Способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата Российский патент 2020 года по МПК F23N1/00 

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов в частности управления топливно-регулирующим клапаном и может использоваться в области эксплуатации газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на компрессорных станциях.

Аналогов изобретений, известных из сведений, ставших общедоступным до даты приоритета изобретения не найдено. Однако, известна следующая информация. Для установления граничных значений рабочей зоны топливно-регулирующего клапана (ТРК), обеспечивающих устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата, определяется текущее соотношение газо-воздушной смеси. Разработчики систем автоматизированного управления (САУ) задачу решают однотипно: расход воздуха связывают с давлением воздуха за осевым компрессором (РзаОК) или альтернативно оборотами турбины высокого давления (Nтвд), расход газа косвенно определяют относительно текущего положения ТРК по переходной характеристике учитывающей нелинейность открытия к расходу через клапан.

Известно решение определения граничных значений рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, которое содержит фиксированную связь положения ТРК к РзаОК. Недостатком способа является отсутствие учета параметров, влияющих на текущее положение ТРК (давления топливного газа и другие). В определенных случаях, рабочая точка может несвоевременно оказаться на линии ограничения, что может быть причиной негативного последствия, в том числе аварийного останова ГПА.

Известно решение определения граничных значений рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, которое включает дополнительно контролируемые параметры, таких как давление до и после ТРК, температура и тому подобное. Недостатком способа является снижение надежности работы ГПА из-за технических характеристик первичных датчиков, количества контролируемых параметров, усложнения расчетов, и так далее.

Задачей технического решения изобретения является повышение надежности работы ГПА в части обеспечения устойчивое горение в камере сгорания без срывов и затухания пламени.

Поставленная задача решается благодаря тому, что способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата, заключается в построении зависимости допустимых границ положения или расхода через ТРК от давления воздуха за осевым компрессором или альтернативно от оборотов турбины высокого давления, отличается тем, что при устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения для текущего режима система автоматического управления соотношение газо-воздушной смеси в камере сгорания считает оптимальным исходя из этого, текущую рабочую точку определяемой зависимости устанавливает на номинальной линии, а фиксация рабочей зоны и контроль отклонения рабочей точки от номинальной линии, происходит только на переходных процессах, то есть, при изменении задания частоты вращения ГПА.

Между совокупностью существенных признаков заявляемого объекта и достигаемым техническим результатом существует причинно-следственная связь, а именно автоподстройка положения рабочей точки при устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения позволяет компенсировать изменение параметров, влияющих на текущее положение ТРК (давления топливного газа и другие), чем достигается увеличение достоверности определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана. Кроме того, минимальное количество используемых датчиков увеличивает вероятность безотказной работы системы.

Техническое решение позволяет повысить надежность ГПА в части обеспечения устойчивого горения в камере сгорания без срывов и затухания пламени за счет адаптации системы к изменениям внешних параметров, это уменьшает вероятность несвоевременного ограничения работы ТРК, что может быть причиной негативных последствий, в том числе аварийного останова ГПА, а также за счет снижения количества используемых датчиков, что увеличивает вероятность безотказной работы системы.

Техническая сущность предложенного технического решения поясняются чертежом, (Фигура) на котором изображен способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана и работа ограничительных линий во время переходных процессов.

Предложенный способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата, состоит из: 1 - текущий расход газа; 2 - текущий расход воздуха; 3 - рабочая точка; 4 - номинальная линия; 5 - граница зоны устойчивого горения; 6 - граница и зона срыва пламени; 7 - текущая граница зоны расхода газа; 8 - переходный процесс.

Описанный способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата осуществляется так: При устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения система автоматического управления определяет соотношение газо-воздушной смеси в камере сгорания следующим образом: количество газа (поз. 1) подсчитывается суммой заводской характеристике зависимости расхода от положению ТРК и других характеристик, например, постоянно поступающего газа через дежурную горелку в камеру сгорания; расход воздуха взаимосвязан с давлением воздуха за осевым компрессором или альтернативно оборотам турбины высокого давления (поз. 2). Полученная рабочая точка (поз. 3) используется для построения номинальной линии (поз. 4). а так же, для вычисления через постоянные коэффициенты, и построения границ зоны устойчивого горения (поз. 5), отстоящие на допустимом смещении от зоны срыва пламени (поз. 6). При обратном переводе текущих граничные значений расхода газа (поз. 7) вычисляется минимальное и максимальное положение ТРК.

В случае изменения положения ТРК, что может быть вызвано внешними факторами (например, изменение давления топливного газа), при устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения, САУ корректирует график соотношения таким образом, что рабочая точка остается на номинальной линии, и границы зоны ограничения зоны устойчивого горения отстоят от рабочей точки на величину заданных постоянных коэффициентов. И только при изменении задания частоты вращения турбины ГПА, САУ фиксирует зарегистрированные ранее параметры и контролирует отклонение рабочей точки, предотвращая выход за ограничительные линии на протяжении всего переходного процесса (поз. 8). После выхода в режим устойчивой работы ГПА на заданной частоте вращения, САУ корректирует график соотношения таким образом, что рабочая точка остается на номинальной линии, и границы зоны ограничения зоны устойчивого горения отстоят от рабочей точки на величину заданных постоянных коэффициентов.

Корректировку графика соотношения газо-воздушной смеси возможно осуществить несколькими вариантами: 1-автоподстройка углов наклона номинальной и ограничительных линии при постоянных, на графике, пределах измерения газа и воздуха; 2- автоподстройка, на графике, предела измерения расхода газа при постоянных углах наклона номинальной и ограничительных линии, и пределе измерения расхода воздуха; 3 автоподстройка, на графике, предела измерения расхода воздуха при постоянных углах наклона номинальной и ограничительных линии, и пределе измерения расхода газа.

Каждый из вариантов позволяет реализовать способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана, обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата, и повысить надежность работы ГПА в целом.

Изобретение относится к области автоматизации технологических процессов, в частности управления топливно-регулирующим клапаном, и может использоваться в области эксплуатации газоперекачивающих агрегатов (ГПА) на компрессорных станциях. Сущность способа заключается в том, что при устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения, соотношение газо-воздушной смеси в камере сгорания для текущего режима система автоматического управления считает оптимальным. Исходя из этого, текущую рабочую точку зависимости положения топливно-регулирующего клапана от давления за осевым компрессором или альтернативно от оборотов турбины высокого давления определяет на номинальной линии. Фиксация рабочей зоны и контроль отклонения рабочей точки от номинальной линии происходит только на переходных процессах, то есть при изменении задания частоты вращения ГПА. Заявленный способ позволяет повысить надежность ГПА в части обеспечения устойчивого горения в камере сгорания без срывов и затухания пламени за счет адаптации системы к изменениям внешних параметров, а также за счет снижения количества используемых датчиков, что увеличивает вероятность безотказной работы системы. 1 ил.

Способ определения рабочей зоны топливно-регулирующего клапана (ТРК), обеспечивающий устойчивое горение в камере сгорания газоперекачивающего агрегата (ГПА), заключающийся в построении зависимости допустимых границ положения или расхода через ТРК от давления воздуха за осевым компрессором или альтернативно от оборотов турбины высокого давления, отличающийся тем, что при устойчивой работе ГПА на заданной частоте вращения для текущего режима система автоматического управления соотношение газо-воздушной смеси в камере сгорания считает оптимальным, исходя из этого текущую рабочую точку определяемой зависимости устанавливает на номинальной линии, а фиксация рабочей зоны и контроль отклонения рабочей точки от номинальной линии происходит только на переходных процессах, то есть при изменении задания частоты вращения ГПА.