СПОСОБ ОГРАНИЧЕНИЯ ПРЕДЕЛЬНО ДОПУСТИМОЙ СТЕПЕНИ СЖАТИЯ ДОЖИМАЮЩЕГО КОМПРЕССОРА И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ Российский патент 2009 года по МПК F04B39/10 

Изобретение относится к области компрессоростроения и может быть использовано при автоматизации газозарядных компрессорных станций.

Известен способ ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора, основанный на определении соотношений давлений всасывания и нагнетания. Это производится оператором путем снятия показаний с двух манометров газозарядной компрессорной станции и определения значения по формуле [Учебник сержанта военно-воздушных сил. Для механика аэродромных газозарядных средств. Л.Н.Страхов, Москва, Военное издательство, 1977, с.296] (1).

Недостатком указанного способа является низкая точность определения момента превышения степени сжатия и увеличение времени переключения дожимающего компрессора.

Величина степени сжатия закладывается конструктивно в ограничителе степени сжатия и описывается следующими выражениями:

Отношение давления нагнетания Р_нагн к давлению всасывания Р_всас газа в цилиндре называется степенью сжатия компрессора [Кислород, справочник, ч.1, Д.Л.Глизманенко, М.: Металлургия, 1967, с.422] (2)

В дожимающих компрессорах степень сжатия не должна превышать установленного предельного значения [1].

Известно, что величина давления Р определяется выражением:

Р=F/S,

где S - площадь поверхности, на которую воздействует давление Р; F - сила, действующая на эту поверхность.

С учетом этого по формуле (1) можно получить

Из выражения (2) видно, что степень сжатия может быть определена соотношением площадей поверхности, на которую действуют давления всасывания и нагнетания соответственно и которую можно выполнить на основе мембраны. Величина степени сжатия закладывается конструктивно в устройстве ограничения степени сжатия.

Сущность изобретения устройства ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора заключается в том, что:

1. Если степень сжатия меньше предельной ε≤ε_предел, то поверхность (мембрана) 19 (Фиг.2) прижата к плоскости ограничителя со стороны нагнетания и канал преобразователя давления в электрический сигнал закрыт ей. Дожимающий компрессор 6 (Фиг.1) продолжает работу по нагнетанию газа.

2. При достижении предельной степени сжатия ε>ε_предел поверхность 19 (Фиг.2) прогибается в сторону плоскости ограничителя со стороны всасывания, и открывается канал преобразователя давления в электрический сигнал. Газ поступает в эту полость. Преобразователь давления в электрический сигнал срабатывает - замыкается электрическая цепь питания обмотки дистанционного вентиля 9 (Фиг.1), установленного параллельно вентилю замкнутого цикла компрессора 5 (Фиг.1). Вентиль открывается и дожимающий компрессор прекращает зарядку потребителя - начинает работу в замкнутом цикле. Степень сжатия уменьшается, что и необходимо для безопасной работы дожимающего компрессора.

Техническим результатом изобретения является сокращение времени переключения дожимающего компрессора в работу по замкнутому циклу и точность определения момента ограничения степени сжатия.

Указанный технический результат достигается тем, что в известном способе ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора между магистралью всасывания и магистралью нагнетания (параллельно ступени компрессора) устанавливают вентиль с возможностью дистанционного управления и ограничитель степени сжатия, которые связаны между собой электрически.

Указанный технический результат достигается тем, что устройство ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора содержит блок отслеживания соотношения давлений всасывания и нагнетания и вентиль, управляемый по сигналам этого блока, которые установлены между магистралью всасывания и магистралью нагнетания (параллельно ступени компрессора).

Сущность изобретения - способа ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора - поясняется фиг.1, где обозначено: 1 - собственная емкость станции с запасом газа; 2 - баллонный вентиль; 3, 4 - вентили нагнетания, всасывания; 5 - вентиль замкнутого цикла работы компрессора; 6 - дожимающий компрессор; 7 - манометр давления нагнетания; 8 - манометр давления всасывания; 9 - вентиль дистанционного управления; 10 - блок ограничения степени сжатия; 11 - блок питания; 12 - магистраль всасывания (зарядки станции); 13 - магистраль нагнетания (раздачи).

Блок ограничения степени сжатия может быть выполнен, например, по схеме, приведенной на фиг 2, где: 14 - преобразователь давления в электрический сигнал; 15 - полость нагнетания; 16 - полость всасывания; 17 - штуцер магистрали всасывания; 18 - штуцер магистрали нагнетания; 19 - поверхность (мембрана); 20 - канал преобразователя давления в электрический сигнал.

Преобразователь давления в электрический сигнал 14 может быть выполнен в виде концевого выключателя.

Работа устройства ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора осуществляется следующим образом:

1. При степени сжатия меньше предельной ε≤ε_предел, газ из собственной емкости станции 1 (Фиг.1) через баллонный вентиль 2, вентиль 4 поступает на всасывание дожимающего компрессора 6, где дожимается до необходимого давления Р_нагн и через магистраль 12 поступает потребителю. Также давления всасывания и нагнетания поступают в блок ограничения степени сжатия 10, где контролируются мембраной 19 (Фиг.2). Мембрана 19 прижата к полости нагнетания 15 и канал 20 преобразователя давления в электрический сигнал 14 закрыт ей (Фиг.2). Дожимающий компрессор 6 продолжает работу по нагнетанию газа.

2. При достижении предельной степени сжатия ε>ε_предел мембрана 19 (Фиг.2) прогибается в сторону полости всасывания 16 (Фиг.2), и открывается канал 20 преобразователя давления в электрический сигнал 14 (Фиг.2). Газ с давлением Р_нагн поступает в канал 20 и воздействует на преобразователь давления в электрический сигнал 14. Преобразователь срабатывает, и замыкается электрическая цепь питания обмотки вентиля дистанционного управления 9 (Фиг.1), установленного параллельно вентилю замкнутого цикла 5, и блока питания 11. Вентиль открывается и дожимающий компрессор 6 прекращает зарядку потребителя - начинает работу в замкнутом цикле, т.е. Р_нагн=Р_всас.

Блок ограничения степени сжатия изготовлен и испытан на кафедре криогенных машин и установок ВАИУ г.Воронежа. Фотография блока представлена на фиг.3.

Изобретение относится к области автоматизации и касается газозарядных компрессорных станций. Данный способ достигается тем, что параллельно ступени компрессора установлено устройство, контролирующее степень сжатия (относительное повышение давления), и осуществляется с помощью устройства - ограничителя степени сжатия, величина степени сжатия в котором закладывается конструктивно. Технический результат изобретения - автоматизация работы компрессора при зарядке потребителей и недопущение эксплуатации с превышением степени сжатия, т.е. в аварийном режиме. 2 н.п.ф-лы, 3 ил.

1. Способ ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора, основанный на определении степени сжатия дожимающего компрессора по соотношению давлений всасывания и нагнетания, отличающийся тем, что между магистралью всасывания и магистралью нагнетания (параллельно ступени компрессора) устанавливают блок, отслеживающий соотношения давлений всасывания и нагнетания, а также управляемый по сигналам этого блока вентиль.

2. Устройство ограничения предельно допустимой степени сжатия дожимающего компрессора, отличающееся тем, что содержит блок отслеживания соотношения давлений всасывания и нагнетания, а также вентиль, управляемый по сигналам этого блока, которые установлены между магистралью всасывания и магистралью нагнетания параллельно ступени компрессора.