RU2246640C1 - Method of and device to control compressor system operation modes - Google Patents

Method of and device to control compressor system operation modes Download PDF

Info

Publication number
RU2246640C1
RU2246640C1 RU2003122268/06A RU2003122268A RU2246640C1 RU 2246640 C1 RU2246640 C1 RU 2246640C1 RU 2003122268/06 A RU2003122268/06 A RU 2003122268/06A RU 2003122268 A RU2003122268 A RU 2003122268A RU 2246640 C1 RU2246640 C1 RU 2246640C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
compressor
total
difference
value
pressures
Prior art date
Application number
RU2003122268/06A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2003122268A (en
Inventor
В.П. Максимов (RU)
В.П. Максимов
к Л.И. Семерн (RU)
Л.И. Семерняк
Original Assignee
Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова" filed Critical Федеральное государственное унитарное предприятие "Центральный институт авиационного моторостроения им. П.И. Баранова"
Priority to RU2003122268/06A priority Critical patent/RU2246640C1/en
Publication of RU2003122268A publication Critical patent/RU2003122268A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2246640C1 publication Critical patent/RU2246640C1/en

Links

Images

Landscapes

  • Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
  • Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)

Abstract

FIELD: aircraft industry; compressor engineering.
SUBSTANCE: invention relates to operation of compressor system. Invention is aimed at creating device being highly sensitive and noise suppressing measuring system providing control of compressor operation modes and making it possible to control operation of compressor system taking into consideration changes of Loundary of gas-dynamic stability with wear of compressor and at action of other factor. Invention provides monitoring of compressor operation modes irrespective of changes of pressure at inlet as it uses non-dimensional parameter and provides quick determination of compressor operation mode required in practice and tracing of changes of boundary of stable operation of compressor, for instance, when its service life comes to end, and provides recording of violation of gas-dynamic stability of compressor system.
EFFECT: improved operation reliability of compressor mode monitoring system.
3 cl, 3 dwg

Description

Изобретение относится к области авиадвигателестроения, компрессоростроения и эксплуатации компрессорных систем.The invention relates to the field of aircraft engine manufacturing, compressor engineering and operation of compressor systems.

В процессе эксплуатации систем, содержащих компрессор, актуальной задачей является обеспечение газодинамической устойчивости рабочего процесса при максимально возможной эффективности. Для этого необходимы активный контроль и управление режимами работы компрессорной системы.In the process of operating systems containing a compressor, the urgent task is to ensure the gas-dynamic stability of the working process at the highest possible efficiency. This requires active monitoring and control of the compressor system.

Известен способ контроля предсрывного режима работы компрессоров, патент США №3868625, кл.340-27, заявитель United Aircraft Corporation, заявлено 24.09.73, опубликовано 25.03.75, в котором отношение амплитуд колебаний высокочастотного процесса к установившемуся сигналу рассчитывается на ЭВМ и сравнивается с контрольным значением. Если вычисленное отношение превышает контрольное, то выдается сигнал о срыве.A known method of controlling the pre-disruptive mode of operation of compressors, US patent No. 3868625, CL 340-27, the applicant United Aircraft Corporation, claimed 24.09.73, published 25.03.75, in which the ratio of the oscillation amplitudes of the high-frequency process to the steady signal is calculated on a computer and compared with reference value. If the calculated ratio exceeds the control, a failure signal is issued.

Недостатком данного способа является то, что он не отражает изменение режима работы компрессора, например, из-за изменения нагрузки, а определяет только факт возникновения нестационарных процессов в проточной части компрессора.The disadvantage of this method is that it does not reflect a change in the compressor operating mode, for example, due to a change in load, but only determines the occurrence of unsteady processes in the compressor flow path.

Известен способ управления линией рабочих режимов, заключающийся в измерении давлений за компрессором и определении параметра, характеризующего режим работы компрессора: числа М потока за компрессором, принятый за прототип (Дадд, Портер. Восстановления режима работы двигателя после помпажа и управление линией рабочих режимов компрессора по числу М потока за компрессором. Новости зарубежной науки и техники N4, М., ЦИАМ, 1992 г).A known method of controlling the line of operating modes, which consists in measuring the pressure behind the compressor and determining a parameter that characterizes the compressor operating mode: the number M of the flow behind the compressor, adopted as a prototype (Dadd, Porter. Restoring the engine operating mode after surging and controlling the compressor operating line by the number M flow behind the compressor. News of foreign science and technology N4, M., TsIAM, 1992).

