Способ защиты компрессора от помпажа и устройство для его осуществления Советский патент 1991 года по МПК F04D27/02 

Изобретение относится к защите компрессоров от помпажа.

Целью изобретения является повышение надежности защиты компрессора, подключенного к линиям потребителей, снабженным регулирующими клапанами.

На фиг.1 представлена блок-схема устройства, реализующего данный способ; на фиг.2 - блок-схема блока контроля.

Устройство, представленное на фиг.1, для защиты от помпажа компрессора 1, подключенного к линиям 2 потребителей, снабженным регулирующими клапанами 3, содержит датчик 4 давления газа на входе в компрессор, датчик 5 давления газа на выходе из копрессора. датчик 6 температуры окружающей среды, первый функциональный преобразователь 7, первый блок сравнения 8, противопомпажный регулятор 9, датчик 10 частоты вращения ротора компрессора, блок деления 11 (фиг.З), умножитель 12 (фиг.З), второй блок сравнения 13, -.умматор 14 (фиг.З), селектор 15, второй функциональный преобразователь 16, датчик 17 давления газа в линии, датчик 18 температуры газа в линии, датчик 19 перепада давления газа на измерительной диафрагме, вычислитель 20, первый задатчик 21. второй задатчик 22, третий задатчик 23, четвертый задатчик 24, третий блок сравнения 25, регулятор 26 расхода и привод 27 регулирующего клапана. Кроме того, на фиг.1 показаны блок 28 контроля, привод 29 компрессора, а на фиг.2 - первый, второй, трео о

Ч

ю

тий и четвертый блоки умножения 30-33, делитель 34 и блок извлечения квадратного корня 35, входящие в состав вычислителя,

Способ осуществляют следующим образом.

Газ, нагнетаемый компрессором 1 с приводом 29, поступает к линиям 2 потребителей, снабженным регулирующими клапанами 3, например, к нагнетательным газовым скважинам, В линиях подачи газа к потребителям установлены также датчики 18 температуры, датчики 17 давления газа и датчики 19 перепада давления на измерительных диафрагмах. Сигналы с выходов датчиков температуры, давления и перепада давления и первого задатчика 21 коэффициента расхода газа, второго задатчика 22, коэффициента сжимаемости и третьего задатчика 23 плотности газа поступают на соответствующие входы вычислителя 20 расхода газа, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный расходу газа:

.

где QI - расход газа к 1-ому потребителю;

PI- давление газа;

APi - перепад давления газа на Нзй измерительной диафрагме,

Т( - температура газа;

Z - коэффициент сжимаемости газа;

р- плотность газа;

К| - коэффициент расхода газа через i-ую измерительную диафрагму.

На вход первого блока умножения 30 поступают сигналы, пропорциональные давлению и перепаду давления газа, а на выходе формируется сигнал, пропорциональный величине произведения параметров Pi APi, поступающий на первый вход делителя 34, На вход третьего блока умножения 32 поступают сигналы, пропорциональные температуре и коэффициенту сжимаемости газа, а на выходе формируется сигнал, пропорциональный величине произведения TI -Z, поступающий на вход четвертого блока умножения 33. На второй вход последнего поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту плотности газа. На выходе формируется сигнал, пропорциональный величине произведения Л Z -Р, поступающий на второй вход делителя 34, На выходе делителя 34 формируется сигнал, пропорциональный величине отношения параметров PI ДР|/Т| Z р, который поступает на вход блока извлечения квадратного корня 35. На выходе последнего формируется сигнал, пропорциональный

величине rPi ЛР|/Т| Z р, поступающий на первый вход второго блока умножения 31, на второй вход которого поступает сигнал, пропорциональный коэффициенту расхода газа по каждому потребителю На выходе второго блока умножения 31 формируется сигнал, пропорциональный величине

К| |Р| ДР|/Т| Z р, который является

выходным сигналом вычислителя 20 расхода газа и поступает параллельно на первый вход третьего блока сравнения 25 и на соответствующий вход сумматора 14 в блоке 28 контроля.

5Сигналы с выхода вычислителя 20 и четвертого„задатчика 24 расхода газа поступают на соответствующие входы третьего блока сравнения 25, на выходе которого формируется разностный сигнал, поступаю0 щий на вход регулятора 26. Последний формирует сигнал управления на перемещение привода 27, регулирующего клапан 3 на линии 2 подачи газа к потребителю в сторону уменьшения разност и сигналов заданного и

5 фактического значений расхода газа до нулевого значения.

Давление газа на входе и выходе из компрессора измеряется датчиками 4, 5 давления и поступает в виде электрических

0 сигналов на соответствующие входы первого блока сравнения 8, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный разности входных сигналов, поступающий на вход первого функционального преобра5 зователя 7. На выходе последнего формируется сигнал предельного значения суммарного приведенного расхода газа к потребителям по соотношению:

40

Qnp « Qo - Bi(P2-Pi) + B2(P2-Pl)2,

где Qnp - предельное значение суммарного приведенного расхода газа к потребителям;

Qo - базовое значение расхода газа; , В1 В2 постоянные коэффициенты;

Pi - давление газа на входе турбокомпрессора;

Ра - давление газа на выходе турбокомпрессора.

Сигнал с выхода первого функционального преобразователя 7 поступает на первый вход второго блока сравнения 13, на второй вход которого поступает сигнал с выхода умножителя 12 в блоке 28 контроля пропорциональный величине:

/

Q-$Ј а.

