SU1590673A1 - Method and apparatus for controlling compressor capacity - Google Patents
Method and apparatus for controlling compressor capacity Download PDFInfo
- Publication number
- SU1590673A1 SU1590673A1 SU884377114A SU4377114A SU1590673A1 SU 1590673 A1 SU1590673 A1 SU 1590673A1 SU 884377114 A SU884377114 A SU 884377114A SU 4377114 A SU4377114 A SU 4377114A SU 1590673 A1 SU1590673 A1 SU 1590673A1
- Authority
- SU
- USSR - Soviet Union
- Prior art keywords
- compressor
- converter
- input
- unit
- frequency
- Prior art date
Links
Landscapes
- Control Of Ac Motors In General (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
Abstract
Способ регулировани производительности компрессора и устройство дл его осуществлени относ тс к области регулировани компрессоров и могут быть использованы в электроприводах компрессоров, вентил торов с регулированием их производительности в заданных пределах путем изменени частоты вращени и дросселировани на входе компрессора. Изобретение позвол ет повысить экономичность компрессорной установки при регулировании ее производительности. Производительность компрессора 1 регулируетс или изменением частоты вращени электропривода 2 с помощью преобразовател 3 частоты, или дросселированием на входе компрессора с помощью дроссельной заслонки по сигналу с блока 10 управлени дроссельной заслонкой. Переход с одного режима регулировани на другой происходит при срабатывании реле 21, управл ющим пускател ми 38 контакторов 4, 5 и 6. Режим регулировани выбирают с учетом минимальной потребл емой от сети мощности. При регулировании частотой вращени электропривода 2 учитывают мощность потерь в сети от высших гармоник тока, вызванных работой тиристорного преобразовател 3 частоты, с помощью датчика 32 текущего значени тока сети. Така реализаци способа и устройства позвол ет повысить экономичность установки. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.The method of controlling the performance of the compressor and the device for its implementation are in the area of regulating the compressors and can be used in electric drives of compressors and fans with regulation of their performance within specified limits by varying the rotational speed and throttling at the compressor inlet. The invention makes it possible to increase the efficiency of a compressor unit when regulating its performance. The performance of compressor 1 is controlled either by changing the frequency of rotation of electric drive 2 using frequency converter 3, or throttling at the input of the compressor using throttle according to the signal from throttle control unit 10. The transition from one control mode to another occurs when the relay 21 is triggered by the control actuators 38 of the contactors 4, 5 and 6. The control mode is selected taking into account the minimum power consumed from the network. When adjusting the frequency of rotation of the electric drive 2, the power losses in the network from higher harmonics caused by the operation of the thyristor converter 3 frequencies are taken into account using the sensor 32 of the current value of the network current. Such an implementation of the method and apparatus makes it possible to increase the efficiency of the installation. 2 sp.f-ly, 1 ill.
Description
Изобретение относитс к электротехнике и может быть использовано в электроприводах компрессоров и вентил торов.The invention relates to electrical engineering and can be used in electric drives of compressors and fans.
Цель изобретени - повышение экономичности работы компрессора.The purpose of the invention is to increase the efficiency of the compressor.
На чертеже представлена структурна схема устройства дл реализации способа регулировани производительности компрессора .The drawing shows a block diagram of an apparatus for implementing a method for controlling the performance of a compressor.