Данный способ обладает следующими недостатками:This method has the following disadvantages:

- при реализации этого способа для определения числа М используется относительный параметр

Figure 00000002
где Δ Рдин - разность между полным Р* и статическим Р давлениями. Параметр δ Рдин монотонно уменьшается вдоль характеристики компрессора по мере перемещения рабочей точки к границе газодинамической устойчивости (ГДУ). По достижению заданной контрольной величины числа Мконтр вблизи границы ГДУ вырабатывается управляющий сигнал.- when implementing this method, to determine the number M, a relative parameter is used
Figure 00000002
where Δ P din is the difference between the full P * and static P pressures. The parameter δ P din decreases monotonically along the compressor characteristic as the operating point moves to the boundary of gas-dynamic stability (GDU). Upon reaching the specified control value of the number M counter near the boundary of the GDU, a control signal is generated.

При малых величинах чисел М, имеющих место на выходе из компрессора, малы и величины δ Рдин, что требует применения высокочувствительных датчиков давления, их защиты от воздействия различных помех, например вибраций, пульсации и т.д.;For small values of the numbers M that take place at the outlet of the compressor, the values of δ P din are also small, which requires the use of highly sensitive pressure sensors, their protection against the effects of various noise, such as vibrations, pulsations, etc .;

- высокие требования к тщательности выполнения отверстия отбора статического давления, а также невозможности обеспечить неизменность по мере наработки ресурса чистоты поверхности, где располагается это отверстие, также уменьшают надежность контроля;- high requirements for the thoroughness of the hole for the selection of static pressure, as well as the inability to ensure consistency as the operating life of the cleanliness of the surface where this hole is located, also reduces the reliability of the control;

- под воздействием внешних условий и по мере выработки ресурса происходит изменение границы ГДУ, поэтому может оказаться, что через некоторое время заданное δ Рдин.контр будет меньше δ Рдин на фактической границе ГДУ, то есть не будет выполнено условие, по которому вырабатывается управляющий сигнал на регулируемые элементы, что приведет к снижению надежности контроля.- under the influence of external conditions and as the resource is depleted, the boundary of the GDU changes, so it may turn out that after some time the specified δ P dyn. control will be less than δ P dyn at the actual boundary of the GDU, that is, the condition by which the manager is developed signal to the adjustable elements, which will lead to a decrease in the reliability of control.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение надежности контроля режимов работы компрессорной системы путем создания устройства, являющегося более высокочувствительной и помехоустойчивой измерительной системой и обеспечивающего контроль режима работы компрессоров, а также позволяющего контролировать работу компрессорных систем с учетом изменения границы ГДУ по мере выработки ресурса компрессора или при воздействии других факторов.The objective of the proposed technical solution is to increase the reliability of monitoring the operating modes of the compressor system by creating a device that is a more highly sensitive and noise-resistant measuring system and provides control of the operation mode of the compressors, as well as allowing controlling the operation of compressor systems taking into account changes in the boundary of the GDU as the compressor develops its life or when exposed other factors.

