Устройство для защиты компрессора от помпажа Советский патент 1993 года по МПК F04D27/02 

00

QN 00 Ю О

Изобретение относится к области комп- рессоростроения, в частности для защиты от помпэжэ и регулирования параметров компрессора в предпомпажной зоне.

Цель изобретения - расширение диапазона регулирования параметров и повышение экономичности работы компрессора.

Достижение положительного эффекта при осуществлении данного технического решения подтверждается тем, что оно учи- тываеТлВ каком режиме (на какой характеристике) работает агрегат, позволяет расширить диапазон работы компрессора за счет более точной апроксимации настроечной линии защиты от помпажа, а также позволяет повысить экономичность работы компрессора за счет автоматического прикрытия противопомпажного клапана при возвращении рабочей точки компрессора из неустойчивой в устойчивую зону, что приводит к уменьшению расхода энергии затраченной на перекачку воздуха выбрасываемого в атмосферу.

На фиг. 1 дана структурная схема противопомпажного регулятора; на фиг. 2 - зависимости параметров компрессора и противопомпажного регулятора.

Противопомпажный регулятор (фиг. 1) содержит датчик первого контролируемого параметра 1, первый 2, второй 3, третий 4 и четвертый 5 компараторы, первый 6, второй 7, третий 8 и четвертый 9 сумматоры, элемент задержки 10 и привод противопомпажного клапана 11, причем выход второго сумматора 7 подключен ко второму компаратору 3, а также датчик второго контролируемого параметра 12, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 ключи, первый 17, второй 18 и третий 19 источники опорного напряжения, выпрямитель 20, элемент НЕ 21, а также первый 22 и второй 23 элементы И, подключенные выходами ко входам привода противопомпажного клапана 11, а первыми входами к третьему компаратору 4, причем вторые входы первого 22 и второго 23 элементов И подключены, соответственно, ко второму компаратору 3 и элементу НЕ 21, третий вход первого элемента И 22 подключен к элементу задержки 10, а вход последнего подключен ко второму элементу И 23, вход элемента НЕ 21 подключен ко второму компаратору 3, входы второго сумматора 7 подключены к датчику второго контролируемого параметра 12, к первому 13, третьему 15 и четвертому 16 ключам, а выход - к выпрямителю 20, выход последнего подключен к третьему компаратору 4, первые входы первого 6, третьего 8 и четвертого 9 сумматоров подкл ючены к датчику первого контролируемого параметра 1, вторые входы подключены, соответственно, ко второму 18, третьему первому 17 источникам опорного напряжения, а выходы, соответственно - к первому 13, второму 14 и

четвертому 16 ключам, вход третьего ключа 15 подключен к выходу второго ключа 14, входы первого 2 и четвертого 5 компараторов подключены к датчику первого контролируемого параметра 1, управляющие

входы третьего 15 и четвертого 16 ключей подключены к четвертому компаратору 5.

Устройство работает следующим обра зом,

Характеристики компрессора 28, 29, 30

5 (фиг. 2) являются граничными для условно обозначенных режимов: 28 - при полностью открытой (90°) дроссельной заслонке; 29 - при положении дроссельной заслонки 30°- 35° и 30 - при положении дроссельной эа0 слонки 23°. Кривая 31 АВСД - настроечная линия в координатах Р f (Q) для защиты компрессора от неустойчивого режима работы - помпаж, кривая 32 - граница помпажа. Частые режимы пуска агрегата снижают

5

межремонтный период, поэтому перевод

рабочей точки компрессора в режим малых давлений и расходов приводит не только к повышению экономичности работы, но и к повышению его надежности,

0 Точки перегиба (С и В фиг, 2) настроечной линии определяются величинами уста- вок первого 2 и четвертого 5 компараторов задаваемых по линиям 24 и 27, причем первый компаратор 2 формирует точку переги5 ба С, а четвертый компаратор 5 - точку перегиба В. Сигнал с датчика первого контролируемого параметра 1, пропорциональный давлению на выходе компрессора поступает на входы первого сумматора 6,