Устройство дл регулировани производительности компрессора 1 с электроприводом 2 содержит преобразователь 3 частоты, первый 4, второй 5 и третий 6 контакторы, блок 7 синхронизации, датчик 8 тока преобразовател , нелинейный блок 9 с зоной нечувствительности и ограничением, блок 10 управлени дроссельной заслонкой, модель 11 ампер-секундной характеристики преобразовател , логический блок 12, датчик 13 давлени газа на выходе из компрессора, датчик 14 расхода газа на выходе из компрессора , блок 15 умножени , первый 16, второй 17, третий 18 и четвертый 19 функциональные преобразователи, компаратор 20, реле 21 с первым 22, вторым 23 и третьим 24 контактами в цеп х питани первой 25, второй 26 и третьей 27 катушек первого 4, второго 5 и третьего 6 контакторов соответственно , блоки фиксации частоты вращени 28, управлени выпр мителем 29 и управлени инвертором 30 и шину 31 питани , под- ключенную через последовательно соединенные первый контактор 4, преобразователь 3 частоты и второй контактор 5 к электроприводу 2, шина 31 питани через третий контактор 6 подключена к электроприводу 2, датчик 8 тока преобразовател . подключен к входу нелинейного блока 9с зоной нечувствительности и ограничением, первый выход которого подключен к блоку 10 управлени дроссельной заслонкой, св занному с компрессором 1, а второй - через модель 11 ампер-секундной характеристики преобразовател к первому входу логичThe device for controlling the performance of compressor 1 with electric drive 2 contains frequency converter 3, first 4, second 5 and third 6 contactors, synchronization unit 7, converter current sensor 8, nonlinear unit 9 with dead band and limiting, throttle control unit 10, model 11 ampere second characteristic of the converter, logic unit 12, gas pressure sensor 13 at the compressor outlet, gas flow sensor 14 at the compressor output, multiplication unit 15, first 16, second 17, third 18 and fourth 19 functional converters, comparator 20, relay 21 with the first 22, second 23 and third 24 contacts in the power supply circuits of the first 25, second 26 and third 27 coils of the first 4, second 5 and third 6 contactors, respectively, frequency lock 28, rectifier control The driver 29 and the control of the inverter 30 and the power bus 31 connected via the first contactor 4 connected in series, the frequency converter 3 and the second contactor 5 to the electric drive 2, the power bus 31 through the third contactor 6 connected to the electric drive 2, the current sensor 8 converts atel connected to the input of the nonlinear block 9c by the dead band and the limitation, the first output of which is connected to the throttle control unit 10 connected to the compressor 1, and the second through the model 11 amp-second characteristic of the converter to the first input of the logic
ского блока 12, второй вход которого подключен к выходу блока 7 синхронизации, а первый и второй выходы - к управл ющим входам соответственно второго 5 и третьего 6 контакторов, первый и втррой выходы бло- ка 28 фиксации частоты вращени через блок 29 управлени выпр мителем и блок 30 управлени инвертором соответственно подклкзчены к первому и второму управл ю- 0 щим входам соответственно преобразовател 3 частоты, выход третьего контактора 6 подключен к первому входу блока 7 синхронизации , второй вход которого подключен к шине 31 питани , датчик 13 давлени газа 5 на выходе из компрессора через последовательно включенные блок 15 умножени , второй функциональный преобразователь 17 и компаратор 20 подключен к реле 21, датчик 14 расхода газа на выходе из компрессора 0 через первый функциональный преобразователь 16 подключен к второму входу второго функционального преобразовател 17, а через третий функциональный преобразователь 18 - к входу блока 28 фиксации час- 5 тоты вращени , выход третьего функционального преобразовател 18 подключен к входу четвертого функционального преобразовател 19,unit 12, the second input of which is connected to the output of the synchronization unit 7, and the first and second outputs to the control inputs of the second 5 and third 6 contactors, respectively, the first and second outputs of the rotational speed fixing unit 28 through the rectifier control unit 29 the inverter control unit 30 is respectively connected to the first and second control inputs of frequency converter 3 respectively; the output of the third contactor 6 is connected to the first input of the synchronization unit 7, the second input of which is connected to the power bus 31, the sensor 13 of the gas pressure 5 at the outlet of the compressor through sequentially connected multiplier 15, the second functional converter 17 and the comparator 20 are connected to a relay 21, the gas flow sensor 14 at the outlet of compressor 0 through the first functional converter 16 is connected to the second input of the second functional converter 17, and through the third functional converter 18 to the input of the block 28 for fixing the rotational speed, the output of the third functional converter 18 is connected to the input of the fourth functional converter l 19,
Кроме T0.ro, устройство содержит по-. 0 следовательно соединенные датчик 32 текущего значени тока сети, полосовой заграждающий фильтр 33, преобразователь 34 эффективного значени напр жени , квад- ратор 35, масштабн ый блок 36 и сумматор 37, 5 второй вход которого подключен к выходу четвертого функционального преобразовател 19. а выход - -к второму входу компаратора 20, датчик 32 текущего значени тока сети включен между первым контактором 4 40 и преобразователем 3 частоты.In addition to T0.ro, the device contains-. 0 therefore connected current value network current sensor 32, bandpass filter 33, effective voltage value converter 34, square 35, large-scale block 36 and adder 37, 5 whose second input is connected to the output of the fourth function converter 19. and output - to the second input of the comparator 20, the sensor 32 of the current value of the mains current is connected between the first contactor 4 40 and the frequency converter 3.