п

где пн - номинальное значение частоты вращения турбокомпрессора;

п - частота вращения турбокомпрессора;

Q - суммарный приведенный расход газа к потребителям;

N - количество потребителей,

Сигналы с выходов вычислителей 20 расхода газа в линиях поступают на соответствующие входы сумматора 14, а выходной сигнал последнего поступает на первый вход умножителя 12, на второй вход которого поступает сигнал с выхода блока деления 11, на первый и второй входы которого поступают сигналы с выходов второго функционального преобразователя 16 и датчика 10 частоты вращения турбокомпрессора.

Сигнал с выхода датчика б температуры окружающего воздуха поступает на вход второго функционального преобразователя 16, на выходе которого формируется сигнал по соотношению:

пн п0 + aiT0 L ,

где Пн - номинальное значение частоты вращения, турбокомпрессораПо - базовое значение частоты вращения турбокомпрессора,

Т0 - температура окружающего воздуха;

ai,32 - постоянные коэффициента.

На выходе второго блока сравнения 13 формируется разностный сигнал предельного и фактического значений суммарного приведенного расхода газа к потребителям, который поступает на вход селектора 15. При выполнении условия

AQ QnP-Q 0

сигнал с выхода селектора 15 проходит на вход противопомпажного регулятора 9, который формирует сигнал управления на изменение расхода газа по отдельным потребителям, поступающий на третьи входы группы третьих блоков сравнения 25. При выполнении условия, что A Q 0 устройство скорректирует расходы газа по отдельным потребителям в сторону уменьшения разности сигналов до нулевого значения.

Таким образом, введение в предлагаемый способ в качестве сигнала, характеризующего помпаж, импульса изменения суммарного приведенного расхода газа к потребителям позволяет повысить надежность защиты турбокомпрессора от помпа- жа.

Формула изобретения

1.Способ защиты компрессора от пом путем измерения давления газа на

входе и выходе из компрессора, чэстоть: вращения ротора компрессора и темперэту ры окружающей среды, определения по измеренным параметрам величины чонт- оольного сигнала и сравнения г. заданном значением, а также формирования сигнота коррекции по результатам сравнения, о т ли чающийся тем, что, с цель,о повышения надежности защиты компрессор, подключенного к линиям потребители, снабженным регулирующими клапанями, дополнительно измеряют давление, температуру и перепад давления газа на измерительной диафрагме в каждой линии, определяют то измеренный величинам и регулируют расход ыза в каждой линии с зависимости от сигнала коррекции полученного расхода газа Е этой линии, причем заданное значение контрольного сигнала формируют Б зависимости от часто- ты вращения ротора компрессора, температуры окружающей среды и сумм-ni расходов газа в пиниях потребителей, а сигнал коррекции подают на регулирование расхода а линиях при превышении рззно,. rt. 0 non- ученного v, заданного значений контрольного сигнала пороговой .

2.Устройстве для зашиты комгюессорз от ломпаха, содео щез датчика дзчпеккя ГЗЗР на входе и выходе из комгоессорэ, qarч /,к тамператуоы окружающей среды пер- аыи ttу.- кциопsльныи преобрэзо-татепь, первый блек сргвнекич. пг-гтиас-псмпах.- ный регулятор, а тькже последовательно сс- единенные датчик частоты вращения

ротора компрессора. Ьлок деления, блок умножения и второй блок сравнен -, о т л и - ч а ю щ е е с я тем, что оно дополнительно содержит сумматор, селектор, второй функциональный преобразователь и для каждой

линии потребителя-датчики давления, температурь; 14 перепаде давления газа на измерительной диафрагме, установленной в линии, вычислитель, первый, второй и тре- ий задатчики и последовательно соединенные четвертый задатчик, блок сравнения и регулятор расхода, подключенный к приводу регулирующего клапана, причем датчики давления, температуры, перепада давления газа в линии, первый, второй и третий задатчики подключены к вычислителю, выход последнего подключен к блоку сравнений. входы первого блока сравнения подключены к датчикам давления газа на входе к выходе из компрессора, а выход подключен к первому функциональному преобоазователю, входы сумматора подключены к выходам вычислителей, а выход - к блоку умножения, вход второго функционального преобразователя подключен к датчику температуры окружающей среды, а ыход - к второму входу блока деления, второй вход

второго блока сравнения подключен к первому функциональному преобразователю, а выход - к селектору, вход противопомпаж- ного регулятора подключен к селектору, а выход - к блокам сравнения линий потребителей.

Изобретение относится к защите компрессоров от помпажа. Цель изобретения - повышение надежности защиты компрессора, подключенного к линиям потребителей, снабженным регулирующими клапанами. Это достигается тем, что, кроме измерения давления газа на входе и выходе из компрессора датчиками 4 и 5, частоты вращения ротора компрессора датчиком 10 и температуры окружающей среды датчиком 6, дополнительно измеряют давление, температуру и перепад давления газа на измерительной диафрагме в каждой линии потребителя датчиками 17-19, определяют фактический расход газа в каждой линии с помощью вычислителя 20 и регулируют этот расход регулятором 26 по рассогласованию между сигналом четвертого задатчика 24 и сигналом коррекции, поступающим с выхода противоположного регулятора 9, общего для всех потребителей. Сигнал на вход регулятора 9 подается от селектора 15 только в случае, если рассогласование суммарного расхода с заданным превышает пороговую величину, причем указанные величины определяются в зависимости от величин, измеренных датчиками 4,5,6 и 10 и от выходных сигналов вычислителей 20 в линиях 2. 3 ил. (Л С

Фаг. 2

Фиг.З