UA5427U - Спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу - Google Patents

Abstract

Спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу шляхом переведення антипомпажного регулятора в стан "Корекція", плавного зниження частоти обертання компресора, виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, визначення поправки на віддаленість. Після переведення антипомпажного регулятора в стан "Робота" формування сигналу керування антипомпажним клапаном з урахуванням уточненого значення віддаленості.

Description

Корисна модель відноситься до експлуатації компресорів, зокрема, до способів захисту компресорів від помпажу в системах транспортування газу.

Відомий спосіб антипомпажного захисту компресора шляхом вимірювання витрати газу і перепаду тиску на лініях нагнітання та всмоктування компресора, визначення похідних за часом від перепаду тиску і від витрати газу, порівняння знаків похідних і, у випадку їх рівності, видачі сигналу на відключення компресора (11.

Даний спосіб антипомпажного захисту компресора, як і спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу, що заявляється, включає вимірювання поточних значень параметрів, які характеризують положення робочої точки компресора, обробку даних і, як реакцію на результати обробки, подачу сигналів на виконавчі механізми, що керують роботою компресора. Проте, в даному способі-аналогу захист спрацьовує тоді, коли помпаж вже відбувся, через те, що знаки сигналів з виходів диференціаторів збігаються при безпосередньому виникненні помпажу, а саме на такий збіг і налагоджена схема відключення компресора. Це говорить про те, що компресор, знаходячись якийсь час у стані помпажу, випробовує всі негативні наслідки даної аварійної ситуації (значні знакоперемінні змінення протидіючого моменту та осьові зусилля по валу силової турбіни, що викликають вібрацію, осьовий зсув ротора і т.ін.), особливо, якщо врахувати велику інерційність системи. Крім того, даний спосіб передбачає відключення компресора, а значить, виведення його з робочого стану, що з точки зору технологічних і економічних показників неприйнятне під час використання компресорів, наприклад, у складі цеху газоперекачувальної станції системи транспортування газу. З цих причин такий спосіб антипомпажного захисту компресора слід визнати недостатньо надійним і недостатньо якісним.

Відомий також спосіб захисту від помпажу компресора, спорядженого байпасним клапаном та дросельною заслінкою на вході в компресор, шляхом вимірювання перепаду тиску газу на діафрагмі і тиску газу на виході з компресора, формування сигналу, який керує, в залежності від виміряного тиску газу та дії сигналом, який керує, на дросельну заслінку, а також формування сигналу наявності помпажу в залежності від виміряного перепаду тиску, при якому визначають відношення заданої величини до сигналу, який керує, і при значенні відношення більшим за одиницю встановлюють фіксоване положення дросельної заслінки, а також визначають різницю сигналу, який керує, та заданої величини і відкривають байпасний клапан пропорційно одержаній різниці, а також за сигналом наявності помпажу повністю відкривають байпасний клапан. При цьому на регулятор помпажного захисту подаються сигнали регулятора тиску та сигнал завдання, однаковий з сигналом завдання блока вибору сигналу. Регулятор помпажного захисту підтримує тиск нагнітання дією на байпасний клапан за сигналом різниці між сигналом завдання та сигналом регулятора тиску. Регулятор помпажного захисту починає діяти на байпасний клапан, коли різниця сигналів більше нуля. В цьому випадку робочий режим компресора знаходиться на межі помпажу і необхідно відкриття байпасного клапана. У випадку потрапляння компресора в помпаж швидкодії регулятора не вистачає, при цьому необхідно за десяті долі секунди відкрити байпасний клапан. З цим справляється сигналізатор помпажу, котрий являє з себе пристрій, що спрацьовує тільки при помпажі, тобто коли алгебраїчна сума швидкості змінення витрати газу і швидкості змінення тиску газу буде від'ємною |21.