Контакты 22-24 с катушками 25-27 образуют пускатели 38 контакторов 4-6.Contacts 22-24 with coils 25-27 form actuators 38 of contactors 4-6.
Способ осуществл етс следующим образом . The method is carried out as follows.
При работе электропривода 2 компрессора 1 от питающей сети и необходимости снижени производительности компрессора осуществл етс регулирование дросселированием на входе компрессора 1 (в начальный период снижени производительности ). В этом случае потери энергии ниже вследствие дополнительных потерь ia преобразователь частоты, чем при регулировании производительности компрессора изменением частоты вращени электропривода 2. Регулирование производительности изменением частоты вращени электропривода 2 происходит при посто нном КПД компрессора, а КПД системы компрессор - сеть в процессе регулировани дросселированием на входе компрессора 1 снижаетс пропорционально снижению производительности компрессора. Т.е. при определенной производительности компрессора 1 потери-энергии при регулировании дросселированием на входе сравниваютс с потер ми при регулировании изменением частоты вращени электропривода 2. При необходимости дальнейшего снижени производительности компрессора 1 целесообразным вл етс ее регулирование изменением частоты вращени .When the electric drive 2 of the compressor 1 is operated from the mains and the need to reduce the compressor performance, throttling is controlled at the input of the compressor 1 (in the initial period of performance decrease). In this case, energy losses are lower due to additional ia losses of the frequency converter than when regulating compressor performance by varying the frequency of rotation of electric drive 2. Performance is controlled by varying the frequency of rotation of electric drive 2 at a constant compressor efficiency, and the compressor system efficiency is the network during throttling at the input compressor 1 is reduced in proportion to the decrease in compressor performance. Those. at a certain capacity of the compressor 1, the loss of energy during throttling at the input is compared with the loss at regulation by changing the frequency of rotation of the electric drive 2. If it is necessary to further reduce the performance of compressor 1, it is advisable to control it by changing the frequency of rotation.
Устройством осуществл етс переклю- .чение с одного режима регулировани производительности компрессора 1 на другой в момент, когда указанные потери энергии сравниваютс и при необходимости дальнейшего снижени производительности компрессора, при этом учитываютс потери от высших гармоник тока, вызванных работой тиристорного преобразовател 3 частоты .The device switches from one mode of controlling the performance of compressor 1 to another at the moment when these energy losses are compared and, if necessary, further reducing the performance of the compressor, taking into account the losses due to higher current harmonics caused by the operation of the thyristor frequency converter 3.
При работе электропривода 2 компрессора 1 от питающей сети (шина 31 питани ) и необходимости снижени производительности сигналы датчиков давлени 13 и расхода 14 газа на выходе из компрессора 1 поступают на блок 15 умножени , на выходе которого формируетс сигнал, пропорциональный гидравлической мощности компрессора Nr. Этот сигнал поступает на первый вход функционального преобразовател 17, на второй вход которого поступает сигнал с выхода преобразовател 16, пропорциональный изменению коэффициента полезного действи от производительности компрессора (при регулировании дросселированием на входе). КПД приводных синхронных двигателей при регулировании в рабочем режиме работы компрессора практически не мен етс и в расчетах может быть прин т равным 0,97.When electric drive 2 of compressor 1 is operated (power supply bus 31) and the need to reduce performance, pressure signals 13 and gas flow 14 at the outlet of compressor 1 go to multiplication unit 15, at the output of which a signal proportional to the hydraulic power of compressor Nr is generated. This signal is fed to the first input of the functional converter 17, the second input of which receives a signal from the output of the converter 16, which is proportional to the change in the efficiency from the compressor capacity (when controlled by throttling at the input). The efficiency of driving synchronous motors when regulating in the operating mode of the compressor is practically unchanged and can be assumed to be equal to 0.97 in the calculations.
