Способ регулирования производительности компрессора наддува судового высоконапорного котла Советский патент 1992 года по МПК F04D27/00 

(Л

С

Использование: при регулировании производительности компрессора наддува судового высоконапорного котла. Сущность изобретения; регулируют производительность компрессора наддува изменением расхода пара на приводной двигатель по сигналу, характеризующему расход воздуха в котел, и перепуска части воздуха из выходной магистрали компрессора во входную систему до момента достижения скорости воздуха во входной магистрали компрессора оптимального заданного значения с учетом запаса по помпажу, а в качестве сигнала, характеризующего скорость воздуха, используют измеряемое во входной магистрали давление воздуха. 1 ил.

Изобретение относится к управлению компрессорными агрегатами выкоконапор- ных котлов паропроизводящих установок, работающих, в основном, на малых нагрузках, например, судовых.

Известен способ регулирования производительности компрессора наддува судового высоконапорного котла путем изменения расхода пара на приводной двигатель компрессора по сигналу, характеризующему расход воздуха в котел, и перепуска части воздуха из выходной магистрали компрессора в атмосферу по сигналу, характеризующему запас компрессора по помпажу. При этом энергия, затраченная на сжатие в компрессоре перепускаемого в атмосферу воздуха, полезно не используется, что не экономично.

Известен также способ регулирования производительности компрессора наддува судового высоконапорного котла путем изменения расхода пара ia приводной двигатель компрессора по сигналу, характеризующему расход воздуха в котел, перепуска части воздуха из выходной магистрали компрессора во входную по сигналу, характеризующему запас компрессора по помпажу. Этот способ более экономичен, так как перепуск нагретого при сжатии в компрессоре воздуха из его зыходной магистрали во входную повышает температуру воздуха, поступающего в котел, а следовательно и КПД котла.

В связи с тем, что судовой котел значительную долю времени работает на частичных (в основном малых) нагрузках, составляющих 10-15% от номинального значения, низка (из-за малых скоростей воздуха) эффективность работы сепаратора влаги, установленного во входной магистрали его компрессора наддува, что резко снижает надежность работы последнего при

ы

х|

СЛ Ю

плавании судке в штормовых условиях. Это обусловлено тем, что для обеспечения эффективной работы сепаратора влаги скорость проходящего через него воздуха должна находиться в оптимальной области, опреде- яяемой для каждой конкретной конструкции экспериментальным путем в процессе проведения стендовых испытаний. Так, например, сепараторы инерционного типа эффективно работают при скоростях возду- ха 10-20 м/е (в зависимости от конкретной конструкции). Такие сепараторы широко применяются в судостроении, например, на отечественных судах типа Капитан Смирнов, а также на судах за рубежом.

В обоих способах скорость воздуха, проходящэго через сепаратор при работе котла на малых нагрузках, меньше оптимальных значений, в чем и заключается недостаток эгих способов.

Цель изобретения - повышение надежности работы компрессора на малых нагрузках котла.

Эта цель достигается тем, что в известном способе регулирования производитель- носги компрессора наддува судового выезконапсрного котла с сепаратором влаги з ео-о входной магистрали путем изменения расхода пара на приводной двигатель компрессора по сигналу, харею еризующе- му расход воздуха в котел, и перепуска части воздуха из выходной магистрали компрессора ао входную по сигналу, характеризующему запас компрессора по помпа- жу, измеряют параметр, характеризующий скорость воздуха во входной магистрали компрессора, и перепуск воздуха дополнительно изменяют, поддерживая заданное оптимальное значение скорости воздуха. При этом измеряют давление воздуха во входной магистрали компрессора и используют его в качестве параметра, характеризующего скорость эоздуха.

На чертеже изображена принципиальная схема устройства, реализующего спо- со§.