Даний спосіб захисту від помпажу компресора, як і спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу, що заявляється, містить вимірювання поточних значень параметрів, які характеризують роботу компресора, обробку даних і, як реакцію на результати обробки, подачу сигналів на виконавчі механізми, які керують роботою компресора. Проте, в даному способі-аналогу відкривають байпасний кран пропорційно різниці сигналу, який керує, і заданої величини, котра є незмінною величиною, що принципово не дозволяє уточнювати змінення положення межі помпажу, які виникають в процесі експлуатації компресора і приводить або до підвищення імовірності помпажу або до збиткового відкриття байпасного крана. Крім того, даний спосіб передбачає можливість повного блокування компресора, який працює, через запобіжну систему з байпасним клапаном, що з точки зору економічних показників невигідно під час використання компресора, наприклад, у складі цеху газоперекачувальної станції системи транспортування газу. У зв'язку з зазначеними причинами, такий спосіб захисту від помпажу компресора також є недостатньо надійним і недостатньо якісним.

Найближчим за технічною суттю аналогом, обраним як прототип, є спосіб захисту турбокомпресора від помпажу шляхом відкриття антипомпажного клапана пропорційно відхиленню комплексу параметрів від заданої величини, при якому в момент початку помпажу фіксують поточну величину комплексу параметрів і приймають останню як задану величину. Спосіб передбачає, що поточні значення різниці тисків на виході та вході турбокомпресора (АР) і різниці тисків на місцевому опорі до вхідної лінії турбокомпресора (АН) підводяться до блока ділення. При стійкій роботі компресора, що характеризується великим значенням витрати, поточне відношення (АР) і (АН), яке повторюється системою, що слідкує, і подається на вхід регулятора, залишається менше заданого значення параметра, що формується на вході інтегратора і подається з коефіцієнтом масштабування а на інший вхід регулятора, при цьому антипомпажний клапан залишається закритим. При наближенні режиму роботи компресора до межі помпажу поточне відношення (АР) до (АН), підвищується впритул до значення, яке відповідає завданню регулятора. Регулятор вступає у роботу, діючи на відкриття антипомпажного клапана таким чином, щоб підтримати рівність заданому поточного відношення (АР) до (АН).

Якщо у процесі експлуатації компресора його межа помпажу зміщується в бік стійких режимів таким чином, що спрацьовує контур захисту, відбувається перекомутація відповідних релейних контактів. При цьому на вході інтегратора "запам'ятовується" значення відношення (АР) до (АН), яке було в момент спрацьовування захисту, це значення подається на вхід суматора і повторюється інтегратором. Одночасно антипомпажний клапан відкривається повністю подачею напруги до ланцюга керування приводом клапана. При подальшому деблокуванні контуру захисту відбувається зворотна перекомутація контактів реле, що веде до подачі на перший вхід регулятора поточного значення відношення (АР) до (АН), а на другий - заданого, який являє собою зафіксоване у момент помпажу відношення (АР) до (АН), яке подається до входу регулятора з коефіцієнтом с, що визначає задане значення запасу з помпажу. Одночасно керування приводом клапана переключається на регулятор, який забезпечує таке його відкриття, яке забезпечує заданий запас з помпажу стосовно дійсного положення межі помпажу (ЗІ.

Даний спосіб захисту турбокомпресора від помпажу, як і спосіб згідно з корисною моделлю, містить вимірювання поточних значень параметрів, що характеризують положення робочої точки компресора, уточнення та запам'ятовування положення межі помпажу і відкриття клапана антипомпажного регулятора пропорційно віддаленості робочої точки від межі помпажу. Проте в способі-прототипі уточнення положення межі помпажу відбувається за рахунок "запам'ятовування" положення границі реального помпажу компресора, тобто система усе ж таки передбачає попадання компресора в аварійну ситуацію і тому не може бути визнана достатньо надійною. Такі "запам'ятованіт значення величин, що визначають положення межі помпажу, фіксовані і відображають поточне положення межі тільки у момент початку помпажу. Протягом подальшої експлуатації, положення границі дрейфує під дією ряду випадкових факторів, які важко контролювати в процесі поточної роботи компресора (ерозійне зношення лопаточного апарата компресора, змінення рівню турбулізації потоку на вході у компресор, змінення молекулярного складу та вологості перекачуваного газу). Все це веде до "старіння" даних про межі помпажу, що підвищує імовірність повторного помпажу, а уточнення параметрів межі помпажу можливо тільки в результаті його виникнення. Крім того, з цієї ж причини, під час використання даного способу, наприклад, для антипомпажного регулювання компресора у складі цеха газоперекачувальної станції, можлива надлишкова рециркуляція (перепуск частини газу з виходу компресора на його вхід через антипомпажний клапан), що веде до невиправданої витрати енергії (даремна робота перекачування газу у контурі рециркуляції).