Основной задачей работы компрессорных станций вл етс поддерживание посто нного давлени на выходе, поэтому.дав- ление на выходе компрессора 1 прин то посто нным . Преобразователь 16 реализует зависимость КПД компрессора 1 отпроизво- дительности при посто нном давлении согласно выражениюThe main task of the compressor stations is to maintain a constant pressure at the outlet, therefore, the pressure at the outlet of compressor 1 is taken to be constant. Converter 16 realizes the dependence of the efficiency of compressor 1 on the performance at constant pressure according to the expression
) + c,) + c,
(1)(one)
где J/k - КПД компрессора;where J / k - compressor efficiency;
а, Ь, с - посто нные коэффициенты, ха- 10 рактерные дл каждого компрессора:a, b, c are constant coefficients characteristic of each compressor:
Qk производительность компрессора.Qk compressor performance.
Преобразователь 17 реализует зависимостьConverter 17 implements the dependency.
Рс: RS:
NrNr
/k 0,97/ k 0.97
(2)(2)
2020
2525
где PCI - мощность, потребл ема приводом компрессора при регулировании дросселированием;where PCI is the power consumed by the compressor drive during throttling control;
Nr - гидравлическа мощность компрессора .Nr is the hydraulic power of the compressor.
Одновременно на вход преобразовател 18 поступает сигнал, пропорциональный зависимости производительности компрессора Qk от относительной частоты вращени V (при регулировании изменением частоты вращени ) согласно формулыAt the same time, a signal is input to the converter 18, which is proportional to the dependence of the compressor performance Qk on the relative rotation frequency V (when regulated by varying the rotation frequency) according to the formula
30thirty
,,dQk . . Ь201+Н|Г -2Й 4Но2 . Но ,, dQk. . L201 + N | D -2Y 4No2. But
где Но, d, b2 - посто нные коэффициенты, характерные дл каждого компрессора;where Ho, d, b2 are the constant coefficients characteristic of each compressor;
Hk - давление на выходе компрессора (прин то посто нным);Hk is the pressure at the outlet of the compressor (assumed constant);
Ok - производительность компрессора; V - относительна частота вращени электропривода компрессора.Ok - compressor performance; V - relative frequency of rotation of the electric drive of the compressor.
Выражение (3) может быть получено на основании решени относительно v выражени , св зывающего давление на выходе компрессора с его производительностью при регулировании частоты вращени компрессора:Expression (3) can be obtained on the basis of the decision regarding v expression relating the pressure at the outlet of the compressor with its performance when adjusting the frequency of rotation of the compressor:
Hk v2Ho-vdQk-b2Qk (4)Hk v2Ho-vdQk-b2Qk (4)
С выхода преобразовател 18 сигнал, пропорциональный V, поступает на блок 28 фиксации частоты вращени , который св зан с блоками 29 и 30 управлени выпр мителем и инвертором преобразовател 3From the output of the converter 18, a signal proportional to V is fed to the rotational frequency fixing unit 28, which is connected to the rectifier control units 29 and 30 of the converter 3.
