УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРА ОТ ПОМПАЖА Российский патент 1995 года по МПК F04D27/02 

Изобретение касается защиты компрессоров от помпажа.

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, формирователь переменного прямоугольного напряжения, датчик перепада давления между динамическим и статическим давлением за компрессором, демодулятор с вторым входом, соединенным с выходом задающего генератора и усилитель-формирователь, выход которого подключен к входам фильтра нижних частот и полосового фильтра, а выходы фильтров подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, соединенного своим выходом с приводом исполнительных механизмов, а также последовательно соединенные контрольный генератор, первая схема И, на второй вход которой подается команда контроля, вторая схема И, второй вход которой подключен к выходу задающего генератора, а выход к второму входу формирователя переменного прямоугольного напряжения.

Однако в этом устройстве имеется только один постоянный, не зависящий от режимов работы компрессора уровень срабатывания устройства по отношению переменной составляющей в перепаде давления к его постоянной составляющей, что не обеспечивает надежной защиты компрессора от помпажа при различных режимах работы компрессора.

Цель изобретения повышение надежности защиты компрессора от помпажа путем введения изменения уровня срабатывания устройства в зависимости от режимов работы компрессора и от давления воздуха на входе в компрессор.

Для этого в устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, первый элемент И, формирователь, датчик перепада статического и динамического давления газа на выходе из компрессора, демодулятор, усилитель-формирователь, первый фильтр нижних частот, первый компаратор и привод исполнительных механизмов, а также полосовой фильтр, контрольный генератор и второй элемент И, подключенный входом к контрольному генератору, а выходом к второму входу первого элемента И, причем задающий генератор подключен к формирователю и демодулятору, полосовой фильтр подключен входом к усилителю-формирователю, а выходом к второму входу первого компаратора, дополнительно введены последовательно соединенные датчик давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь, широтно-импульсный модулятор и третий элемент И, последовательно соединенные датчик частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь и второй компаратор, а также последовательно соединенные датчик частоты вращения, ключ и второй фильтр нижних частот, подключенный к дополнительному входу первого компаратора, при этом вход ключа подключен к первому фильтру нижних частот, третий элемент И подключен вторым входом к компаратору, а выходом к управляющему входу ключа.

На чертеже представлена структурная схема устройства для защиты компрессора от помпажа.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый элемент И 2, формирователь 3 переменного прямоугольного напряжения, датчик 4 перепада давления статического и динамического давления газа на выходе компрессора, демодулятор 5, усилитель-формирователь 6, первый фильтр 7 нижних частот, компаратор 8 и привод 9 исполнительных механизмов.

Полосовой фильтр 10 своим входом подключен к усилителю-формирователю, а выходом к второму входу первого компаратора. Выход задающего генератора подключен также к формирователю 3 и демодулятору 5. Выход контрольного генератора 11 подключен к входу второго элемента И 12, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

Последовательно соединенные датчик 13 давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь 14 и широтно-импульсный модулятор 15 подключены к первому входу третьего элемента И 16. Последовательно соединенные датчик 17 частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь 18 и второй компаратор 19 подключены к второму входу третьего элемента И 16, подключенному своим выходом к управляющему входу ключа 20, информационный вход которого соединен с выходом первого фильтра 7 нижних частот, а выход к входу второго фильтра 21 нижних частот, подсоединенному выходом к дополнительному входу первого компаратора 8.

Компаратор представляет собой операционный усилитель с положительной обратной связью, на одном из входов которого алгебраически суммируются три сигнала, поступающие через масштабирующие резисторы, при этом срабатывание компаратора происходит при сравнении суммы положительных сигналов, поступающих с фильтров 7 и 21 нижних частот, с отрицательным значением амплитуды переменной составляющей, поступающей с полосового фильтра 10.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает однополярные прямоугольные импульсы заданной частоты, которые подаются на формирователь 3 прямоугольного переменного напряжения и демодулятор 5.

Прямоугольное переменное напряжение с формирователя 3 подается на первичную обмотку индукционного датчика 4 перепада давления статического и динамического давления воздуха на выходе компрессора, с вторичной обмотки датчика снимается переменное напряжение, пропорциональное перепаду давления, и подается на фазочувствительный демодулятор 5.

Выпрямленное напряжение с демодулятора 5 поступает на вход усилителя-формирователя 6, с выхода которого напряжение поступает на входы первого фильтра 7 нижних частот и полосового фильтра 12, выделяющего полосу частот помпажных явлений.

На выходе фильтра 7 нижних частот формируется постоянная составляющая сигнала перепада давления, а на выходе полосового фильтра 10 переменная составляющая.

Постоянная и переменная составляющие с выхода фильтра 7 нижних частот и полосового фильтра 10 поступают на компаратор 8 для сравнения. При нормальной работе компрессора переменная составляющая близка к нулю.

При возникновении предпомпажных явлений в перепаде давления, измеряемом индукционным датчиком 4, появляется значительная переменная составляющая, которая с выхода демодулятора 5 через усилитель-формирователь 6 поступает на полосовой фильтр 10, выделяется им и сравнивается компаратором 8 с постоянной составляющей, выделенной фильтром 7 нижних частот.

