Способ защиты компрессора от помпажа и устройство для его осуществления Советский патент 1990 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к загдите компрессоров от пo -maжa.

Целью изобретения является повышение надежности заищты.

На чертеже представлена блок-схема устройства, регшизующ.его предлагаемый способ.

Устройство содержит датчик 1 перепада давления газа на входе в ком- .прессор, датчик 2 частоты вращения ротора компрессора, датчик 3 температуры газа на входе в компрессор, первый блок 4 делени51, первый блок 5 умножения, первый задатчик 6, второр 7 и третий 8 блоки умножения, первый сумматор 9., второй 10 и третий 11 за- датчики, второй сумматор 12, датчик 13 давления газа на входе в компрессор, датчик 14 давления газа на выходе из компрессора, второй блок 15 деления, первый функциональный преобразователь 16, третий блок 17 деления, блок 18 дифференцирования, четвертый задатчик 19, второй функциональный: преобразователь 20, привод 21 исполнительного механизма противопомпаж;но- го клапана, исполнительный механизм 22 противопомпажного клапана, .третий функциональньй преобразователь 23 и четвертый блок 24 деления.

0

Q Способ реализуется в устройстве следующим образом.

Сигналы датчиков 3 и 13 температуры и давления газа на входе в компрессор поступают на входы первого блока 4 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный Р (/Т, где Р - давление газа на входе в KOMnpec copj Т - температура газа на входе в компрессор. С выхода первого блока деления сигнал поступает на первый блок 5 умножения, на другой вход которого поступает сигнал датчика 1 перепада давления газа UP на измерительной диафрагме, установ5 ленной на входе в компрессор. Сигнал, пропор;ллональный i Р (/Т,, поступает на вход третьего функционального преобразователя 23, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный

0 -JUP P /T, поступаю1ций на второй блок 7 умножения, на другой вход которого подается сигнал первого задатчика 6. На выходе второго блока 7 умножения формируется сигнал, пропорциональный

(/Т,,. где К - коэффициент. С выхода второго блока 7 умножения сигнал поступает на третий блок 8 умножения, на другой вход которого постуД1ает сигнал с выхода четвертого блока 24 деления, на входы которого посту-, пают сигналы-второго задатчика 10 и / датчика 2 частоты вращения ротора компрессора. На выходе третьего блока умножения формируется сигнал, пропорциональный приведенному текущему расходу газа .

п

10

где Q - приведенный текущий расход газа; п - коэффициент; п - частота вращения ротора компрессора.

С выхода третьего блока 8 умножения сигнал поступает на первый сумма- ,5 нал, характеризующий степе нь открытия тор 9, на другой вход которого посту- противопомпажного клапана: D - коэф- пает сигнал с выхода первого функционального преобразователя 16. На вход

ный преобразователь 20, на другой вход которого поступает сигнал четвертого задатчика 19, равный S и определяющий величину зоны нечувствительности, в пределах которой при выполнении условия I у I : & выходной сигнал второго функционального преобра зователя 20 равен нулю. При увеличе- НИИ модуля входного сигнала и вьтол- нении условия выходе второго функционального преобразователя формируется сигнал, пропорциональный входному сигналу , где х - сигфициент.

С выхода второго функционального преобразователя 20 сигнал поступает

последнего подается сигнал, пропор- ционгипьный степени сжатия , с выхода второго блока 15 деления, на входы которого поступают сигналы датчиков 13 и 14 давления газа на входе и вър . ходе из компрессора. На выходе первого функционального преобразователя формируется сигнал, пропорциональный Q Ag2+B +C, где Qj, - предельное значение расхода газа; А,В,С - коэф- фициенты.

25 совместно с магнитным усилителем УМ,Ч-25. Исполнительный механизм 22 (например, типа ЮО-25/100) формирует сигнал перемещения противопомпажного клапана (например, шарового клаНа выходе первого сумматора 9 фор- 30 пана с линейной характеристикой пло-, мируется сигнал, пропорциональный щади открытия от угла поворота), что разности Q -Qf, текущего и предельно- обеспечивает плавное регулирование

перепуска газа с выхода на вход компрессора и вывод режима работы ком- JJ прессора из зоны неустойчивой работы.

го расхода газа, который поступает на третий блок 17 деления, на другой вход которого поступает сигнал, пропорциональный Q. На выходе третьего блока 17 деления формируется сигнал,

пропорциональный , где Z - отQh .

носительный текущий запас устойчивости работы компрессора.

С выхода третьего блока 17 деления сигнал, пропорциональный Z, через блок 18 диФФеренодрования и не-. посредственно поступает на второй сумматор 12, на другой вход которого поступает сигнал четвертого задатчика 19.

На выходе второго сумматора 12 формируется сигнал, nponopmiOHanbHb y Z-Zj-raZ , где у - контрольный сигнал, используемый для управления про- тивопомпажным клапаном; Z - заданное значение относительного запаса устойчивости/ Z - скорость изменения текущего относительного за- , паса устойчивости; га - коэффициент.

С выхода второго сумматора 12 сигнал поступает на второй функциональФормула изобретения

1. Способ защиты компрессора от

40 помпажа путем измерения на входе в компрессор перепада давлений газа на измерительной диафрагме, температуры и давления газа, измерения частоты вращения ротора компрессора и давле45 ния газа на выходе из компрессора, формирования по измеренным величинам контрольного сигнала и формирования сигнала открыт ия противопомпажного клапана по величине контрольного сиг50 нала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты, дополнительно по измеренным значениям перепада давления газа, температуры и давления газа на входе

55 в компрессор определяют величину приведенного текущего расхода газа че- рез компрессор, по измеренным величинам давления газа на входе и выходе из компрессора определяют степень

0

5 нал, характеризующий степе нь открытия противопомпажного клапана: D - коэф-

ный преобразователь 20, на другой вход которого поступает сигнал четвертого задатчика 19, равный S и определяющий величину зоны нечувствительности, в пределах которой при выполнении условия I у I : & выходной сигнал второго функционального преобра зователя 20 равен нулю. При увеличе- НИИ модуля входного сигнала и вьтол- нении условия выходе второго функционального преобразователя формируется сигнал, пропорциональный входному сигналу , где х - сиг,5 нал, характеризующий степе нь открытия противопомпажного клапана: D - коэф-

фициент.