частоты, обеспечива требуемую частоту вращени вала компрессора 1 (при переключении с режима регулировани компрессора дросселированием на входе). Кроме этого, с выхода преобразовател 18 сигнал, пропорциональный v, поступает наfrequency, providing the required frequency of rotation of the shaft of the compressor 1 (when switching from the control mode of the compressor by throttling at the input). In addition, from the output of the converter 18, a signal proportional to v is fed to
преобразователь 19, на выходе которого формируетс сигнал, пропорциональный потребл емой из сети моа(ности Рс2. в соответствии с выражениемconverter 19, the output of which forms a signal proportional to the power of Pc2 consumed from the network (in accordance with the expression
Pc2-aiv +biv-fci, (5)Pc2-aiv + biv-fci, (5)
где ai. bi, ci - посто нные коэффициенты, характерные дп каждого компрессора,where ai. bi, ci - constant coefficients, characteristic dp of each compressor,
Сигнал, пропорциональный Рс2, суммируетс в сумматоре 37 с мощностью потерь в сети, вызванных работой тиристорного преобразовател 3 частоты (тиристорные преобразователи вл ютс источниками высших гармоник тока в сети, которые вызывают дополнительные потери энергии в питающей сети). Мощность потерь в сети, вызванных работой тиристорного преобразовател , определ етс следующим образом . Датчик 32 текущего значени тока имеет на выходе измен ющийс во времени сигнал, пропорциональный текущему значению полного сетевого тока. Фильтр 33, .настроенный на первую гармонику тока, фильтрует ее, пропуска высшие гармоники тока сети, обусловленные работой преобразовател 3. Напр жение, пропорциональное текущему значению высших гармоник тока в сети, поступает на преобразователь 34 эффективного значени напр жени , с выхода которого снимаетс сигнал, пропорциональный действующему (тепловому) значению тока высших гармоник 1г.The signal proportional to Pc2 is summed in adder 37 with the power of the network losses caused by the operation of the thyristor converter 3 frequencies (thyristor converters are sources of higher harmonics of the current in the network, which cause additional energy losses in the supply network). The power loss in the network caused by the operation of the thyristor converter is defined as follows. The current value sensor 32 has a time varying output signal proportional to the current value of the total network current. The filter 33, tuned to the first harmonic of the current, filters it, passes the higher harmonics of the network current caused by the operation of the converter 3. A voltage proportional to the current value of the higher harmonics of the current in the network is fed to the converter 34 of the effective voltage value, the output of which is signal proportional to the current (thermal) value of the current of higher harmonics 1g.
С помощью квадратора 35 сигнал, пропорциональный 1г, возводитс в квадрат, т.е. определ етс квадрат действующего значени тока высших гармоник. Это значение с помощью масштабного блока 36 умножаетс на значение активного сопротивлени сети RC (посто нна величина). Т.е., на выходе масштабного блока 36 сигнал соответствует мощности потерь от высших гармоник тока, вызванных работой преобразовател 3, определ емой соотношениемUsing a quadr 35, a signal proportional to 1g is squared, i.e. the square of the effective current of higher harmonics is determined. This value is multiplied by the scale unit 36 by the active resistance value of the RC network (constant value). That is, at the output of scale block 36, the signal corresponds to the power loss from the higher harmonics of the current caused by the operation of converter 3, determined by the ratio
,,
где Ра - мощность тепловых потерь в активных сопротивлени х питающей сети;where Ra is the power of heat losses in the active resistances of the supply network;
1г - действующее значение высших гармоник сетевого тока;1g - the current value of the higher harmonics of the network current;
RC - активное сопротивление питающей сети.RC - active resistance of the mains.
На компараторе 20 суммарный сигнал с сумматора 37 сравниваетс с сигналом PC При превышении Ре суммарного значени сигнала с сумматора 37 срабатывает реле 21 замыкает контакты 22 и 23 в цеп х питани катушек 25 и 26 контакторов 4 и 5, размыкаетAt comparator 20, the total signal from the adder 37 is compared with the PC signal. If Pe exceeds the total value of the signal from the adder 37, the relay 21 closes contacts 22 and 23 in the supply circuits of coils 25 and 26 of contactors 4 and 5, opens
контакт 24 в цепи питани катушки 27 контактора 6. В результате этого дальнейшее снижение производительности компрессора осуществл етс изменением частотыcontact 24 in the supply circuit of coil 27 of contactor 6. As a result, a further decrease in compressor capacity is achieved by varying the frequency
5 вращени электропривода путем воздействи на преобразователь 3 частоты с контролем тока и времени работы, осуществл емых с помощью датчика 8 тока, нелинейного блока 9, модели 11 ампер-се10 кундной характеристики преобразовател и логического блока 12,5 rotation of the electric drive by acting on the converter 3 frequencies with the control of the current and operating time, carried out with the help of the sensor 8 of the current, the nonlinear unit 9, the model 11 ampere-second characteristic characteristic of the converter and the logic unit 12,
Процесс увеличени производительности до номинального значени осуществл етс в обратном пор дке,The process of increasing the capacity to the nominal value is carried out in reverse order.