Технический результат достигается тем, что в заявляемом способе контроля режимов работы компрессорной системы и устройстве для его осуществления, для измерения параметров потока, характеризующих режим работы компрессорной системы, способ заключается в том, что устанавливают по потоку в “горле” межлопаточного канала спрямляющего аппарата последней ступени компрессора насадок для измерения полного и донного давлений, измеряют величину донного давления за насадком, измеряют величину разности между полным и донным давлениями, определяют величину математического ожидания донного давления при времени осреднения (0,1... 0,2)· τ проц, где τ проц - постоянная времени контролируемого переходного процесса, определяют величину математического ожидания разности между полным и донным давлениями при времени осреднения (0,1... 0,2)· τ проц, определяют величину среднеквадратического отклонения разности между полным и донным давлениями при времени осреднения (0,1... 0,2)· τ проц, определяют отношение величины математического ожидания разности между полным и донным давлениями к величине математического ожидания донного давления, полученный результат сравнивают с величиной заданного отношения, которую определяют предварительными испытаниями и ограничениями по предельной величине параметра среднеквадратического отклонения разности между полным и донным давлениями, которую определяют предварительными испытаниями, и по результатам сравнения выдают команды на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы, а устройство для осуществления контроля режимов работы компрессорной системы содержит насадок для измерения полного и донного давлений, установленный в “горле” спрямляющего аппарата последней ступени компрессора, преобразователь разности между полным и донным давлениями в электрический сигнал, преобразователь донного давления в электрический сигнал, фильтр низкой частоты электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, фильтр низкой частоты электрического сигнала, пропорционального донному давлению, блок выделения переменной составляющей электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, блок определения среднеквадратического отклонения электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями на интервале времени 0,1... 0,2 от величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок определения математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на интервале времени 0,1... 0,2 от величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок определения математического ожидания электрического сигнала, пропорционального донному давлению на интервале времени 0,1... 0,2 от величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок-делитель величины математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на величину математического ожидания электрического сигнала, пропорционального донному давлению, блок-делитель величины среднеквадратического отклонения электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на величину математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, логический блок, вырабатывающий управляющие сигналы на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы.The technical result is achieved by the fact that in the inventive method of controlling the operating modes of the compressor system and the device for its implementation, for measuring flow parameters characterizing the operating mode of the compressor system, the method consists in installing the last stage straightening apparatus in the throat of the interscapular channel nozzle compressor for measuring the total and bottom pressures, measure the magnitude of the bottom pressure behind the nozzle, measure the difference between the total and bottom pressures, determine expectation value dissolved bottom pressure at the time of averaging (0,1 ... 0,2) · τ percent where τ percent - the time constant of the controlled transient, determine the expectation value of the difference between the total and bottom pressures when averaging time (0, 1 ... 0.2) · τ percent , determine the standard deviation of the difference between the total and bottom pressures at averaging time (0.1 ... 0.2) · τ percent , determine the ratio of the expected value of the difference between the full and bottom pressures to the value of ma For the expected value of the bottom pressure, the result obtained is compared with the value of the given ratio, which is determined by preliminary tests and restrictions on the limiting value of the standard deviation parameter of the difference between the total and bottom pressures, which is determined by preliminary tests, and according to the results of the comparison, commands are issued to actuators that regulate the operation mode compressor system, and a device for monitoring the operating modes of the compressor system contains it has nozzles for measuring the total and bottom pressures installed in the “throat” of the rectifier apparatus of the last stage of the compressor, a converter of the difference between the total and bottom pressures into an electric signal, a converter of the bottom pressure into an electric signal, a low-pass filter of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, a low-pass filter of an electrical signal proportional to the bottom pressure, a unit for extracting a variable component of an electrical signal, is proportional to the difference between the total and bottom pressures, the unit for determining the standard deviation of the electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures over a time interval of 0.1 ... 0.2 of the time constant of the controlled transient, the unit for determining the mathematical expectation of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, on a time interval of 0.1 ... 0.2 of the value of the time constant of the controlled transient, the block for determining the mathematical the expected value of an electric signal proportional to the bottom pressure over a time interval of 0.1 ... 0.2 of the value of the time constant of the transient being monitored, a block divider of the value of the mathematical expectation of the electric signal, proportional to the difference between the total and bottom pressures, by the value of the mathematical expectation of the electric a signal proportional to the bottom pressure, a block divider of the standard deviation of the electric signal, proportional to the difference between the total and bottom pressure by the value of the mathematical expectation of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, a logic unit that generates control signals to actuators that regulate the operation of the compressor system.

При этом специальный насадок, воспринимающий полное Р* и донное Рдон давления устанавливают в “горле” спрямляющего аппарата последней ступени компрессора, у которого контролируют режим работы. Донное давление (Рдон) - локальное давление за плохообтекаемой приемной частью насадка. Приемная часть насадка выполнена в виде усеченного конуса (пирамиды) с осью, параллельной вектору скорости потока, и вершиной, направленной навстречу потоку, в центре передней торцевой поверхности расположено приемное отверстие, воспринимающее полное давление, а приемное отверстие, воспринимающее донное давление, расположено в середине задней торцевой поверхности, минимальный линейный размер которой должен быть не менее удвоенной величины диаметра приемного отверстия;In this case, a special nozzle that receives the full P * and bottom P pressure don is installed in the “throat” of the rectifier apparatus of the last stage of the compressor, in which the operating mode is controlled. Bottom pressure (P don ) - local pressure behind the streamlined receiving part of the nozzle. The receiving part of the nozzle is made in the form of a truncated cone (pyramid) with an axis parallel to the flow velocity vector and a vertex directed towards the flow, in the center of the front end surface there is a receiving hole that receives full pressure, and a receiving hole that accepts bottom pressure is located in the middle the rear end surface, the minimum linear dimension of which must be at least twice the diameter of the receiving hole;

- измеряют величину донного давления P(t)дон;- measure the value of the bottom pressure P (t) don ;

- измеряют величину разности между полным и донным давлениями Δ PТ(t), которая значительно превышает величину Δ Рдин. (Г. Чжен. Отрывные течения, том 2, Мир, М., 1973 г., стр. 86-87). Одновременно при этом полностью снимаются требования к чистоте поверхности в месте измерения, так как донное давление измеряют в зоне отрыва потока, и поэтому чистота обработки поверхности не оказывает никакого влияния на измерение давления;- measure the difference between the total and bottom pressures Δ P T (t), which significantly exceeds the value of Δ P din . (G. Chzhen. Separate currents, volume 2, Mir, Moscow, 1973, pp. 86-87). At the same time, the requirements for surface cleanliness at the measurement site are completely removed, since the bottom pressure is measured in the flow separation zone, and therefore the surface finish does not affect pressure measurement;

