RU33987U1 - Система для диагностики помпажа турбокомпрессора - Google Patents
Система для диагностики помпажа турбокомпрессора Download PDFInfo
- Publication number
- RU33987U1 RU33987U1 RU2003123951/20U RU2003123951U RU33987U1 RU 33987 U1 RU33987 U1 RU 33987U1 RU 2003123951/20 U RU2003123951/20 U RU 2003123951/20U RU 2003123951 U RU2003123951 U RU 2003123951U RU 33987 U1 RU33987 U1 RU 33987U1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- surge
- value
- turbocompressor
- input
- output
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Supercharger (AREA)
Description
2003123951
Illlllllliil
° sm МПК 7 F04D 27/02; G04B 13/02 Система для диагностики иомиажа турбокомпрессора
Полезная модель относится к области компрессоростроения, в частности, к системам защиты от помпажа турбокомпрессоров и может быть использована в различных отраслях промышленности.
Известны устройства обнаружения помпажа турбокомпрессоров, основанные на многопараметрическом анализе динамики процесса компримирования и распознавания помпажа по совокупности признаков, например, по одновременному снижению давления нагнетания и перепада давления на расходомерном устройстве при постоянном или повышающемся давлении всасывания (Compressor Controls Софога11оп, «Система управления и противопомпажного регулирования газоперекачивающих агрегатов, Методика проведения помпажных испытаний компрессора, 1999 г.).
Недостатком такого устройства, равно как и других, связанных с определением скорости изменения измеряемых параметров путем дифференцирования сигнала датчиков, является низкая помехоустойчивость. Это повышает вероятность ложного формирования сигнала помпажа из-за наличия помех различной природы в измеряемых сигналах. Также к недостаткам следует отнести то, что в ряде случаев при помпаже турбокомпрессоров амплитуда и скорость изменения как давления нагнетания, так и перепада давления на расходомерном устройстве, весьма незначительны, и данный способ становится неэффективным.
Ближайшим по технической сущности и достигаемому эффекту к заявляемой полезной модели является система для диагностики помпажа турбокомпрессора (патент РФ №2172433, МПК F04D 27/02, опубл. БИ №23, 20.08.2001г.). параметра, отражающего динамику процесса компримирования,
непрерывное вычисление отношения среднеквадратичного отклонения измеряемого параметра к его среднему значению и формирование сигнала помпажа при превышении указанным отношением порогового значения.
При этом параметр помпажа, равный отношению среднеквадратичного отклонения измеряемого значения параметра к его среднему значению, определяют согласно системы зфавнений: R (T/S
- М У5 S
s -y:s,
N
- , где
R - отношение среднеквадратичного отклонения измеряемого значения параметра к его среднему значению (параметр помпажа); сг- среднеквадратичное отклонение измеряемого параметра;
S - среднее значение измеряемого параметра;
S, - значение сигнала на i-м отсчете;
JV - число отсчетов сигнала.
Система диагностики помпажа турбокомпрессора, содержит датчик измеряемого параметра, выход которого соединен через вычислитель с пороговым элементом, при этом вычислитель включает первые фильтр нижних частот и квадратор и вторые квадратор и фильтр нижних частот, соединенные последовательно, соответственно, причем входы первого фильтра и второго квадратора являются входом вычислителя, а выходы первого квадратора и второго фильтра присоединены, соответственно, к инвертируюш;ему и прямому входам сумматора, выход которого соединен через корнеизвлекаюп1,ее устройство с первым входом делителя, второй вход которого присоединен к выходу первого фильтра (см, описание к патенту РФ № 2172433, кл. F 04 D 27/02, 2001 г.). Преимуществом устройства по прототипу перед аналогом является
использование статистических методов обработки измеряемых сигналов при формировании параметра диагностики (распознавания) помпажа. Это позволяет повысить помехоустойчивость без снижения чувствительности за счет математически корректных процедур обработки сигналов.
Недостатком устройства по прототипу является малая достоверность присущая однопараметрическим способам диагностики (распознавания) помпажа, опирающимся на результаты обработки сигнала только одного измеряемого параметра. Это вызвано тем, что схожие признаки могут быть вызваны причинами, не имеющими отношения к помпажу, а определяться, например, сменой технологических режимов компрессорной установки (турбокомпрессора) или динамикой истечения газа в трубопроводах.
Полезная модель решает задачу повышения качества опознавания помпажа, предусматривающую получение технического результата, заключающегося в увеличении достоверности и надежности диагностики помпажа, что расширяет область его практического применения.