З цих причин, спосіб захисту компресора від помпажу, за прототипом, у зв'язку з зазначеними причинами, є недостатньо надійним і недостатньо якісним.

Як відомо (4), стор.160-164, стор.324-325, а також (5), стор.14-16), для виникнення помпажу в системі компресор-мережа необхідно зміщення робочої точки витратної характеристики компресора в зону нестійкої роботи. Робоча точка визначається пересіченням витратних характеристик компресора і мережі, в якій працює компресор.

У випадку застосування компресора у складі газоперекачувального агрегату компресорної станції компресор працює в мережі магістрального газопроводу, що тримає газ під високим тиском. Мережа такого виду має велику акумулюючу здатність, що дозволяє представити її витратну характеристику у вигляді прямої, паралельної вісі витрати, проведеної на рівні незмінного вихідного тиску (4), стор.161, 163, 331). В цьому випадку зона стійкості роботи компресора, згідно з умовою статичної стійкості системи компресор-мережа (51, стор.15), являє собою усю праву гілку витратної характеристики компресора, яка відповідає зниженню вихідного тиску при збільшенні витрати. Межею стійкої та нестійкої (помпажної) зони є точка максимуму вихідного тиску (І51, стор.15). для ув рено близькості робочої точки компресора до межі помпажу використовують, наприклад, поняття 5» ПР 10095

Т, ПР (7) де:

І - віддаленість робочої точки компресора від межі помпажу, 905,

От, пр - значення поточної витрати,

Оп, пр - значення "помпажної" витрати, приведені до стандартних умов (тиску і температурі газу на вході в компресор, частоті обертання його ротора).

Величину витрати обчислюють, використовуючи результати вимірювання перепаду на конфузорі АН.

Після виконання процедури приведення і з урахуванням залежності витрати О від перепаду на конфузорі АН вираз ОП) перетвори ьеду вираз (2), який використовують для визначення розрахункових значень віддаленості р шк утвкан

ТвВхХ АН (2) де: о; - коефіцієнт, що масштабує; п - частота обертання робочого колеса відцентрового нагнітача;

Рвх, Твх - тиск і температура газу на вході у відцентровий нагнітач.

Величина ОппРє обчислена з використанням паспортних характеристик компресора або за результатами вимірів, як правило зберігається в пам'яті пристрою, який захищає компресор від помпажу. Оскільки поточні координати помпажної межі змінюються в процесі експлуатації компресора на ЛОппрє (вплив зносу проточної частини, зміни молекулярного складу газу, зміни рівня турбулізації вхідного потоку компресора і т.д.), виникає похибка (ЛІЗИзезутьтатів виміру віддаленості, спричинена зсувом межі помпажу

Ф)

Т,ПР (3)

Відзначимо, що конструктивно об'єм робочого колеса відцентрового компресора розподіляється робочими лопатками наряд каналів (І6Ї, стор.212-216, І7), стор.24-26), що забезпечують розгалуження усього вхідного потоку компресора по каналах.

Наслідкову витратну характеристику компресора одержують, підсумовуючи характеристики всіх каналів.

Геометричні параметри каналів колеса трохи відрізняються, це обумовлено неточністю їхнього виготовлення і впливом умов експлуатації (знос крайок робочих лопаток абразивними частками, які є в газовому потоці, налипання на поверхні лопаток сторонніх включень у газі, який перекачується). У результаті цього витратно- напорні характеристики каналів незначно відрізняються, що дозволяє для поточної величини тиску мережі підібрати таке значення частоти обертання робочого колеса, при якій витратна характеристика мережі і витратна характеристика тільки одного з каналів (або невеликої кількості каналів) перетинаються на неробочій (лівій) гілці.