- вычисляют величины математических ожиданий разности между полным и донным давлениями М(Δ РТ) и донного давления М(Рдон), а также среднеквадратическое отклонение величины разности между полным и донным давлениями СКО(Δ РТ) в рабочем диапазоне частот от половины минимальной частоты собственных колебаний потока в газодинамическом тракте системы, содержащей компрессор, до частоты вращения ротора компрессора при времени осреднения (0,1... 0,2)· τ проц, где τ проц - постоянная времени контролируемого переходного процесса, которая для каждой компрессорной системы определяется экспериментально. Такое время осреднения обеспечивает необходимое условие для контроля и управления при быстроменяющихся режимах;- calculate the values of the mathematical expectation of the difference between the total and bottom pressures M (Δ P T ) and the bottom pressure M (P d ), as well as the standard deviation of the difference between the total and bottom pressures of the standard deviation (Δ P T ) in the operating frequency range from half the minimum frequencies of natural oscillations of the flow in the gas-dynamic path of the system containing the compressor, up to the compressor rotor speed at averaging time (0.1 ... 0.2) · τ percent , where τ percent is the time constant of the controlled transient, which for each The compressor system is determined experimentally. This averaging time provides the necessary condition for monitoring and control under rapidly changing modes;

- определяют относительную величину математического ожидания- determine the relative value of the mathematical expectation

разности между полным и донным давлениями

Figure 00000003
и относительную величину среднеквадратического отклонения величины разности между полным и донным давлениямиdifferences between total and bottom pressures
Figure 00000003
and the relative standard deviation of the difference between the total and bottom pressures

Figure 00000004
Figure 00000004

- контроль параметров системы осуществляют сравнением величины относительного параметра δ РТ с заданной величиной δ РТ задан и с ограничениями по достижению текущей величины δ СКО(Δ РТ) заданной величины δ СКО(Δ РТ)задан. При выходе величины δ РТ из заданного диапазона вырабатывают управляющие команды на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы. Величины δ Рт задан и δ СКО(Δ РТ)задан определяются предварительными испытаниями. По достижению значения δ РТ заданной величины δ PТ помпаж вырабатывается сигнал о нарушении газодинамической устойчивости. В соответствии с определенными заранее целями регулирования компрессорной системы могут быть заданы несколько величин δ PТ задан являющихся функциями приведенной частоты вращения компрессора.- control of the system parameters is carried out by comparing the value of the relative parameter δ P T with the given value δ P T set and with restrictions on reaching the current value δ RMS (Δ P T ) of the given value δ RMS (Δ R T ) set . When the value of δ P T leaves the given range, control commands are generated for actuators that control the operation mode of the compressor system. The values of δ P t set and δ RMSE (Δ P T ) set are determined by preliminary tests. Upon reaching the value δ P T of a given value δ P T surge , a signal is generated about the violation of gas-dynamic stability. In accordance with predetermined goals for regulating the compressor system, several values of δ P T can be set which are functions of the reduced compressor speed.

Предлагаемое техническое решение обеспечивает увеличение величины параметра δ РТ более чем в пять раз, а величины градиента изменения δ РТ вдоль характеристики компрессора более чем в три раза по сравнению с соответствующими изменениями параметра δ Рдин в прототипе, что обеспечивает повышение надежности системы контроля режимов работы компрессоров, повышения ее чувствительности и помехоустойчивости.The proposed solution provides an increase in the parameter δ P T more than five times, and the gradient of the change δ P T along the characteristics of the compressor more than three times compared with the corresponding changes in the parameter δ P din in the prototype, which improves the reliability of the control system operation of compressors, increasing its sensitivity and noise immunity.

На фиг.1 изображена схема установки насадка в направляющем аппарате последней ступени компрессора и подключения преобразователей давления в электрический сигнал.Figure 1 shows the installation diagram of the nozzle in the guide apparatus of the last stage of the compressor and the connection of pressure transducers to an electrical signal.

На фиг.2 изображена схема установки насадка внутри межлопаточного канала направляющего аппарата.Figure 2 shows the installation diagram of the nozzle inside the interscapular channel of the guide apparatus.

На фиг.3 изображена схема устройства контроля режимов работы компрессорной системы.Figure 3 shows a diagram of a device for monitoring the operating modes of the compressor system.