0 первого компаратора 2, третьего сумматора 8, четвертого компаратора 5 и четвертого сумматора 9. Если величина сигнала на выходе датчика первого контролируемого параметра 1 меньше величины уставок,

5 задаваемых первому 2 и четвертому 5 компараторов соответственно по линиям 24 и 27, то на выходах этих компараторов присутствует сигнал низкого уровня. При этом ключи находятся в следующих состояниях:

0 первый ключ 13 замкнут, второй ключ 14 - разомкнут, третий ключ 15-- замкнут и чет-. вертый ключ 16 - разомкнут, Срабатывание ключей происходит при подаче на их управляющие входы сигнала высокого уровня. На

5 второй вход первого сумматора 6 поступает сигнал с выхода второго источника опорного напряждния 18, величина которого про-г порциональна величине давления OD (фиг, 2). С выхода первого сумматора 6 сигнал (кривая DC, угол наклона кривой DC задается за счет масштабируемого коэффициента усиления первого сумматора 6) через замк: нутый первый ключ 13, подается на вход второго сумматора 7. При увеличении дав- ления растет и сигнал на выходе датчика первого контролируемого параметра 1. При достижении этим сигналом уровня устэвки, задаваемой по линии 24 срабатывает первый компаратор 2, который переключает первый 13 и второй 14 ключи, при этом первый ключ 13 размыкается, а второй ключ 14 замыкается. На второй вход третьего сумматора 8 поступает сигнал с выхода третьего источника опорного напряжения 19, величина которого пропорциональна величине давления OF (фиг. 2). С выхода третьего сумматора 8 сигнал (кривая СВ, угол наклона кривой СВ задается за счёт масштабирующего коэффициента усиления третьего сумматора 8) через замкнутые второй ключ 14 и третий ключ 15 подается на вход второго сумматора 7. При дальнейшем увеличении давления растет и сигнал на выходе датчика первого контролируемого параметра 1. При достижении этим сигналом уровня уставки, задаваемой по линии 27, срабатывает четвертый компаратор 5 и переключает третий 15 и четвертый 16 ключи. При этом третий ключ 15 размыкается, а четвертый ключ 16 замыкается. На второй вход четвертого сумматора 9 поступает сигнал с выхода первого источника опорного напряжения 17, величи- на которого пропорциональна величине давления ОЕ (фиг. 2). С выхода первого сумматора 6 сигнал (кривая ВА, угол наклона кривой ВА задается за счет масштабируемого коэффициента усиления четвертого сумматора 9) через замкнутый четвертый ключ 16, подается на вход второго сумматора 7.

Таким образом на выходе второго сумматора 7 при отсутствии сигнала с датчика второго контролируемого параметра 12 формируется настроечная линия ABCD (фиг, 2), которая находится на 5-10% ниже границы помпажа, а в точке D совпадает.

Сигнал с датчика второго контролируемого параметра 12,пропорциональный производительности компрессора, поступает на четвертый вход второго сумматора 7. На выходе второго сумматора 7 будет сигнал разности между сигналом настроечной линии ABCD (фиг. 2) и сигналом пропорциональнымпроизводительностикомпрессора. При работе компрессора в устойчивой зоне, т.е. когда рабочая точка компрессора находится ниже настроечной линии ABCD, сигнал на выходе второго сумматора 7 будет положительной полярности. Этот сигнал поступает на второй компаратор 3 и выпрямитель 20. С выхода выпрямителя 20 сигнал поступает на вход третьего компаратора 4. Третий компаратор 4 срабатывает, на его выходе появляется сигнал высокого уровня, если входной сигнал пре- 5 высил уровень уставки, задаваемой по линии 26 (величину зоны нечувствительности противопомпажной защиты). Сигнал высокого уровня с выхода третьего компаратора 4 поступает на первые входа первого 22 и

0 второго 23 элементов И.