Такий режим не приводить до помпажу всього компресора, оскільки число каналів колеса велике (типове значення 20-40), і зниження протидіючого моменту робочого колеса, спричинене зменшенням результуючої витрати компресора на 1/20 (або 1/40), викликає слабкий і короткочасний поштовх за частотою обертання.

При цьому робочі точки інших каналів колеса, що створюють більш високі вихідні тиски, залишаються на правій (робочій) гілці витратної характеристики.

Такий окремий режим компресора розглянутий, наприклад, у ІбЇ, стор.236, 237. Оскільки така режимна ситуація безпосередньо передує помпажу компресора, поточне значення віддаленості І, обчисленої в зазначеному режимі, повинно практично дорівнювати 0. Відхилення значення І від нуля є похибкою каналу вимірювання віддаленості антипомпажного регулятора (АПР), що дозволяє, зареєструвавши величину ГІ у цьому режимі компресора, використовувати її в подальшій роботі АПР як адитивну поправку для уточнення величини Ї.

В основу корисної моделі поставлена задача в способі захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу шляхом переведення антипомпажного регулятора в стан "Корекція", плавного зниження частоти обертання компресора, виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, визначення поправки на віддаленість і надалі, після переведення антипомпажного регулятора в стан "Робота", формування сигналу керування антипомпажним клапаном з урахуванням уточненого значення віддаленості, забезпечити підвищення надійності і якості захисту.

Задача, яка поставлена, вирішується за рахунок того, що у відомому способі захисту турбокомпресора від помпажу, що включає вимірювання поточних значень параметрів, що характеризують положення робочої точки компресора, уточнення і запам'ятовування положення межі помпажу і формування вихідного сигналу антипомпажного регулятора пропорційно віддаленості робочої точки компресора від межі помпажу відповідно до корисної моделі уточнення положення межі помпажу виконують шляхом виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, для чого підключають вихід блока вимірювання вібрації (БВВ) компресора до додаткового входу антипомпажного регулятора, періодично переводять антипомпажний регулятор у стан "Корекція", поступово знижують частоту обертання п компресора з темпом, що не перевищує вибраного рівня, безупинно виконують цифрову фільтрацію вихідного сигналу БВВ, виділяючи сигнал вібрації, частота якого співпадає з частотою обертання компресора, вимірюють амплітуду А дого сигналу, вираховують поточне відношення К приросту амплітуди А до приросту частоти обертання Ап, у момент перевищення відношенням К вибраного рівня Ктах реєструють поточне значення розрахункової віддаленості як поправку на віддаленість, після чого збільшують частоту обертання компресора до вихідного значення, переводять антипомпажний регулятор у стан "Робота", і далі сигнал керування антипомпажним клапаном формують з урахуванням уточненого значення віддаленості, що визначають за формулою

Ї ут р, де:

Ї о - розрахункове значення віддаленості, - поправка на віддаленість.

Технічний результат, якого можна досягти під час використання корисної моделі виражений у тому, що забезпечується підвищення надійності і якості захисту компресора від помпажу.

Причинно-наслідковий зв'язок між сукупністю ознак корисної моделі і технічним результатом просліджується в тому, що нові ознаки - уточнення положення межі помпажу, яке виконують шляхом виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, для чого підключають вихід блока вимірювання вібрації (БВВ) компресора до додаткового входу антипомпажного регулятора, періодично переводять антипомпажний регулятор у стан "Корекція", поступово знижують частоту обертання п компресора з темпом, що не перевищує вибраного рівня, безупинно виконують цифрову фільтрацію вихідного сигналу БВВ, виділяючи сигнал вібрації, частота якого співпадає з частотою обертання компресора, вимірюють амплітуду Аддього сигналу, вираховують поточне відношення К приросту амплітуди А до приросту частоти обертання Ап, у момент перевищення відношенням К вибраного рівня Ктах реєструють поточне значення розрахункової віддаленості як поправку на віддаленість, після чого збільшують частоту обертання компресора до вихідного значення, переводять антипомпажний регулятор у стан "Робота", і далі сигнал керування антипомпажним клапаном формують з урахуванням уточненого значення віддаленості, що визначають за формулою