Заявляемое устройство для контроля режимов работы компрессорной системы, изображенное на фиг.1, 2 и 3, содержит насадок 2 для измерения полного и донного давлений, устанавливаемый в “горле” спрямляющего аппарата 1 последней ступени компрессора, у которого контролируется режим работы, преобразователь 3 разности между полным и донным давлениями в электрический сигнал U(t)Δ PT, преобразователь 4 донного давления в электрический сигнал U(t)Pдон, фильтр 5 низкой частоты сигнала U(t)Δ PT, фильтр 6 низкой частоты сигнала U(t)Pдон, блок 7 выделения переменной составляющей сигнала U(t)Δ PT, блок 8 определения среднеквадратического отклонения СКО(UΔ PT) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц, где τ проц - постоянная времени контролируемого переходного процесса, блок 9 определения математического ожидания M(UΔ РТ) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц, блок 10 определения математического ожидания М(UРдон) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц, делитель 11 величины математического ожидания М(UΔ РТ) на величину математического ожидания М(UPдон) делитель 12 величины среднеквадратического отклонения CKO(UΔ ) на величину математического ожидания M(UΔ PT), логический блок 13 управления режимами работы компрессора.The inventive device for monitoring the operating modes of the compressor system, shown in figures 1, 2 and 3, contains nozzles 2 for measuring the total and bottom pressures, installed in the "throat" of the rectifier apparatus 1 of the last compressor stage, in which the operating mode is controlled, a difference converter 3 between the total and bottom pressures into an electric signal U (t) Δ PT , converter 4 of the bottom pressure into an electric signal U (t) P don , filter 5 of the low frequency signal U (t) Δ PT , filter 6 of the low frequency signal U (t) P don block 7 highlighting changes second signal component U (t) Δ PT, determination unit 8 standard deviation MSE (UΔ PT) in the time interval (0,1 ... 0,2) · τ percent where τ percent - constant controllable transient time, the block 9 determining the mathematical expectation M (UΔ RT ) in the time interval (0.1 ... 0.2) · τ percent , block 10 determining the mathematical expectation M (U Rdon ) in the time interval (0.1 ... 0.2) · Τ percent , divisor 11 of the value of the mathematical expectation M (UΔ RT ) by the value of the mathematical expectation M (U Pdon ) divider 12 of the standard deviation CKO (UΔ PT ) n and the value of the mathematical expectation M (UΔ PT ), the logic unit 13 controls the operating modes of the compressor.

Работа устройства, реализующего предлагаемый способ контроля режимов работы компрессорной системы, основано на том, что изменение режима работы компрессора приводит к изменению осредненных величин полного Р* и донного Рдон давлений, а изменение границы газодинамической устойчивости (например, при воздействии внешних возмущений или по мере выработки ресурса) приводит к изменению величины пульсации давления в тракте компрессора.The operation of the device that implements the proposed method for monitoring the operating modes of the compressor system is based on the fact that a change in the compressor operating mode leads to a change in the averaged values of the total P * and bottom P don pressures, and a change in the boundary of gas-dynamic stability (for example, when exposed to external disturbances or as resource development) leads to a change in the magnitude of the pressure pulsation in the compressor path.

Насадок 2, установленный в “горле” спрямляющего аппарата 1 последней ступени компрессора, у которого контролируется режим работы, воспринимает полное и донное давления. Полное давление подается на один вход дифференциального преобразователя 3 давления в электрический сигнал U(t)Δ РТ, а донное давление подается на второй вход дифференциального преобразователя 3 давления и на вход преобразователя 4 давления в электрический сигнал U(t)Рдон. Выходной сигнал с преобразователя 4 подается на фильтр 6 низкой частоты сигнала U(t)Рдон. Один из выходов преобразователя 3 подается на вход фильтра 5 низкой частоты сигнала U(t)Δ РТ, а другой подается на вход блока 7 выделения переменной составляющей сигнала U(t)Δ РТ с последующей передачей сигнала на вход блок 8 определения величины среднеквадратического отклонения СКО(UΔ РТ) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц. Выходные сигналы с фильтров 5 и 6 подаются соответственно на входы блока 9 определения величины математического ожидания M(UΔ РТ) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц и блока 10 определения величины математического ожидания М(UΔ РТ) на интервале времени (0,1... 0,2)· τ проц. Выходные сигналы с блоков 9 и 10 подаются на вход блока-делителя 11 величины математического ожидания M(UΔ РТ) на величину математического ожидания M(UΔ РТ). Выходные сигналы с блока Вис блока 9 подаются на вход блока-делителя 12 величины среднеквадратического отклонения CKO(UΔ РТ) на величину математическое ожидание M(UΔ РТ). Выходные сигналы с блока-делителя 11 и блока-делителя 12 подаются на логический блок 13 управления рабочими режимами компрессора, который выдает управляющие сигналы (УС1... УСn) на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы.Nozzles 2, installed in the “throat” of the straightening apparatus 1 of the last stage of the compressor, in which the operating mode is controlled, senses the total and bottom pressure. Full pressure is supplied to one input of the differential pressure transducer 3 into an electric signal U (t) Δ RT , and the bottom pressure is supplied to the second input of the differential pressure transducer 3 and to the input of a pressure transducer 4 to the electric signal U (t) Rdon . The output signal from the Converter 4 is supplied to the filter 6 of the low frequency signal U (t) Rdon . One of the outputs of the converter 3 is fed to the input of the low-frequency filter 5 of the signal U (t) Δ PT , and the other is fed to the input of the unit 7 for extracting the variable component of the signal U (t) Δ PT with subsequent transmission of the signal to the input of the unit 8 for determining the standard deviation of the standard deviation (UΔ RT ) in the time interval (0.1 ... 0.2) · τ percent . The output signals from filters 5 and 6 are supplied respectively to the inputs of block 9 for determining the value of mathematical expectation M (UΔ RT ) in the time interval (0.1 ... 0.2) · τ percent and block 10 for determining the value of mathematical expectation M (UΔ RT ) in the time interval (0.1 ... 0.2) · τ percent . The output signals from blocks 9 and 10 are fed to the input of the divider 11 of the expectation value M (UΔ PT ) by the expectation value M (UΔ RT ). The output signals from the block Vis block 9 are fed to the input of the divider block 12 of the standard deviation CKO (UΔ RT ) by the value of the expected value M (UΔ RT ). The output signals from the divider block 11 and the divider block 12 are fed to the compressor operating logic control unit 13, which provides control signals (US 1 ... US n ) to the actuators that control the operation of the compressor system.