Данный технический результат достигается за счет того, что система для диагностики помпажа турбокомпрессора, осуществляет измерение параметра, отражающего динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре, статистическую обработку полученных результатов измерения, определение по результатам обработки значения величины помпажа турбокомпрессора и установление наличия помпажа турбокомпрессора при превышении полученным значением величины помпажа его заданного значения, одновременно с измерением основного измеряют не менее одного дополнительного параметра, отражающего динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре и коррелированно вместе с основным параметром характеризующего процесс помпажа турбокомпрессора, при этом наличие помпажа турбокомпрессора устанавливают как значение ковариации значений величин основного и одного из дополнительных параметров. Кроме того, в качестве параметров, отражающих динамику процесса компримирования в
турбокомпрессоре, могут быть использованы перепад давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора и осевой сдвиг ротора турбокомпрессора, а значение величины помпажа турбокомпрессора определяют как значение ковариации значений величины перепада давления на расходомерном устройстве и значений величины осевого сдвига ротора турбокомпрессора. Кроме того, в качестве параметров, отражающих динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре, могут быть использованы также перепад давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора и скорость вращения ротора турбокомпрессора, а значение величины помпажа турбокомпрессора определяют как значение ковариации значений величины перепада давления на расходомерном устройстве и значений величины скорости вращения ротора турбокомпрессора.
Кроме того, в качестве параметров, отражающих динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре, могут быть также использованы давление нагнетания в турбокомпрессор и перепад давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора, а значение величины помпажа турбокомпрессора определяют как значение величины отношения значения ковариации значений величины давления нагнетания в турбокомпрессор и значений величины перепада давления на расходомерном устройстве к их средним значениям, при этом наличие помпажа турбокомпрессора устанавливают при условии неувеличения значений величины давления нагнетания с одновременным превыщением значением величины помпажа турбокомпрессора его установленного значения. Кроме того, что в качестве параметров, отражающих динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре, могут быть также использованы давление нагнетания в турбокомпрессор и ток электропривода в турбокомпрессоре, а значение величины помпажа турбокомпрессора определяют как значение величины отношения
4 ковариации значений величнны давления нагнетания в турбокомнрессор и
значений величины тока электропривода в турбокомпрессоре к их средним значениям, при этом наличие помпажа турбокомпрессора устанавливают при условии неувеличения значений величины давления нагнетания с одновременным превышением значением величины помпажа турбокомпрессора его установленного значения. Кроме того, в качестве параметров, отражающих динамику процесса компримирования в турбокомпрессоре, могут быть также использованы перепад давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора и ток электропривода в турбокомпрессоре, а значение величины помпажа турбокомпрессора определяют как значение величины отношения ковариации значений величины перепада давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора и значений величины тока электропривода турбокомпрессора к их средним значениям, при этом наличие помпажа турбокомпрессора устанавливают при условии неувеличения значений величины перепада давления на расходомерном устройстве турбокомпрессора с одновременным превышением значением величины помпажа турбокомпрессора его установленного значения.
Кроме того, значение ковариации величин параметров, отражаюш;их динамику процесса компримирования, может быть определено согласно системе уравнений:
x,x,,+k-(x,-x,,
Y,Y,,+k-(Y,-Y,),
cov, cov,, + k (X, -X,)-(Y,-Y,)-cov,,,
X - текущее значение сигнала первого параметра; Y. - текуш;ее значение сигнала второго параметра; Jf,, - значение сигнала первого параметра на предыдущем отсчете; Y. - значение сигнала второго параметра на предыдуп1;ем отсчете;
.
5
J, - текущее среднее значение сигнала первого параметра; у; - текущее среднее значение сигнала второго параметра; COV; - текущее значение ковариации (параметр помпажа); cov;, - значение ковариации на предыдущем отсчете; k - постоянный коэффициент ().
Коэффициент k определяет постоянную времени усреднения в рекурсивных формулах для определения ковариации и характеризует временную апертуру распознавания помпажа. Выбор коэффициента определяется требуемым быстродействием распознавания помпажа, газодинамическими характеристиками компрессорной установки, периодом дискретизации и соотношением сигнал/щум измеряемых параметров.
Данный технический результат достигается за счет того, что система диагностики помпажа турбокомпрессора, содержащая датчик параметров компримирования, установленный на турбокомпрессоре и соединенный со входом первого фильтра нижних частот, второй фильтр нижних частот и сумматор, имеет дополнительный датчик параметров компримирования, установленный на турбокомпрессоре и соединенный выходом со входом второго фильтра нижних частот и прямым входом дополнительного сумматора, основной датчик параметров компримирования дополнительно связан выходом с прямым входом сумматора, выходы обоих сумматоров подключены ко входам умножителя, выход которого через третий фильтр нижних частот связан с одним из входов компаратора, соединенного другим входом с выходом источника пороговой величины напряжения, соответств)аощей помпажу турбокомпрессора, а выходом - со входом элемента задержки на включение сигнала помпажа, причем выходы первого и второго фильтров нижних частот связаны с инверсными входами, соответственно, основного и дополнительного сумматоров. Кроме того, элемент задержки на включение сигнала помпажа может быть выполнен с возможностью формирования соответствующего наличию
, 6 помпажа турбокомпрессора непрерывного сигнала за счет задерживания
заднего фронта поступающего на него импульса.
