 ключ 20 со входом) CHI нал на выходе интегратора 19 становитс  равным нулю. Это приводит к переключению третьего компаратора 7, т.к. величина сигнала на его первом входе становитс  меньше величины

0 сигнала на втором входе (уставки). Однако, если рабоча  точка компрессора не вышла из предпомпажной зоны (врем  перехода рабочей точки из предпомпажной зоны в устойчивую задаетс  конкретно дл  каждо5 го типа привода противопомпажного клапана , агрегата и т.д. подбором частоты следовани  пр моугольных импульсов от генератора тактовых импульсов 18 на счетный вход счетчика 11 и путем соединени  соот0 ветствующего выхода счетчика 11 с установочным в исходное состо ние входом триггера 8), то сброса триггера 8 от счетчика 11 не произойдет и противопомпажный клапан будет продолжать открыватьс  до тех

5 пор, пока счетчик 11 не установит триггер 8 в исходное состо ние.

При работе центробежного компрессора в устойчивой зоне (т.аа, фиг.2) и при возникновении в токе статора колебаний,

0 вызванных, например, включением соседних компрессоров и привод щих к срабатыванию третьего компаратора 7, ложного открыти  противопомпажного клапана не произойдет, т.к. величина сигнала на выхо5 де интегратора 19 не достигнет величины уставки на втором входе третьего компаратора 7 (допустимой суммарной длительности импульсов), котора  увеличиваетс  с уменьшением веро тности нахождени  рабочей точки на линии помпажа. Только когда

рабоча  точка компрессора достигнет пред- помпажной зоны и уставка дл  третьего компаратора 7 уменьшитс , возможно его срабатывание.

Таким образом введение в устройство второго 13, третьего 14 и четвертого 15 датчиков параметра, первого 16 и второго 17 элементов делени , генератора тактовых импульсов 18, интегратора 19 и ключа 20 позволило повысить надежность предотвращени  помпажа путем устранени  ложных срабатываний противопомпажного клапана и за счет этого повысить экономичность работы компрессора.

Claims (4)

1.Способ защиты компрессора от помпажа путем измерени  первого параметра, характеризующего помпаж, выделени  низкочастотных колебаний первого параметра, характеризующего помпаж, выделени  низкочастотных колебаний первого параметра. сравнени  амплитуды колебаний с заданной величиной и формировани  сигнала наличи  помпажа, отличающийс  тем, что, с целью повышени  надежности защиты , дополнительно измер ют второй, третий и четвертый параметры, характеризующие режим работы компрессора, определ ют п тый параметр в зависимости от отношени  третьего и четвертого параметров, по измеренному второму параметру определ ют максимальное значение п того параметра , определ ют суммарную длительность интервалов времени превышени  амплитудой колебаний первой заданной величины и допустимое значение суммарной длительности в зависимости от отношени  п того параметра к его максимальному значению, причем сигнал наличи  помпажа формируют при превышении суммарной длительностью интервалов времени ее допустимого значени , а сбором сигнала наличи  помпажа осуществл ют по истечении заданного времени.

2.Способ по п. 1.отличающийс  тем, что в качестве первого второго, третьего и четвертого параметров используют, соответственно ,ток электропривода, расход таза, давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора.

3. Способ по п.1, отличающийс  тем, что в качестве первого и второго параметров используют расход газа, а в качестве третьего и четвертого параметров, соответственно ,- давление газа на входе и давление газа на выходе из компрессора.

4. Устройство дл  защиты компрессора от помпажа, содержащее последовательно соединенные первый датчик параметра, характеризующего помпаж, первый фильтр, второй фильтр и первый компаратор, последовательно соединенные элемент задержки и второй компаратор, последовательно соединенные третий компаратор, триггер и привод противопомпажного клапана, а также первый функциональный преобразователь , счетчик и второй функциональный преобразователь, подключенный входом к первому фильтру, а выходом - к второму входу первого компаратора, отличающеес  тем, что оно дополнительно содержит

второй, третий и четвертый датчики параметров , характеризующих помпаж, первый и второй элементы делени , генератор тактовых импульсов, интегратор и ключ, подключенный параллельно последнему, а

управл ющим входом - к второму компаратору , причем интегратор подключен входом к первому компаратору, а выходом - к третьему компаратору, счетчик подключен входами к триггеру и генератору тактовых

импульсов, а выходом - к установочному входу триггера, элемент задержки подключен к выходу первого компаратора, первый элемент делени  подключен входами к первому функциональному преобразователю и

второму элементу делени , а выходом - к второму входу третьего компаратора, второй элемент делени  подключен входами к третьему и четвертому датчикам параметров , характеризующих помпаж, а вход первого функционального преобразовател  подключен к второму датчику параметра, характеризующего помпаж.

Фиг. 2

, Задабаенлв Т лини

помпожо.

Характеристика

JCOMnp CCQp L

д,

(Второй сигнал)