Применение безразмерного параметра

Figure 00000005
позволяет проводить контроль и управление компрессорных систем вне зависимости от изменения давления на входе в компрессор.Apply dimensionless parameter
Figure 00000005
allows monitoring and control of compressor systems regardless of changes in pressure at the inlet to the compressor.

Применение безразмерного параметра

Figure 00000006
позволяет проводить контроль и управление компрессорных систем с учетом изменения границы ГДУ по мере выработки ресурса компрессора или при воздействии других факторов, приводящих к изменению границы газодинамической устойчивости, так как величина параметра δ CKO(UΔ PT) определяется пульсациями потока в проточной части компрессора, которые увеличиваются при сближении рабочей точки на характеристике компрессора с границей газодинамической устойчивости.Apply dimensionless parameter
Figure 00000006
It allows monitoring and control of compressor systems taking into account changes in the boundary of the GDU as the compressor develops its life or when other factors affect the change in the boundary of gas-dynamic stability, since the parameter δ CKO (UΔ PT ) is determined by the flow pulsations in the compressor flow path, which increase when approaching the operating point on the compressor characteristic with the boundary of gas-dynamic stability.

В соответствии с определенными заранее целями регулирования компрессорной системы могут быть заданы несколько (δ UΔ PT)задан, являющихся функциями приведенной частоты вращения компрессора, например:In accordance with certain objectives of advance regulating system of the compressor can be set somewhat (δ UΔ PT) is set, which are functions given compressor speed, for example:

- (δ UΔ PT)min - соответствует линии вблизи границы ГДУ и ограничивает минимальную производительность компрессора при допустимых запасах устойчивой работы компрессора;- (δ UΔ PT ) min - corresponds to the line near the boundary of the GDU and limits the minimum compressor productivity with acceptable reserves of stable compressor operation;

- (δ UΔ PT)maxКПД - соответствует линии рабочих режимов при максимальных КПД компрессора;- (δ UΔ PT ) maxKPD - corresponds to the line of operating modes at maximum compressor efficiency;

- (δ UΔ PT)max - соответствует линии, ограничивающей максимальную производительность компрессора;- (δ UΔ PT ) max - corresponds to the line limiting the maximum compressor capacity;

- (δ UΔ PT)помп - соответствует признаку нарушения газодинамической устойчивости.- (δ UΔ PT ) pump - corresponds to the sign of violation of gas-dynamic stability.

Назначению (δ UΔ PT)задан должны предшествовать испытания данного типа компрессора.The assignment (δ UΔ PT ) given must be preceded by tests of this type of compressor.

Величину параметра δ CKO(δ UΔ PT) сравнивают с соответствующей заданной величиной этого параметра, который является заданной функцией приведенной частоты вращения компрессора, а определяется он по результатам предварительных экспериментальных исследований и служит для определения изменения границы ГДУ под влиянием внешних и временных факторов и может быть использован, например, для коррекции (δ UΔ PT)min или для сообщения о необходимости регламентных работ по повышению запасов устойчивой работы компрессора.The value of the parameter δ CKO (δ UΔ PT ) is compared with the corresponding predetermined value of this parameter, which is a given function of the reduced compressor speed, and it is determined by the results of preliminary experimental studies and serves to determine the change in the boundary of the GDU under the influence of external and temporal factors and can be used, for example, to correct (δ UΔ PT ) min or to report the need for routine maintenance to increase the stock of stable compressor operation.

При выполнении условия (δ UΔ PT)тек<(δ UΔ PT)помп логическое устройство вырабатывает управляющий сигнал на включение системы защиты от помпажа.When the condition (δ UΔ PT ) tech <(δ UΔ PT ) of the pump is satisfied, the logic device generates a control signal to turn on the surge protection system.