15 Таким образом, предлагаемое техническое решение позвол ет повысить экономичность компрессорной установки при регулировке производительности компрессора за счет учета мощности потерь в пита20 ющей сети от высших гармоник тока, вызванных работой тиристорного преобразовател .15 Thus, the proposed technical solution makes it possible to increase the efficiency of the compressor unit when adjusting the compressor capacity by taking into account the power losses in the supply network from the higher harmonics of the current caused by the operation of the thyristor converter.
Claims (2)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884377114A SU1590673A1 (en) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | Method and apparatus for controlling compressor capacity |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU884377114A SU1590673A1 (en) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | Method and apparatus for controlling compressor capacity |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| SU1590673A1 true SU1590673A1 (en) | 1990-09-07 |
Family
ID=21355138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU884377114A SU1590673A1 (en) | 1988-02-09 | 1988-02-09 | Method and apparatus for controlling compressor capacity |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| SU (1) | SU1590673A1 (en) |
-
1988
- 1988-02-09 SU SU884377114A patent/SU1590673A1/en active
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Авторское свидетельство СССР N5 1359493, кл. F 04 D 27/00, 1985. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Gastli et al. | ANN-based soft starting of voltage-controlled-fed IM drive system | |
| El-Saady et al. | A high performance induction motor drive system using fuzzy logic controller | |
| SU1590673A1 (en) | Method and apparatus for controlling compressor capacity | |
| Yimchoy et al. | An Energy-Savings Evaluation Method for Variable-Frequency-Drive Applications on Water Pump Systems | |
| Firdaus et al. | Design and simulation of fuzzy logic controller for variable frequency drive of three phase ac induction motor | |
| RU52283U1 (en) | DEVICE FOR CONTROL OF A FREQUENCY CONVERTER WITH A MULTI-LEVEL VOLTAGE INVERTER | |
| SU1701990A1 (en) | Method and apparatus for controlling output of electric compressor | |
| SU1359493A1 (en) | Method of controlling compressor capacity | |
| CN114362629B (en) | Cage type asynchronous motor energy-saving control system | |
| RU2821417C1 (en) | Device for starting asynchronous motor from diesel generator plant | |
| Jiguang et al. | Design and implementation of energy-saving control system of fan based on PLC | |
| RU2695795C1 (en) | Connection method of asynchronous motor to ac sinusoidal voltage network by means of ac voltage regulator | |
| RU2766907C1 (en) | Asynchronous motor extreme control device | |
| Nagarajan et al. | PERFORMANCE AND ESTIMATION OF SPEED CONTROL OF PMDC MOTOR USING ANN CONTROLLER WITH STATE SPACE MODEL | |
| SU896736A1 (en) | Asynchronous-rectifying cascade | |
| SU1193299A1 (en) | Device for controlling turbosupercharger with electric drive | |
| Yimchoy et al. | Reduction of Energy and Water Loss in the Water Supply Pump Systems by Using PLC with Variable Speed Drives | |
| SU1603519A1 (en) | Asynchronous-thyratron cascade | |
| SU974535A1 (en) | Gate-type dc electric drive | |
| RU2011287C1 (en) | D c electric motor drive | |
| JPS60246423A (en) | Control device of variable speed motor | |
| JPH05252798A (en) | Speed controller for variable-speed power generating system | |
| JPS6022496A (en) | High efficiency operating speed control system for ac motor | |
| SU1127065A1 (en) | Variable-frequency electric drive | |
| SU1023606A1 (en) | Frequency-controlled electric drive |