Сущность предлагаемой полезной модели заключается в том, что в качестве критерия диагностики (распознавания) помпажа принимают результаты сравнения со своими пороговыми значениями параметра помпажа, равного значению параметра помпажа, равного значению ковариации сигналов измеряемых параметров. В качестве источников сигналов, в зависимости от типа и состава компрессорной установки и ее системы автоматизации, может быть использована практически любая пара датчиков из следующих параметров: перепад давления на расходомерном устройстве, давление нагнетания, ток электропривода, частота вращения ротора компрессора и осевой сдвиг ротора. Также может быть использована и другая пара измеряемых параметров, но при этом необходимо, чтобы групповые свойства поведения сигналов этих параметров при помпаже удовлетворяли предложенному способу диагностики (распознавания).
Таким образом, для реализации способа необходимо в реальном масштабе времени измерение двух параметров и определение значения ковариации их сигналов, в основу расчета которых заложена вышеприведенная система уравнений. Необходимые вычисления легко реализ)аотся на современных микропроцессорных контроллерах промышленной автоматизации.
Сущность полезной модели поясняется чертежами, где на фиг.1 представлена блок-схема системы диагностики помпажа для реализации предлагаемого способа; на фиг.2 изображены графики, иллюстрирующие способ диагностики помпажа на реальных сигналах, измеренных при проведении помпажных испытаний центробежного компрессора. Здесь представлены следующие графики: 1 - давление нагнетания; 2 - ток электропривода; 3 - ковариация сигналов нагнетания и тока электропривода; 4 - сигнал помпажа.
,
7 Система диагностики помпажа турбокомпрессора содержит датчики
параметров компримирования 2 и 3, установленные на трубокомпрессоре (компрессорной установке) 1, фильтры нижних частот (ФНЧ) 4, 5 и 9, сумматоры 6 и 7, умножитель 8, компаратор 10 и элемент задержки на выключение сигнала помпажа, а также источник 12 пороговой величины напряжения, соответствующей помпажу турбокомпрессора.
В системе выход датчика 3 соединен со входами сумматора 6 и ФНЧ 4, выход ФНЧ 4 соединен с инверсным входом сумматора 6, выход датчика 2 соединен со входами сумматора 7 и ФНЧ 5, выход ФНЧ 5 соединен с инверсным входом сумматора 7, выходы сумматоров 6 и 7 соединены со входами умножителя 8, выход которого соединен со входом ФНЧ 9, в свою очередь, сигнал с выхода ФНЧ 9 поступает на один вход компаратора 10, выход которого соединен со входом элемента 11 задержки на выключение. Другой вход компаратора 10 соединен с выходом источника 12.
Система работает следующим образом.
В процессе работы компрессорной установки 1 датчики 2 и 3 непрерывно измеряют параметры компримирования. Нри этом сигнал датчика 3 поступает на ФНЧ 4, на выходе которого формируется среднее значение сигнала. Одновременно, сигнал датчика 3 поступает на сумматор 6, на инвертирующий вход которого поступает среднее значение указанного сигнала, при этом на выходе сумматора 6 формируется разность между текущим и средним значением сигнала датчика. Аналогично, сигнал датчика 2 поступает на ФНЧ 5 и сумматор 7, на выходе которого формируется разность между текущим и средним значением сигнала датчика 2. Разностные сигналы поступают на входы умножителя 8, на выходе которого формируется произведение разностей между текущими и средними значениями сигналов датчиков 2 и 3. Сигнал произведения поступает на вход ФНЧ 9, на выходе которого формируется значение ковариации сигналов датчиков. Нревыщение текущим значением ковариации установленного порогового значения, характеризующее помпаж турбокомпрессора, фиксируется компаратором 10, на выходе
которого формируются импульсы соответствующие каждому помпажному хлопку, или, в зависимости от характера помпажа, группе хлопков. Помпажиые импульсы с выхода компаратора поступают на вход элемента 11 задержки на выключение сигнала помпажа, который на своем выходе формирует непрерывный сигнал помпажа за счет задержки заднего фронта каждого импульса, формируемого компаратором 10.