Таким образом, применение предлагаемого устройства, реализующего предложенный способ контроля режимов работы компрессорных систем,Thus, the use of the proposed device that implements the proposed method for monitoring the operating modes of compressor systems,

- позволяет вести контроль режимов работы компрессора независимо от изменения давления на входе, так как в своей основе используют безразмерный параметр (δ UΔ PT);- allows you to control the compressor operating modes regardless of changes in the pressure at the inlet, since they basically use the dimensionless parameter (δ UΔ PT );

- обеспечивает более чем в пять раз большую величину и более чем втрое больший градиент изменения параметра (δ UΔ PT) по характеристике компрессора по сравнению с изменениями величины, используемых прототипом, что повышает точность и надежность определения работы компрессора;- provides more than five times the magnitude and more than three times the gradient of the parameter change (δ UΔ PT ) according to the characteristics of the compressor compared with changes in the values used by the prototype, which increases the accuracy and reliability of determining the operation of the compressor;

- снимает требования к чистоте поверхности, где производят отбор измеряемых давлений;- removes the requirements for surface cleanliness, where the selection of the measured pressure;

- обеспечивает необходимое для практики быстродействие распознавания режима работы компрессора;- provides the necessary for practice performance recognition of the compressor operating mode;

- позволяет отслеживать изменение границы газодинамической устойчивой работы компрессора, например, по мере выработки ресурса;- allows you to track the change in the boundary of the gas-dynamic stable operation of the compressor, for example, as the resource is developed;

- обеспечивает регистрацию нарушения газодинамической устойчивости компрессорной системы.- provides registration of violations of the gas-dynamic stability of the compressor system.

Claims (2)

1. Способ контроля режимов работы компрессорной системы, заключающийся в том, что путем измерения параметров потока определяют параметры, характеризующие режим работы компрессорной системы, отличающийся тем, что, устанавливают по потоку в “горле” межлопаточного канала спрямляющего аппарата последней ступени компрессора насадок для измерения полного и донного давлений, измеряют величину донного давления за насадком, измеряют величину разности между полным и донным давлениями, определяют величину математического ожидания донного давления при времени осреднения (0,1...0,2)·τпроц, где τпроц - постоянная времени контролируемого переходного процесса, определяют величину математического ожидания разности между полным и донным давлениями при времени осреднения (0,1...0,2)·τпроц, определяют величину среднеквадратического отклонения разности между полным и донным давлениями при времени осреднения (0,1...0,2)·τпроц, определяют отношение величины математического ожидания разности между полным и донным давлениями к величине математического ожидания донного давления, полученный результат сравнивают с величиной заданного отношения, которую определяют предварительными испытаниями и ограничениями по предельной величине параметра среднеквадратического отклонения разности между полным и донным давлениями, которую определяют предварительными испытаниями, и по результатам сравнения выдают команды на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы.1. The method of monitoring the operating modes of the compressor system, which consists in the fact that by measuring the flow parameters determine the parameters characterizing the operating mode of the compressor system, characterized in that they are installed in the throat in the “throat” of the interscapular channel of the straightening apparatus of the last stage of the nozzle compressor for measuring the total and bottom pressures, measure the value of the bottom pressure behind the nozzle, measure the difference between the total and bottom pressures, determine the mathematical expectation of the bottom pressure at averaging time (0.1 ... 0.2) · τ percent , where τ percent is the time constant of the controlled transient, determine the mathematical expectation of the difference between the total and bottom pressures at averaging time (0.1 ... 0 , 2) · τ percent , determine the standard deviation of the difference between the total and bottom pressures at the averaging time (0.1 ... 0.2) · τ percent , determine the ratio of the expected value of the difference between the total and bottom pressures to the value of the mathematical expectation bottom pressure obtained Performan compared with a predetermined value relationship, which is determined by preliminary tests and limitations of parameter limit value of the standard deviation of the difference between the total and the bottom pressure which is determined by preliminary tests, and the results of comparison of issue commands to the actuators governing the operation of the compressor system. 2. Устройство контроля режимов работы компрессорной системы, содержащее насадок с датчиками давления, преобразователи давления в электрические сигналы, фильтры низкой частоты, детекторы среднего и среднеквадратического значений сигналов, блок управления, отличающееся тем, что оно содержит насадок для измерения полного и донного давлений, установленный в “горле” спрямляющего аппарата последней ступени компрессора, преобразователь разности между полным и донным давлениями в электрический сигнал, преобразователь донного давления в электрический сигнал, фильтр низкой частоты электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, фильтр низкой частоты электрического сигнала, пропорционального донному давлению, блок выделения переменной составляющей электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, блок определения среднеквадратического отклонения электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями на интервале времени 0,1...0,2 величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок определения математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на интервале времени 0,1...0,2 величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок определения математического ожидания электрического сигнала, пропорционального донному давлению на интервале времени 0,1...0,2 величины постоянной времени контролируемого переходного процесса, блок-делитель величины математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на величину математического ожидания электрического сигнала, пропорционального донному давлению, блок-делитель величины среднеквадратического отклонения электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, на величину математического ожидания электрического сигнала, пропорционального разности между полным и донным давлениями, логический блок, вырабатывающий управляющие сигналы на исполнительные устройства, регулирующие режим работы компрессорной системы.2. A device for monitoring the operating modes of the compressor system, comprising nozzles with pressure sensors, pressure transducers into electrical signals, low-pass filters, medium and root-mean-square signal detectors, a control unit, characterized in that it contains nozzles for measuring the total and bottom pressures, installed in the “throat” of the rectifier apparatus of the last stage of the compressor, the converter of the difference between the total and bottom pressures into an electrical signal, the converter of bottom pressure into electric an electric signal, a low-pass filter of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, a low-pass filter of an electric signal proportional to the bottom pressure, a unit for extracting a variable component of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, a unit for determining the standard deviation of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures in the time interval 0.1 ... 0.2 of the value of the time constant is controlled transient, the unit for determining the mathematical expectation of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, in the time interval 0.1 ... 0.2 of the time constant of the controlled transient, the unit for determining the mathematical expectation of an electric signal proportional to the bottom pressure in the interval time 0.1 ... 0.2 of the value of the time constant of the controlled transient, the block divider of the value of the mathematical expectation of the electrical signal, proportional to the difference between the total and bottom pressures, by the value of the mathematical expectation of an electric signal proportional to the bottom pressure, the block divider of the standard deviation of the electric signal, proportional to the difference between the total and bottom pressures, by the value of the mathematical expectation of an electric signal proportional to the difference between the total and bottom pressures, a logic unit that generates control signals to actuators that control the operation of the compressor system s.
RU2003122268/06A 2003-07-22 2003-07-22 Method of and device to control compressor system operation modes RU2246640C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003122268/06A RU2246640C1 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Method of and device to control compressor system operation modes