Ї ут р,

Ї о - розрахункове значення віддаленості,

І - поправка на віддаленість, - введені в спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу, при взаємодії з відомими ознаками, а саме вимірюванням поточних значень параметрів, що характеризують положення робочої точки компресора, уточненням і запам'ятовуванням положення межі помпажу і формуванням вихідного сигналу антипомпажного регулятора пропорційно віддаленості робочої точки компресора від межі помпажу, забезпечують прояв нових технічних характеристик, таких як: - підвищення надійності захисту через те, що уточнення положення межі помпажу роблять періодично, а не тільки в моменти, коли компресор потрапляє в помпаж, як у прототипі, це значить, що зміна положення межі помпажу під час роботи компресора при такому способі буде відслідковуватися точніше, і, отже, з більшою надійністю буде сприяти захисту компресора від потрапляння в помпаж; - підвищення якості захисту через те, що уточнення положень межі помпажу роблять, використовуючи виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, не доходячи до реального помпажу, як у прототипі. Крім того, якість захисту підвищується за рахунок того, що при більш точному відстеженні положення межі помпажу знижується імовірність виникнення надлишкової рециркуляції що дуже важливо під час використання компресора в складі цеху газоперекачувальної станції.

На кресленнях приведені:

Фіг.1 - структурна схема системи, що реалізує спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу (приклад);

Фіг.2 - сили, що виникають при взаємодії робочого колеса компресора та потоку газу;

Фіг.3 - результуюча сила, що діє на колесо компресору при "перекиданні" каналу;

Фіг.4 - алгоритм роботи пропонованого способу;

Фіг.5 - витратні характеристики каналів компресора й еквівалентної мережі.

Система, яка реалізує спосіб, що пропонується, у варіанті конкретного приклада містить групу датчиків 1, блок вимірювання вібрацій 2 і, власне, антипомпажний регулятор (АПР), до складу якого входять блок аналого- цифрових перетворювачів (АЦП) 3, формувач вхідного сигналу 4, системна шина 5, індикатор режиму 6, процесор 7, цифро-аналоговий перетворювач (ЦАП) 8 і формувач вихідного сигналу 9 (Фіг.1).

У структурній схемі системи, що реалізує пропонований спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу, установлені наступні зв'язки між елементами системи. Виходи групи датчиків 1 і блока 2 з'єднані з відповідними входами АЦП у складі блока 3, виходи якого підключені до системної шини 5, до якої також підключені вихід формувача 4, вхід індикатора режиму 6, вхід і вихід процесора 7 і вхід аналого-дифрового перетворювача 8, вихід якого з'єднаний з антипомпажним клапаном (АПК), вхід формувача 9 підключено до шини 5.

Група датчиків 1 забезпечує вимірювання параметрів режиму компресора (частота обертання ротора) і параметрів газу на вході (температура, перепад на конфузорі, тиск) для приведення (перерахування) режиму до стандартних умов (перерахування виконується за відомою методикою (І4|, стор.306-320). Блок 2 вимірює вертикальні або горизонтальні складові вібрацій компресора.

АЦП у складі блока З перетворює вихідні сигнали блока 2 і групи датчиків 1 у цифрову форму. Системна шина 5 забезпечує зв'язок між блоками 3, 4, 6, 7, 8 і 9 системи. Формувач 4 здійснює перетворення керуючого дискретного сигналу "Корекція" у цифрову форму, процесор 7 реалізує алгоритм роботи системи, індикатор 6 індицирує режими "Корекція" і "Робота" АПР, перетворювач 8 формує аналоговий сигнал, який керує рівнем відкриття антипомпажного клапана, що захищає компресор від помпажу, а формувач 9 виробляє сигнал підвищення або зниження обертів компресора, який подається до системи автоматичного керування ГПА (САК

ГПА).

