Способ защиты компрессора от помпажа Советский патент 1987 года по МПК F04D27/02 

1

Изобретение относится к области защиты компрессоров от помпажа.

Целью изобретения является повышение надежности защиты.

fO

На фиг. 1 представлена блок-схема зован-датчик давления (если регулятор 4 - пневматический), сигнал поступает на регулятор 6 давления, на второй вход 19 которог9 подается опорный сигнал,соответствующий полностью закрытому байпасному клапану. На выходе регулятора 6 давления формируется сигнал пропорционально разности измеренного и опорного сигналов, который характеризует степень 5 закрытия байпасного клапана и подается на вход селектора 7, на другой вход которого подается сигнал коррекции с выхода блока 18 умножения. На выходе селектора 7 формируется эталонный сигнал, равный максимальному из поступающих на селектор сиг20

устройства, реализующего данный способ, на фиг. 2 - блок-схема первого функционального преобразователя, на фиг о 3 - блок-схема второго функ цконального преобразователя , на фиг, 4 - блок-схема третьего функционального преобразователя.

Устройство (фиг, 1) для защиты компрессора 1 от помпажа регулированием перепуска через байпасньш клапан 2 содержит датчик 3 расхода газа, регулятор 4 расхода, датчик 5 положения байпасного клапана, регулятор 6 давления, селектор 7, датчик 8 давления газа на входе з компрессор, датчик 9 температуры газа на входе в KOMnpecjzop, датчик 10 скорости вращения ротора компрессора, датчик 11. давления газа на выходе из компрессора и датчик 12 температуры газа на выходе из компрессора, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 функциональные преобразователи, блоки деления 17 и умножения 18, второй вход 19 регулятора давления , входы 20-29 и выходы 30-31 первого функционального преобразователя, входы 32-38 второго и входы 39-45 третьего функциональных преобразователей.

Первый .функциональньй преобразователь (фиг 2) содержит блоки деления 46-49,, умнолсения 50-55 и сумматоры 56-59 о

Второй функциональный преобразова-.40 таль (фиг. 3) содержит блоки деления 60-63, логарифмирования 64-66, сравнения 67 и 68, вычисления обратной величины 69, возведения в степень 70 и умножения 71-74.

Третий функциональный преобразователь (фиг. 4) содержит сумматоры 75- 86, блоки умножения 87-97, памяти 98, деления 99-103, сравнения 104 и 105 и возведения в квадрат 106-112, а также вход 113 сумматора 77, подключенный к источнику сигнала, равного единице.

налов и используемый в качестве за- о

Дания регулятору 4 расхода,

25 Коррекция эталонного сигнала осуществляется в зависимости от измеренных значений давления и температуры газа на входе и выходе из компрессора, текущего времени с момента

JQ промывки компрессора от загрязнений и скорости вращения ротора компрессора. Сигналы датчиков 8 и 11 давле ния газа на входе и выходе из компрессора соответственно, а также сигналы датчиков 9 и 12 температуры газа на его входе и выходе поступают на первый функциональный преобразователь (фиг. 2), на выходах кото рого формируютсясигналы, характеризующие показатели сжимаемости газа в соответствии с зависимостями

35

I / 1

(А-- + В) + С-+ D

45

Z«

1-( г ) г

-- + D

50 Z Z Р показатели сжимаемости газа

измеренные значения давления газа на входе и выходе из компрессора,Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

При работе компрессора 1 сигнал датчика 3 расхода газа поступает на регулятор 4 расхода, с выхода которого сигнал подается на байпасный клапан 2. Одновременно от датчика 5 положения байпас:ного клапана, в качестве которого может быть исполь

налов и используемый в качестве за- о

Дания регулятору 4 расхода,

Коррекция эталонного сигнала осуществляется в зависимости от измеренных значений давления и температуры газа на входе и выходе из компрессора, текущего времени с момента

промывки компрессора от загрязнений и скорости вращения ротора компрессора. Сигналы датчиков 8 и 11 давле ния газа на входе и выходе из компрессора соответственно, а также сигналы датчиков 9 и 12 температуры газа на его входе и выходе поступают на первый функциональный преобразователь (фиг. 2), на выходах кото рого формируютсясигналы, характеризующие показатели сжимаемости газа в соответствии с зависимостями

I / 1

(А-- + В) + С-+ D

Z«

1-( г ) г

-- + D

Z Z

Р Т показатели сжимаемости газа

измеренные значения давления газа на входе и выходе из компрессора,измеренные значения температуры газа на входе и выходе из ком- прессора

А, В, С, D,

Е, F

- K0344iHUHeHTb, псзступа- ющие в виде сигналов задатчика на входы 29, 28, 27, 26, 21 и 20 первого функционально- го преобразователя соответственно.

С выходов 30 и 31 первого функцио нального преобразователя сигналы, пропорциональные Z и Z соответственно, поступают на входы 34 и 35 второго функционального преобразователя (фиг. 3), на другие ходы ко- торого поступают сигналы датчиков 8 и 11 давления и датчиков 9 и 12 температуры газа на входе и выходе из компрессора (на входы 32, 37, 33 и 36 соответственно) . На вход 38 второго функционального преобразователя поступает сигнал задатчика, пропорциональный R - газовый постоянной данного газа.

На входе второго функционального преобразователя (фиг. 3) формируется сигнал, характеризующий удельную политропическую работу сжатий в соответствии с зависимостью

Н

G (--)

18 i

с PL

Т

2 1 IgIg политропиЧ

ческий показатель; Н - удельная политропическая работа сжатия.

