ПРОТИВОПОМПАЖНАЯ СИСТЕМА ТУРБОКОМПРЕССОРА Российский патент 1996 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к компрессоростроению, конкретно к системе предельного регулирования турбокомпрессора.

Известны устройства, предотвращающие работу компрессора в режиме помпажа. Наиболее распространены устройства, которые при приближении к границе неустойчивой области сбрасывают часть сжатого воздуха в атмосферу или перепускают во всасывающий тракт компрессора.

Известно сужающее устройство расходомера, датчик давления нагнетания, противопомпажный регулятор, исполнительный механизм выпускного клапана. Систему защиты от помпажа настраивают на открытие выпускного клапана при приближении к границе помпажа [2]
Опыт эксплуатации показал, что гидравлические системы противопомпажной защиты сложны, трудоемки в изготовлении и недостаточно надежны. Поэтому появляются системы с электронным противопомпажным регулятором и электроприводным механизмом выпускного клапана.

Однако электронные противопомпажные регуляторы имеют недостатки:
Нестабильность настройки и как следствие, необходимость в частой проверке работоспособности системы защиты.

Трудоемкость проверки технического состояния электронного регулятора при его эксплуатации и проверке выходных параметров.

С целью устранения указанных недостатков предлагается противопомпажная система турбокомпрессора, включающая сужающее устройство расходомера, датчик давления нагнетания, выпускной клапан с пусковым устройством исполнительного механизма, устройство граничной производительности и заданного давления нагнетания, электрически связанное с пусковыми устройствами исполнительных механизмов дроссельного и выпускного клапанов и датчиком давления нагнетания. Устройство граничной производительности и заданного давления нагнетания снабжено вторичным прибором расходомера с нормально разомкнутым контактом и реле с двумя нормально разомкнутыми контактами. Система также снабжена сигнализацией с памятью о выходе компрессора на режим граничной производительности или заданного давления нагнетания.

На фиг. 1 изображена однолинейная схема противопомпажной системы турбокомпрессора; на фиг. 2 характеристики компрессора и системы противопомпажной защиты; на фиг. 3 принципиальная электpическая схема противопомпажной защиты и сигнализации с памятью.

Противопомпажная система турбокомпрессора 1 включает сужающее устройство 2 расходомера, датчик 3 давления нагнетания, выпускной клапан 4 с пусковым устройством 5 исполнительного механизма 6. Устройство 7 граничной производительности и заданного давления нагнетания электрически связано с пусковым устройством 5, датчиком 3 давления нагнетания, пусковым устройством 8 исполнительного механизма 9 дроссельного клапана 10.

Устройство 7 снабжено вторичным прибором 11 расходомера с нормально разомкнутым контактом 12, реле 13 с двумя нормально разомкнутыми контактами 14 и 15. Датчик 3 давления нагнетания, например электроконтактный манометр имеет нормально разомкнутый контакт 16.

Электрическая схема сигнализации с памятью о выходе компрессора 1 на режим граничной производительности или заданного давления нагнетания состоит, например, из реле 17 с нормально разомкнутым контактом 18, реле 19 с нормально разомкнутым контактом 20, герконовым магнитным реле 21 с нормально разомкнутым контактом 22 и сигнальной лампой 23.

На фиг. 3 в координатах Р (давление), Q (производительность) приведены дроссельные характеристики компрессора ψ, граница помпажа АВ, характеристики сети ОЕ и ОЕ₁ и область рабочих режимов компрессора Q_oQ₁CD.

Параметры рабочего процесса компрессора определяются точкой пересечения дроссельной характеристики с характеристикой сети, например точкой К.

При уменьшении потребления сжатого воздуха рабочая точка компрессора смещается к границе помпажа. Если рабочая точка оказалась на линии Q₁C/P=P₁; Q= Q; ψ ψ₁;/, то на вторичном приборе 11 расходомера замыкается нормально разомкнутый контакт 12, образуя электрическую цепь ≈ 220 В контакт 12 реле 13 ≈ 220 В. Одновременно с подачей питания на реле 13 замыкаются его два нормально разомкнутые контакты 14 и 15, образуя следующие электрические цепи: ≈ 220 В контакт 14 пусковое устройство 8 (параллельно реле 17) ≈ 220 В; ≈220 В контакт 15 пусковое устройство 5 (параллельно реле 19) 220 В.

Электрический сигнал от пускового устройства 8 через исполнительный механизм 9 приоткроет дроссельный клапан 10 до угла открытия, равного ψ₂. Одновременно электрический сигнал от пускового устройства 5 через исполнительный механизм 6 приоткроет выпускной клапан 4.