Положительный сигнал на входе второго компаратора 3 вызывает срабатывание его (уставка срабатывания, задаваемая по линии 25, равна нулю) и на выходе этого

5 компаратора присутствует сигнал высокого уровня, который поступает на элемент НЕ 21 и второй вход элемента И 22. На выходе элемента НЕ 21 будет в этом случае сигнал низкого уровня, который запрещает про0 хождение сигнала на открытие привода про- тивопомпажного клапана 11. Сигнал низкого уровня на выходе второго элемента И 23 запускает элемент задержки 10, на выходе которого по истечении некоторого

5 времени появится сигнал высокого уровня, который поступает на третий вход первого элемента И 22. При этом на выходе первого элемента И 22 будет находится сигнал высокого уровня, который будет подаваться на

0 другой вход привода противопомпажного клапана 11, закрывая его.

При изменении ситуации в сети компрессора (уменьшении потребления сжатого воздуха) рабочая точка агрегата будет при5 ближаться к настроечной линии. Как только .уровень сигнала на выходе второго сумматора 7 станет меньше уровня уставки, задаваемой по линии 26 третьему компаратору 4, на выходе третьего компаратора 4 появит0 ся сигнал низкого уровня запрещающий прохождение управляющего сигнала на привод противопомпажного клапана 11.

При переходе рабочей точки агрегата выше настроечной линии ABCD на выходе

5 второго сумматора 7 появится сигнал отрицательной полярности. Этот сигнал поступает на второй компаратор 3 и выпрямитель 20. Выпрямленный сигнал с выхода выпрямителя 20 поступает на вход третьего ком0 паратора 4. При превышении выпрямленного сигнала величины уставки, задаваемой третьему компаратору 4 по линии 26, на выходе третьего компаратора 4 появляется сигнал высокого уровня, посту5 лающий на входы первого 22 и второго 23 элементов И, разрешая прохождение управляющего сигнала на привод противопомпажного клапана 11.

Сигнал отрицательной полярности на входе второго компаратора 3 вызывает изменение состояния второго компаратора 3 на противоположное. На выходе этого компаратора появляется сигнал низкого уровня. На выходе элемента НЕ 21 при этом будет присутствовать сигнал высокого уровня, который поступает на другой вход второго элемента И 23. На выходе второго элемента И 23 будет сигнал высокого уровня, который вызовет открытие противопомпажного клапана и возвратит элемент задержки 10 в исходное (ждущее) состояние.

Открытие противопомпзжного клапана возвращает рабочую точку компрессора в устойчивую зону работы компрессора (ниже настроечной линии ABCD). При этом на выходе второго сумматора 7 появится сигнал положительной полярности, который вызовет закрытие противопомпажного клапана с задержкой времени, определяемой параметрами элемента задержки 10.

Формула изобретения Устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее первый и второй датчики контролируемых параметров, три компаратора и привод противопомпажного . клапана, отличающееся тем, что, с целью расширения диапазона регулирования параметров и повышения экономичности и работы компрессора, оно дополнительно содержит четвертый компаратор, четыре сумматора, элемент задержки

и четыре ключа с управляющими входами, три источника опорного напряжения, выпрямитель, элемент НЕ, а также два элемента И, подключенные выходами к входам

привода противопомпажного клапана, а первыми входами - к третьему компаратору, причем вторые входы первого и второго элементов И подключены соответственно к второму компаратору и к элементу НЕ, третий

вход первого элемента И подключен к выходу элемента задержки, а вход последнего - к второму элементу И, вход элемента НЕ подключен к второму компаратору, входы второго сумматора - к датчику второго контролируемого параметра, к первому, третьему и четвертому ключам, а выходы - к второму компаратору и выпрямителю, выход последнего подключен к третьему компаратору, первые входы первого, третьего и

четвертого сумматоров подключены к датчику первого контролируемого параметра, вторые входы - соответственно второму, третьему и первому источникам опорного напряжения, а выходы - соответственно к

первому, второму и четвертому ключам, вход третьего ключа подключен к выходу второго ключа, входы первого и четвертого компараторов - к датчику первого контролируемого параметра, управляющие входы

первого и второго ключей - к первому компаратору, а управляющие входы третьего и четвертого ключей - к четвертому компаратору.

Использование: защита компрессора от помпажа. Сущность изобретения: введены первый, второй, третий и четвертый ключи