С выхода второго функционального преобразователя 20 сигнал поступает

20 на привод 21 исполнительного механизма 22 противопомпажного клапана. В качестве привода 21 может быть использован, например, стандартный импульсный ПИД - регулятор типа РБИ1-П

25 совместно с магнитным усилителем УМ,Ч-25. Исполнительный механизм 22 (например, типа ЮО-25/100) формирует сигнал перемещения противопомпажного клапана (например, шарового кла30 пана с линейной характеристикой пло-, щади открытия от угла поворота), что обеспечивает плавное регулирование

Формула изобретения

1. Способ защиты компрессора от

40 помпажа путем измерения на входе в компрессор перепада давлений газа на измерительной диафрагме, температуры и давления газа, измерения частоты вращения ротора компрессора и давле45 ния газа на выходе из компрессора, формирования по измеренным величинам контрольного сигнала и формирования сигнала открыт ия противопомпажного клапана по величине контрольного сиг50 нала, отличающийся тем, что, с целью повышения надежности защиты, дополнительно по измеренным значениям перепада давления газа, температуры и давления газа на входе

55 в компрессор определяют величину приведенного текущего расхода газа че- рез компрессор, по измеренным величинам давления газа на входе и выходе из компрессора определяют степень

сжатия компрессора, по величине сте- П1ени сжатия определяют значение пре- Д1ельного расхода газа, по полученным значениям текущего и предельного расходов газа определяют величину теку- ш|его относительного запаса устойчи- сти и скорость изменения относительного запаса устойчивости работы компрессора, контрольный сигнал фор- 1 ируют пропорциональным разности те- ущего и заданного относительного запаса устойчивости и величине скорос ф1 изменения относительного запаса устойчивости, а сигнал открытия про-- 1|ивопомпажного клапана формируют пропорциональным величине контрольного йигнала при превышении последним за- Данной величины.

2. Устройство для защиты компрес- iopa от помпажа, содержап ее датчик г ерепада давления газа на входе в ком lipeccop, датчик частоты вращения ро- фора компрессора, последовательно со- диненные датчик темпе.ратуры газа на ходе в компрессор, первый блок деле- ии и первый блок умножения, последо- Цтельно соединенные первый задатчик ВТОРОЙ блок умножения, третий блок Ц ножения и первый сумматор, а также второй и третий задатчики, второй- сум матрр и датчики давления газа на входе и выходе из компрессора, подклю

5

ченные к второму блоку деления, о т- личающееся -тем, что оно дополнительно содержит последовательно соединенные первый функциональный преобразователь, третий блок деления и блок дифференцирования, последовательно соединенные четвертый задатчик, второй функциональный преобразователь и привод исполнительного механизма противопомпажного клапана, а также третий функциональный преобразователь и четвертый блок деления, подключенный входами к датчику частоты вращения и второму задатчику, а выхот дом - к второму входу третьего блока умножения, причем первый сумматор подключен вторым входом к первому функциональному преобразователю, а выхог

0 дом - к третьему блоку деления, второй сумматор подключен вторым и треть им входами к третьим задатчику и блока деления, а выходом - к второму функциональному преобразователю, дат5 чики перепада давления, давления и температуры газа на входе в компрессор подключены соответственно к первому блоку умножения и первому блоку деления, третий функциональный преоб30 разователь подключен входом к первому блоку умножения, а выходом - к второму блоку умножения, вход первого функционального преобразователя под- J ключей к второму блоку деления.

Изобретение касается защиты компрессоров от помпажа и позволяет повысить надежность защиты за счет формирования сигнала управления противопомпажным клапаном пропорционально разности текущего и заданного относительных запасов устойчивости работы компрессора с учетом скорости изменения текущего относительного запаса устойчивости работы компрессора. Текущий относительный запас устойчивости определяется как отношение разности текущего приведенного расхода и предельного расхода газа к величине предельного расхода газа, определяемой через степень сжатия по измеренным величинам давления газа на входе и выходе из компрессора. Текущий приведенный расход газа определяется по измеренным величинам частоты вращения ротора компрессора, перепада давления газа на входе в компрессор и температуры и давления газа на входе в компрессор с помощью соответствующих датчиков 2, 1, 3 и 13, первого блока 4 деления, первого блока 5 умножения, третьего функционального преобразователя 23, первого задатчика 6, второго блока 7 умножения, второго задатчика 10, четвертого блока 24 деления и третьего блока 8 умножения. Предельный расход газа определяется по сигналам датчиков 13 и 14 давления газа на входе и выходе из компрессора с помощью второго блока 15 деления и первого функционального преобразователя 16. Формирование сигналов управления противопомпажным клапаном обеспечивается первым сумматором 9, третьим блоком 17 деления, блоком 18 дифференцирования, третьим задатчиком 11, вторым сумматором 12, четвертым задатчиком 19 и вторым функциональным преобразователем 20, подающим сигнал на привод 21 исполнительного механизма 22 противопомпажного клапана. Такое управление обеспечивает плавное регулирование перепуска газа с выхода на вход компрессора и вывод режима работы компрессора из зоны неустойчивой работы компрессора. 2 с.п.ф-лы, 1 ил.