С выхода второго функционального преобразователя сигнал, пррпорциональ:д5 ный Н, поступает на вход четвертого функционального преобразователя 16, на другой вход которого поступает сигнал датчика 10 скорости вращения ротора компрессора. На выходе четвер-5о того функционального преобразователя формируется сигнал, пропорциональ- ньй

. Y 5-,

г . .

П

О

Y - работа сжа;тия газа}

п - скорость вращения ротора компрессора.

414

Одновременно сигналы датчиков расхода газа и скорости вращения ротора компрессора подаются на входы блока 17 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный

X

-,

п

где Q - расход rasaj

X - приведенный к скорости вращения ротора компрессора расход газа.

Сигналы, пропорциональные X и Y, с выходов блока 17 деления и четвертого функционального преобразователя поступают соответственно на входы 41 и 42 третьего функционального 1реобразователя (фиг. 4), на вход 45 которого поступает сигнал датчика текущего времени с момента промывки компрессора от загрязнений, а на входы 39 и 40 - сигналы задатчика, пропорциональные X , X соответственно, характеризующие граничные значения диапазона изменения X. На входа 44 и 43 третьего функционального преобразователя поступают сигналы , соответствующие начальному и конечному времени интервала между промывками компрессора.

Для учета влияния загрязнений характеристика компрессора определяется в виде функции у f(x, t), аппроксимируемой полиномом второй степени:

-у

а +а.х+а t+a 5 +а xt+a.t

t Ъ л 5 ь

:t)

40

Коэффициенты aj() полинома подстраиваются с учетом нормирования переменных х и t в диапазонах изменения

х(х.

.кс) И t(T Т,):

2х(х„, +х„„„)

X

2t(,)

55

т.-т,

Подстройка коэффициентов осуществляется по новому базису переменных Zj(,6) приводящих зависимость (1) к виду

Y2

ы

t учётом зависимости а.(т) а;(т-1)+0,5

6 )- Z.m

Hz.lni

i--t , .

где m - текущий дискретный такт времени, подбирается экспериментально для конкретных ком(2)

прессорньпс систем из диапазона 0,01-300 с. Значение коэффициентов а.т-1}

(J 1--6) предыдущего такта хранятся в блоке 98 памяти и используются при. расчете коэффициентов а- m текущего такта в соответствии с зависи- мостью (2) (фиг. 4), Выходной сигнал третьего функЩ Гонального преобразователя формируется в зависимости от коэффициентов а ; и текзтцего времени t с момента промьшки компрессора от загрязнений в соответствии,, с зависимостью

a.

X

2а

макс )(3)

с йьпсода третьего функционального преобразователя сигнал, характеризую щий приведенный к скорости вращения ротора компрессора расход в точке помпажа, поступает на блок 18 умножения, на другой вход которого подается сигнал датчика 10 скорости вра- щения ротора компрессора. На выходе блока 8 умножения формируется сигнал, пропорциональный х п- ЗбОО, который характеризует минимально допустимый расход газа и подается на селектор 7, корректируя тем самым эталонный сигнал регулятора 4 расхода.

13054416

Формула изобретения

0

5

- 5

0

0 5

Способ защиты компрессора от помпажа регулированием перепуска через байпасный клапан газа, поступающего с выхода компрессора на вход последнего, путем измерения расхода газа На входе в компрессор, сравнения измеренной величины с величиной эталонного сигнала, сформированного в зависимости от положения байпасно- го клапана,, и подачи на байпасный клапан управляющего воздействия, пропорционального разности сравнивае- мьк величин, о тлич ающий- с я тем, что, с целью повышения надежности защиты, .дополнительно измеряют скорость вращения ротора компрессора, давление газа на входе и выходе из компрессора, температуру газа на входе и выходе из компрессора и текущее время с момента промывки компрессора от загрязнений, по измеренным величинам давления и температуры газа на входе и выходе из компрессора определяют величину удельной политропической работы сжатия газа и, с учетом измеренной скорости вращения ротора компрессора, величину работы сжатия газа, по измеренным величинам расхода газа и скоросг- ти вращения ротора компрессора определяют значение приведенного к скорости вращения ротора компрессора расхода газа по полученным значениям последнего и работы сжатия газа, а также по измеренному текущему времени с момента промывки компрессора от загрязнений и заданным величинам изменения во времени характеристик компрессора определяют приведенный к скорости вращения ротора ком- . прессора расход газа в точке помпажа, и, с учетом измеренной скорости вращения ротора компрессора, минимально допустимый расход газа, а по полученному значению последнего корректируют величину эталонного сигнала..

30,,31

1

Фиг., г

J

3S

Фие,3

Редактор А.Петров

Фиг.Ц

Составитель А.Барьшников

Техред А.КравчукКорректор М.Самборская

Заказ 1412/34 Тираж 575Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушская иаб,, д. 4/5

Прпизиолственяо-полиграфическое предприятие, г . Ужгород, ул, Нроск-типя, Л

Изобретение относится к двига- телестроению и позволяет улучшить эксплуатационные характеристики. Решается задача определения точки пом- пажа по координатам пересечения подстраиваемой статической хар-ки компрессора, дрейфующей во времени. и границы помпажа компрессора. Найденная точка помпажа задается в качестве минимально допустимого расхода для антипомпажного регулятора. Измеряются температура и давление газа на входе и выходе из компрессора и текущее время с момента промывки компрессора от загрязнений, скорость вращения вала компрессора соответствующими датчиками. По измеряемым величинам расхода газа и скорости вращения ротора определяется значение приведенного к скорости вращения ротора.расхода газа, расход газа в точке помпажа и минимально допустимый расход газа. Полученное значение последнего подается на селектор 7, корректируя тем самым эталонный сигнал регулятора 4 расхода. 4 ил. (О (Л оо О сд 4 4;;:.