При достижении заданного соотношения между переменной и постоянной составляющими срабатывает компаратор 8 и выдает команду на привод 9 исполнительных механизмов регулирующих органов компрессора (например противопомнажного клапана, направляющих аппаратов и т.п.).

При проверке функционирования устройства на первый вход второго элемента И 12 подается частота с выхода контрольного генератора 11, а на второй вход команда контроля, в результате чего с выхода второго элемента И 12 на один вход первого элемента И 2 поступает контрольная частота, а на другой вход частота задающего генератора 1.

На выходе первого элемента И 2 формируются с контрольной частотой пачки импульсов задающей частоты, которые поступают на второй вход формирователя 3 прямоугольного переменного напряжения.

В формирователе 3 импульсы задающего генератора 1, поступающие на первый вход, и пачки импульсов частоты задающего генератора, поступающие на второй вход, суммируются, в результате прямоугольное переменное напряжение, вырабатываемое формирователем 3 и поступающее на первичную обмотку индукционного датчика 4 перепада давления, оказывается модулированным по амплитуде с частотой контрольного генератора 11. Вследствие этого в выходном напряжении индукционного датчика 4 появляется переменная составляющая, которая демодулируется демодулятором 5, усиливается усилителем-формирователем 6, выделяется полосовым фильтром 12 и сравнивается в компараторе 8 с начальным значением постоянной составляющей, формируемой усилителем-формирователем и выделяемой фильтром 7 нижних частот, вызывая срабатывание компаратора 8 и формирование сигнала наличия помпажа, поступающего на привод 9 исполнительных механизмов.

При работе компрессора датчик 17 частоты вращения ротора компрессора формирует переменное напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора, а усилитель-преобразователь 18 преобразует его в напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте вращения ротора, которое подается в компаратор 19, вырабатывающий дискретный сигнал при заданной частоте вращения ротора компрессора.

Датчик 14 измеряет давление воздуха на входе в компрессор, усилитель-преобразователь 18 преобразует сигнал датчика в напряжение постоянного тока, пропорциональное давлению воздуха на входе в компрессор, которое поступает на широтно-импульсный модулятор 15, вырабатывающий импульсы постоянной частоты с переменной длительностью, пропорциональной давлению воздуха на входе в компрессор.

Импульсы с широтно-импульсного модулятора 15 и дискретный сигнал с компаратора 19 подаются на входы третьего элемента И 16, в результате чего на ее выходе при заданной частоте вращения ротора компрессора в заданном диапазоне изменения давлений воздуха на входе в компрессор появляются импульсы с длительностью, пропорциональной давлению воздуха на входе в компрессор, управляющие ключом 20, на информационный вход которого поступает сигнал с полосового фильтра 12. Импульсный сигнал, формируемый ключом 20, фильтруется фильтром 21 нижних частот, подается на третий вход компаратора 8 и суммируется с сигналом, поступающим на первый вход непосредственно с выхода первого фильтра 7 нижних частот, в результате чего изменяется уровень срабатывания компаратора 8 по переменной составляющей, поступающей на второй вход компаратора 8 с полосового фильтра 10.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет изменять порог срабатывания компаратора в зависимости от режима работы компрессора, что повышает надежность защиты его от помпажа.

Использоание: защита компрессоров от помпажа. Сущность изобретения: введены последовательно соединенные датчик 13 давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь 14, широтно-импульсный модулятор 15 и третий элемент И 16, последовательно соединенные датчик 17 частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь 18 и второй компаратор 19, а также последовательно соединенные ключ 20 и второй фильтр 21 нижних частот, что позволило изменять уровень срабатывания защиты в зависимости от режимов работы компрессора и величины давления воздуха на входе в компрессор. 1 ил.

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРА ОТ ПОМПАЖА, содержащее датчик контролируемого параметра, два элемента И, два компаратора, привод исполнительных механизмов, датчик частоты вращения ротора компрессора и ключ с управляющим входом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, датчик контролируемого параметра выполнен в виде датчика перепада статического и динамического давлений газа на выходе из компрессора, а устройство содержит задающий генератор, формирователь, демодулятор, два фильтра нижних частот, полосовой фильтр, контролируемый генератор, датчик давления воздуха на входе в компрессор, два делителя-преобразователя, широтно-импульсный модулятор, третий элемент И и усилитель-формирователь, выходы генератора подключены к входам демодулятора и формирователя, подключенного через датчик перепада статического и динамического давлений газа на выходе из компрессора к входу демодулятора, связанного через усилитель-формирователь, полосовой фильтр и первый компаратор с приводом исполнительных механизмов, выход контрольного генератора через второй элемент И подключен к входу первого элемента И, второй вход которого связан с выходом задающего генератора, а выход подключен к входу формирователя, последовательно соединенные датчик частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь и второй компаратор подключены к первому входу третьего элемента И, к второму входу которого подключены последовательно соединенные датчик давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь и широтно-импульсный модулятор, а выход третьего элемента И подключен к управляющему входу ключа, вход которого связан с выходом первого фильтра нижних частот, а выходы подключены к входу первого компаратора и второму фильтру нижних частот, подключенному к первому компаратору.