Блок 2 може бути виконаний, наприклад, з використанням апаратури фірми "МЕТВІХ", група датчиків 1 можуть бути виконані, наприклад, з використанням вимірників тиску (і перепаду тиску) типу "Сапфір", термометрів опору типу ТСМ або ТСП і вимірників частоти обертання ІЕМА0ОЗ5(ВІ С) фірми "Ней Гіоп Сопігоіїв" (США), а блоки 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9 системи - із застосуванням, наприклад, програмувального логічного контролера СЕ Рапис фірми "Сепега! ЕІесійс" (США).

Пропонований спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу працює таким чином (фіг.4).

АПР функціонує в двох основних станах - "Робота" і "Корекція", у яких, відповідно, виконується захист компресора від помпажу або визначення і реєстрація поправки

У стані "Робота", який відповідає відсутності сигналу "Корекція", процесор 7 забезпечує виконання наступного алгоритму (Фіг.5, керування по черзі передається блокам алгоритму 1-2-14-15-11): - АПР переводять у стан "Робота"; - блок З здійснює перетворення вихідних сигналів блока 2 і групи датчиків 1 у цифрові коди; - використовуючи формулу (2), обчислюють поточне значення розрахункової віддаленості І р; - обчислюють уточнене значення віддаленості І ут за формулою

Ї ут р, де:

Ї ут - уточнене значення віддаленості,

Ї о - розрахункове значення віддаленості,

І" - поправка на віддаленість (до першого виконання корекції початкова поправка дорівнює нулю); - після передачі керування блока 11 цикл алгоритму повторюється.

При подачі сигналу "Корекція" на вхід формувача 4 процесор 7 перериває стан "Робота" АПР і установлює внутрішні перемінні ЗК й 7 в нуль, що відповідає послідовній передачі керування блокам 1-13-11 протягом одного циклу алгоритму.

Після зняття сигналу "Корекція" процесор 7 реалізує режим корекції, що виконується в чотири етапи.

На першому етапі протягом одного циклу алгоритму керування передається блокам 1-2-3-4-5-11, у результаті чого реєструється початкове значення частоти обертання компресора п у момент початку корекції і внутрішня змінна 2 встановлюється в значення 1.

На другому етапі (блоки 1-2-3-4-6-7-11) виконуються наступні дії: - система керування газоперекачувальним агрегатом плавно знижує частоту обертання компресора п; - блок З перетворює вихідний сигнал блока 2 в цифровий код; - процесор безупинно виконує цифрову фільтрацію вихідного сигналу блока 2, виділяючи амплітудні значення

А сигналу вібрацій частота якого співпадає з частотою обертання компресора та обчислює поточне значення відношення Ап, де ДА - приріст А, який обумовлений приростом частоти обертання на лп, і при перевищенні відношенням К рівня Ктах внутрішню перемінну У переводить з нульового (початкового) рівня в одиничний стан.

Після переведення МУ у стан 1 система переходить до З етапу корекції.

На третьому етапі протягом одного циклу алгоритму керування передається блокам 1-2-3-4-6-7-8-11 і додатково виконуються такі дії: - керуючу перемінну ЗК встановлюють у 1; - використовуючи вихідні коди відповідних перетворювачів блока 3, обчислюють за формулою 2 розрахункову віддаленість І р; - реєструють поточне значення І! г як поправку /".

На четвертому етапі (блоки 1-2-3-9-10-11) за сигналом процесора 7 система керування газоперекачувальним агрегатом плавно збільшує частоту обертання компресора до початкового значення Плоч, після чого АПР переводять в стан "Робота" (блок 12 алгоритму).

Індикатор режиму 6 індицирує перехід до стану роботи (блоки 1-2-14-15-11 алгоритму).

Розглянемо процеси в каналах робочого колеса процесора, пов'язані з виконанням режиму "Корекція" АПР.