Из фиг. 3 видно, что рабочая точка К₁ в результате приоткрытия дроссельного клапана 10 до угла ψ₂ (ψ₂ > ψ₁) должна переместиться по кривой ОЕ₁ характеристики сети в сторону Е₁ до точки N.

Одновременно приоткрытие выпускного клапана 4 обеспечивает сброс части воздуха из нагнетания в атмосферу и стремление рабочей точки К₁ к точке М.

В результате рабочая точка К₁ (Р Р₁ и Q Q₁) переместится в точку К₂. При этом рабочая точка компрессора К₂ удалится от границы помпажа АВ в область рабочих режимов работы Q_oQ₁CD. При этом контакты 12, 14 и 15 разомкнутся и оборвутся указанные выше электрические цепи. Электрические сигналы от пусковых устройств 8 и 5 исчезнут, исполнительные механизмы 9 и 6 остановятся. Дроссельный клапан 10 остановится в положении ψ₂, а противопомпажный клапан 4 останется в приоткрытом положении.

При отказе автоматической системы регулирования давления нагнетания, с уменьшением потребления сжатого воздуха потребителями, рабочая точка К будет смещаться по характеристике ψ в сторону повышения давления нагнетания и приближаться к границе помпажа АВ.

Когда рабочая точка К окажется на линии заданного давления нагнетания CD и займет положение К₃, тогда на датчике 3 нормально разомкнутый контакт 16 замкнется, образуя электрическую цепь: ≈220 В контакт 16 пусковое устройство 5 (параллельно реле 19) ≈ 220 В. Электрический сигнал от пускового устройства 5, через исполнительный механизм 6 приоткроет выпускной клапан 4, сбрасывая часть сжатого воздуха в атмосферу. При этом рабочая точка К₃ сместится по характеристике ψ в область рабочих режимов Q_oQCD.

Контакт 16 на датчике 3 разомкнется и указанная выше электрическая цепь оборвется. Электрический сигнал от пускового устройства 5 исчезнет, исполнительный механизм 6 остановится, выпускной клапан 4 останется в приоткрытом положении.

Одновременно с замыканием контактов 12, 14, 15 или 16 и подачей питания на реле 17 и 19 (или только на реле 19), замыкаются их нормально-разомкнутые контакты 18 и 20 (или только 20), образуя электрическую цепь: -24 В контакт 18 (или контакт 20) реле 21 -24 В.

Одновременно с подачей питания на реле 21, его нормально разомкнутый контакт 22 замыкается, образуя электрическую цепь -24 В контакт 22 лампа сигнальная 23 -24 В. Сигнальная лампа 23 загорается, указывая оператору о выходе компрессора на режим допускаемой минимальной производительности или допустимого давления нагнетания. Сигнальная лампочка 23 будет под напряжением оставаться до тех пор, пока герконовое магнитное реле 21 не будет обесточено. Схема снятия сигнала памяти не приводится и на чертеже не показана, т.к. это производится известными способами.

Предлагаемая система противопомпажной защиты решает также задачу защиты компрессора от превышения давления нагнетания допускаемого условиями прочности.

Использование: компрессоростроение, в системах предельного регулирования турбокомпрессора. Сущность изобретения: Система содержит устройство 7 граничной производительности и заданного давления. Устройство 7 электрически связано с пусковым устройством 5, датчиком 3 давления нагнетания и пусковым устройством 8. Устройство 7 имеет вторичный прибор расходомера с нормально разомкнутым контактом и реле с нормально разомкнутыми контактами. Датчик 3 давления нагнетания выполнен в виде электроконтактного монометра с нормально разомкнутым контактом. 2 з.п. ф-лы, 3 ил.

1. ПРОТИВОПОМПАЖНАЯ СИСТЕМА ТУРБОКОМПРЕССОРА, содержащая сужающее устройство расходомера, датчик давления и выпускной клапан с пусковым устройством исполнительного механизма, отличающаяся тем, что, с целью повышения надежности и упрощения конструкции, она снабжена дроссельным клапаном с пусковым устройством исполнительного механизма и устройством граничной производительности и заданного давления нагнетания, электрически связанным с пусковыми устройствами исполнительных механизмов дроссельного и выпускного клапанов и датчиков давления нагнетания. 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что устройство граничной производительности и заданного давления нагнетания выполнено в виде вторичного прибора расходомера с нормально разомкнутым контактом и реле с двумя нормально разомкнутыми контактами. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она снабжена блоком сигнализации с памятью о выходе компрессора на режим граничной производительности или заданного давления нагнетания.