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2003122268/06A RU2246640C1 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Method of and device to control compressor system operation modes

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2003122268A RU2003122268A (en) 2005-01-20
RU2246640C1 true RU2246640C1 (en) 2005-02-20

Family

ID=34977736

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2003122268/06A RU2246640C1 (en) 2003-07-22 2003-07-22 Method of and device to control compressor system operation modes

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2246640C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041851A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-02 Central Institute Of Aviation Motors (Ciam) Method for monitoring the operating modes of a compressor and a device for carrying out said method

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ДАДД, ПОРТЕР. Восстановление режима работы двигателя после помпажа и управление линией рабочих режимов компрессора по числу М потока за компрессором. Новости зарубежной науки и техники. Москва, ЦИАМ, 1992 №4, с.38-43. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009041851A1 (en) * 2007-09-24 2009-04-02 Central Institute Of Aviation Motors (Ciam) Method for monitoring the operating modes of a compressor and a device for carrying out said method

Also Published As

Publication number Publication date
RU2003122268A (en) 2005-01-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5683223A (en) Surge detection device and turbomachinery therewith
CN100575935C (en) Detect the method and apparatus of centrifugal pump low discharge/cavitation erosion
KR100441719B1 (en) Turbomachinery with variable-angle fluid guiding vanes
EP2129921B1 (en) Method for detecting rotating stall in a compressor
EP1734354A2 (en) Engine status detection with external microphone
JPH074261A (en) Gas-turbine engine
Dehner et al. Instabilities at the low-flow range of a turbocharger compressor
US3958447A (en) Mass flowmeter
US5002459A (en) Surge control system
Gao et al. Experimental investigation on cavitating flow induced vibration characteristics of a low specific speed centrifugal pump
US5851103A (en) Turbomachinery with variable angle fluid guiding devices
WO2022066193A1 (en) Wide range multi-phase flow meter
RU2246640C1 (en) Method of and device to control compressor system operation modes
EP0278226A1 (en) Method and apparatus for detecting pressure surges in a turbo-compressor
RU2354851C1 (en) Method of controlling compressor operating conditions and device to this end
Stephen et al. Experimental determination of cavitation characteristics of low specific speed pump using noise and vibration
WO2008138060A1 (en) System and method for maximising solids concentration of slurry pumped through a pipeline
Rückert et al. A Novel Stall Warning Indicator: Part I—Applications and Limitations
Hayami et al. Flow in the inducer of a centrifugal compressor measured with a laser velocimeter
EP0777828A1 (en) Compressor stall diagnostics and avoidance
Mizuki et al. Investigation concerning rotating stall and surge phenomena within centrifugal compressor channels
Kowshik et al. Rotating instability in a centrifugal blower with shrouded impeller
RU2118681C1 (en) Method of automatic control of gas-turbine engine of flying vehicle
RU2263234C1 (en) Turbocompressor surge signal forming method
Jin et al. Excitation of blade vibration due to surge of centrifugal compressors

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20080723