Як указувалося раніше, напірні характеристики каналів незначно відрізняються. На Фіг.5 показані: - витратно-напорна характеристика А! каналу А, що має мінімальне значення тиску в околиці максимуму (межа помпажу); характеристика АТ отримана для випадку, коли АПР знаходиться в стані "Робота" при частоті обертання компресора пі; - витратно-напорна характеристика Б1 одного з інших каналів Б (для спрощення викладу будемо вважати інші канали однаковими), також для частоти обертання компресора пі; - витратно-напорні характеристики А2 і Б2 каналів А и Б, отримані для зниженої частоти обертання пг2 для випадку, коли АПР знаходиться в стані "Корекція"; - витратно-напорна характеристика мережі (Ре).

У стані "Робота" АПР через канали А и Б колеса протікають витрати Оаді і ОБі робочі точки кожного з каналів (точка перетинання характеристик каналу і мережі) знаходяться на правій (робочій) гілці характеристик АТ, Б1.

У стані "Корекція" АПР робоча точка каналу Б, що відповідає витраті Орг, як і раніше, знаходиться на правій гілці характеристики Б2, робоча точка каналу А зміщена на неробочу (помпажну) гілку характеристики Аг.

Значення витрати Одг через канал А в цьому режимі від'ємне, тобто через канал А газ протікає в зворотному напрямку під дією різниці вихідного і вхідного тисків компресора (явище "запирання" каналу).

Розглянемо взаємодію робочого колеса відцентрового компресора з окремими частинами загального потоку газу через компресор, які протікають через його канали. При обертанні на масу газу, що знаходиться між сусідніми робочими лопатами колеса, впливають відцентрові сили, які забезпечують переміщення газу через канал, тобто на вихід компресора. Напрямок сил Рі-1, Ні Рі, прикладених лопатками каналів і-1, і-ї до відповідних порцій газу в точках їх виходу з колеса показано на Фіг.2. Одночасно з віддентровими виникають зрівноважувальні сили 9і-1, Зі, Зічі (реакція колеса), спрямовані протилежно й рівні за модулем однойменним силам ЕК.

Оскільки лопатки робочого колеса виконані з постійним кроком за кутом, у нормальному режимі роботи компресора (при відсутності "перекидання" каналів), рівнодіюча М всіх сил З , прикладених до колеса, практично дорі юс ю, тобто ще щей і де т - число каналів колеса.

У режимі "Корекція" АПР, при виникненні "перекидання" одного або декількох каналів, рівнодіюча М стає відмінною від нуля, оскільки в каналі, робоча точка якого перейшла на ліву (помпажну) ділянку витратної характеристики, сила З істотно змінюється за величиною та напрямком. У результаті при виникненні "перекидання" рівнодіюча З різко зростає.

Відзначимо, що точка прикладання сили М до колеса не змінюється при його обертанні, тому що вона визначається кутовим положенням каналів, що перейшли в режим "перекидання".

Представимо силу М у вигляді суми двох складових - тангенціальної Мт, перпендикулярної до радіуса колеса, і радіальної Ме, спрямованої до центра обертання, і розглянемо їх вплив на роботу компресора (фіг.3).

Поява складової Мт незначно змінить величину протидіючого моменту, який розвиває колесо, а дія сили Ме створить додаткову вібрацію колеса, що максимально проявляється на частоті його обертання (тобто в спектрі сигналу вібрації буде переважати основна ротаційна складова).

Складову МР можливо розглядати як еквівалентну відцентрову силу, прикладену до центра мас колеса при зсуві цього центру відносно осі обертання. Оскільки обертання незбалансованої маси викликає вібрації, виникнення ситуації "перекидання" каналів компресора в режимі "Корекція" АПР можна ідентифікувати за ознакою істотного росту амплітуди А сигналу вібрації, викликаного незначним зниженням частоти обертання п, тобто шляхом обчислення відношення Ап і його порівняння з максимальним значенням Ктах.

Джерела інформації: 1. Авторське свідоцтво Моб23995, СРСР, 15.09.78 Бюл. Ме34, Е04027/02. 2. Авторське свідоцтво Ме1802855, СРСР, 15.03.93 Бюл. Ме10, РО4027/02. 3. Авторське свідоцтво Ме1201555, СРСР, 30.12.85 Бюл. Ме48, ГО4027/02 (прототип) 4. А.Н. Шерстюк. Насось, вентиляторьї, компрессорь, М. Вьісшая школа, 1972 5. М.Л. Письменньй. Многочастотнье нелинейнье нагнетания в газотурбинном двигателе, М.