Сигнал наличия помпажа предназначен для использования в системах антипомпажной защиты компрессорных установок в целях экстренного вывода компрессора из опасных режимов работы или аварийной остановки.
Способность данного способа к распознаванию помпажа иллюстрируется фиг.2, где изображены графики давления нагнетания 1, тока электропривода 2, ковариации сигналов давления нагнетания и тока электропривода 3, а также сигнала помпажа 4.
Использование данной полезной модели позволяет увеличить достоверность и надежность диагностики помпажа, расширяя, тем самым, область его практического применения.
,
9
Claims (2)
1. Система диагностики помпажа турбокомпрессора, содержащая датчик параметров компримирования, установленный на турбокомпрессоре и соединенный со входом первого фильтра нижних частот, второй фильтр нижних частот и сумматор, отличающаяся тем, что она имеет дополнительный датчик параметров компримирования, установленный на турбокомпрессоре и соединенный выходом со входом второго фильтра нижних частот и прямым входом дополнительного сумматора, основной датчик параметров компримирования дополнительно связан выходом с прямым входом сумматора, выходы обоих сумматоров подключены ко входам умножителя, выход которого через третий фильтр нижних частот связан с одним из входов компаратора, соединенного другим входом с выходом источника пороговой величины напряжения, соответствующей помпажу турбокомпрессора, а выходом - со входом элемента задержки на включение сигнала помпажа, причем выходы первого и второго фильтров нижних частот связаны с инверсными входами, соответственно, основного и дополнительного сумматоров.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123951/20U RU33987U1 (ru) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Система для диагностики помпажа турбокомпрессора |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2003123951/20U RU33987U1 (ru) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Система для диагностики помпажа турбокомпрессора |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU33987U1 true RU33987U1 (ru) | 2003-11-20 |
Family
ID=37992974
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2003123951/20U RU33987U1 (ru) | 2003-08-06 | 2003-08-06 | Система для диагностики помпажа турбокомпрессора |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU33987U1 (ru) |
-
2003
- 2003-08-06 RU RU2003123951/20U patent/RU33987U1/ru not_active IP Right Cessation
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US7409854B2 (en) | Method and apparatus for determining an operating status of a turbine engine | |
CN108699966B (zh) | 增压器的喘振检测方法以及喘振检测装置 | |
US7937994B2 (en) | Method and device for detecting the presence of an exhaust gas treatment system in an exhaust line of an internal combustion engine | |
CN106678069A (zh) | 离心式压缩机防喘振发生的检测方法 | |
KR850004830A (ko) | 압축기 회전 스톨탐지 및 경보 시스템 | |
US20110308299A1 (en) | Pressure guiding tube blockage diagnosing device and blockage diagnosing method | |
CN105628298A (zh) | 压差传感器故障检测方法 | |
CN111307206B (zh) | 一种基于多源信息融合的压缩机喘振自动识别方法 | |
EP3173600B1 (en) | Surge determination device, surge determination method, and program | |
KR20160085331A (ko) | 기계의 실제 손상 상태를 검출하기 위한 장치 및 방법 | |
WO2021007084A1 (en) | Compressor stall warning using nonlinear feature extraction algorithms | |
RU33987U1 (ru) | Система для диагностики помпажа турбокомпрессора | |
RU2247869C1 (ru) | Способ диагностики помпажа турбокомпрессора и система для его реализации | |
CN114688067A (zh) | 压缩机的喘振检测方法、装置和电子设备 | |
JP6081118B2 (ja) | 圧縮機、圧縮機の運転制御方法 | |
US20210285457A1 (en) | Surging precursor detecting device, method of detecting surging precursor, and program | |
RU2247868C1 (ru) | Способ распознавания помпажа турбокомпрессора и система для его реализации | |
RU32837U1 (ru) | Система распознавания помпажа турбокомпрессора | |
CN110146267B (zh) | 一种全封闭制冷压缩机阀片颤振的检测方法 | |
RU2172433C1 (ru) | Способ диагностики помпажа турбокомпрессора и система для его реализации | |
Kerres et al. | Optimal pressure based detection of compressor instabilities using the hurst exponent | |
RU2680770C1 (ru) | Способ обнаружения попадания несжимаемых объектов в проточную часть турбокомпрессора и система для его реализации | |
Guzel’baev et al. | Methods of rotating stall and surge detection in centrifugal compressors | |
KR20160039078A (ko) | 발전소 배관 운전신호 분석 방법 | |
SU773314A1 (ru) | Способ обнаружени предпомпажного режима центробежного компрессора |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM1K | Utility model has become invalid (non-payment of fees) |
Effective date: 20050807 |