Устройство содержит компрессор 1, га- зотурбиннь й привод 2, добавочный паро- во,й двигатель 3 (например, паровую турбину), высоконапорный котел 4, про- граммный регулятор 5 расхода воздуха, соединенный импульсной магистралью 6 с датчиком 7 расхода воздуха в котел 4, а импульсной магистралью 8 - с датчиком 9 нагрузки котла 4, и связанный с клапаном 10, установленным на магистрали 11 подачи пара к двигателю 3. Устройство содержит также байпасный клапан 12, установленный на магистрали ИЗ, соединяющей входную 14 и выходную 15 магистрали компрессора 1

между собой, и связанный с противопом- пэжным регулятором 16, соединенным импульсной магистралью 17 с датчиком 18 помпажа. Кроме того, в состав устройства входит байпасный клапан 19, установленный на магистрали 20, соединяющей входную 14 и выходную 15 магистрали компрессора 1 между собой, и связанный с регулятором 21 давления воздуха, соединенным импульсной магистралью 22 с датчиком 23 давления .воздуха, размещенным во входной магистрали компрессора 1 после (по ходу воздуха) установленного в ней сепаратора 24 влаги.

Способ осуществляют следующим образом.

Производительность компрессора 1, приводимого во вращение газотурбинным приводом 2, использующим энергию отходящих от котла 4 газов, и паровым добавочным двигателем 3, дополняющим мощность привода 2 до величины, необходимой компрессору 1 для обеспечения котла 4 требуемым для сжигания в нем топлива количеством воздуха, устанавливают программным регулятором 5 расхода воздуха в котел 4, командный сигнал к которому, включающий параметр, характеризующий расход воздуха в котел 4, например, перепад давлений на его газовом тракте (трубной системе), поступает по импульсной магистрали 6 от датчика 7. При этом задание регулятору 5 изменяется в зависимости от нагрузки котла 4 по сигналу, поступающему к нему по импульсной магистрали 8 от датчика 9. Регулятор 5 расхода воздуха изменяет степень открытия клапана 10, изменяя тем самым расход пара через магистраль 11 на двигатель 3, а следовательно, и производительность компрессора 1. При этом на малых нагрузках для удаления режимной линии компрессора 1 от зоны помпажа байпасный клапан 12 открыт противопомпаж- ным регулятором 16, управляющий сигнал к которому поступает по импульсной магистрали 17 от датчика 18 помпажа. в качестве которого может быть, например, использован датчик нагрузки котла 4, и часть нагретого при сжатии в компрессоре 1 воздуха из его выходной магистрали 15 по магистрали 13 поступает во входную магистраль 14. За счет этого увеличиваются расход и темперёг тура воздуха, проходящего через компрессор 1, что не только удаляет режимную линию компрессора 1 от зоны помпажа, но и повышает температуру воздуха, поступающего в топку котла 4, а значит и его КПД (при этом регулятор 5 продолжает обеспечивать необходимый расход воздуха в котел 4).

Кроме того, для повышения надежности компрессора 1 на малых нагрузках котла 4 при плавании судна в штормовых условиях открывают также байпасный клапан 19. Управляющий сигнал к связанному с ним регу- лятору 21 поступает по импульсной магистралии 22 от датчика 23. Регулятор 21 включают в действие при волнении моря более 3 баллов по шкале Бофорта, для чего открывают запорный клапан (не показан) на импульсной магистрали 22. При этом регулятор 21 открывает клапан 19, что приводит к перепуску воздуха из магистрали 15 по магистрали 20 в магистраль 14, а следовательно, к повышению производительности компрессора 1 (регулятор 5 продолжает обеспечивать необходимый расход воздуха в котел 4) до момента, пока давление воздуха в магистрали 14 (параметр, характеризующий скорость воздуха в магистрали) не достигнет заданного, предварительно определенного в результате стендовых испытаний, оптимального по условиям эффективности работы сепаратора 24 влаги значения.

Техническое преимущество изобретения по сравнению с прототипом заключается в том, что устанавливается оптимальный режим очистки воздуха от влаги при плавании судна в штормовых условиях и тем са- мым повышается надежность работы

компрессора, Кроме того, снижение количества влаги, содержащей соли морской воды, уменьшает засоляемость компрессора, что в свою очередь, улучшает условия его эксплуатации, приводит к снижению энергозатрат на его привод, т.е. повышает экономичность.

Формула изобретения

,

-Л-Ф

IS.

ГА

чЯ1

П 4

-V и

л

3

I чр

n/ J-ii/

V