Машиностроение, 1987 6. Бутаков С.Е. Воздуховодь и вентиляторьі, М. Машгиз, 1958. 7. Альтшуль А.Д., Киселев П.Г. Гидравлика и азродинамика. М. Стройиздат, 1975.

ТРежнм «Робута»

ЄСнгнех «Корекція» «Корих цією ДЛосСАКтпА : : тро : зрормувят Тодекатар Феормувич ! ! вхішніго ї режиму вахічвого й : «ненаху «віналу :

Я і | Аассомомихжний ! ! х ' регухятар ' ! ше м : І ! ! : р ! і-п Хе сте ка ГРА ящур тенет, пресор | Н с ! й

Ге, Її кино ) 1 | | ЦАП !

НМ

Де антикомолжного

Фіг клатана к вої І; 5, я : фон рек к р ї У ж и Я

Ка о і : Й ша о з Е і -ка шекжи люте Кущ ій шажктижкя пжжлня ї--

ЩО ї

Кк

Ї

П

Й

І

Н г ї ле Ц в Он нн ' ' ' і ' !

Фіг. 2

Му

М | М мож

Й

1 ран лах 1

В,

Я а

В з 1

Фіг. З початок так евуиал ні яКорекціяви-я

З

Робота 0; й

ЗК р о зв ні в- Робота 0 - 4 сн рак й . Обчислення Ге тах Здіх кі собзисасяня кет ев ! 9 15

Збільсення п | щі Я ок Формуваноя

Й і - сигначу корування

Ї апЕ :чО Щ 5 так нях й - Їй ній ті

Й і

І ! і ! Е 12 і 6 гучна Н

НВ Робота ! Зкихеяня ж Н юбчнелоних х; і формування Н їі Х жк ! же Я ето МИ

Обеислевта бе І ре - 1 кІНець

Фіг 4

Р, них о і МЕДЕЖН у Н й р, н ввосви с ! ! ! А І; Робота

Н . ше ' ї Б 4 ! ! хі У песадектіях ! І ! Но да Корекція:

ТЯ - ! і ! це

І і І ЩІ ' Й кі Й . Н ' ті ' Н І НН ! ! ! і ! Н ' КІ ! І ! Це ' НЕ о

Ок й Ою о Ох би

Фіг. 5

Claims (1)

1. Спосіб захисту компресора газоперекачувального агрегату від помпажу шляхом вимірювання поточних значень параметрів, що характеризують положення робочої точки компресора, уточнення і запам'ятовування положення межі помпажу і формування вихідного сигналу антипомпажного регулятора пропорційно віддаленості робочої точки компресора від межі помпажу, який відрізняється тим, що уточнення положення межі помпажу виконують шляхом виявлення переходу робочої точки одного чи декількох каналів робочого колеса компресора на неробочу ділянку витратно-напірної характеристики, для чого підключають вихід блока вимірювання вібрації компресора до додаткового входу антипомпажного регулятора, періодично переводять антипомпажний регулятор у стан "Корекція", поступово знижують частоту обертання п компресора з темпом, що не перевищує вибраного рівня, безупинно виконують цифрову фільтрацію вихідного сигналу блока вимірювання вібрації, виділяючи сигнал вібрації, частота якого співпадає з частотою обертання компресора, вимірюють амплітуду, А дього сигналу, вираховують поточне відношення К приросту амплітуди А до приросту частоти обертання Ап, у момент перевищення відношенням К вибраного рівня Ктах реєструють поточне значення розрахункової віддаленості як поправку на віддаленість, після чого збільшують частоту обертання компресора до вихідного значення, переводять антипомпажний регулятор у стан "Робота" і далі сигнал керування антипомпажним клапаном формують з урахуванням уточненого значення віддаленості, що визначають за формулою

   Ї ут ж Їр -І, де:

   Ї є - розрахункове значення віддаленості, - поправка на віддаленість.