СПОСОБ РЕГУЛИРОВАНИЯ И ПРОТИВОПОМПАЖНОЙ ЗАЩИТЫ ТУРБОКОМПРЕССОРА Советский патент 1968 года по МПК F04D27/02 

Известны системы автоматического регулирования и защиты турбокомпрессорных машин с постоянным или переменным числом оборотов, в которых для предохранения машин от приближения к помпажным режимам применяют противопомпажные регуляторы, воздействующие на выпуск сжатого газа в атмосферу или перепуск его на всасывание. Выбор типа и конструкции регулятора определяются при этом задачами регулирования. Так, например, при поддержании постоянного давления в нагнетании турбокомпрессора в качестве противопомпажного часто применяют предельный регулятор постоянного расхода газа через машину, а при переменном давлении - регулятор постоянного соотношения между расходом газа через машину и давлением в нагнетании.

Предлагаемый способ противопомпажной защиты не зависит от характера регулируемого параметра и может быть применен в системах автоматического регулирования и защиты как при поддержании постоянного расхода через машину, так и при поддержании в нагнетании компрессора постоянного давления или любого другого параметра.

Предлагаемый способ состоит в том, что, установив максимально возможную величину выходного сигнала регулятора, в соответствии с этой величиной ограничивают перемещение исполнительного механизма при помощи, например, подвижного упора. При колебании параметров компрессора и его приводного агрегата упор перемещают, меняя передаточное отношение между регулятором и исполнительным механизмом.

На чертеже приведена схема гидравлической противопомпажной защиты турбокомпрессора с паротурбинным приводом при поддержании постоянного расхода газа через машину.

Поддержание постоянного расхода через компрессор 1 осуществляется струйным гидравлическим изодромным регулятором количества с распределительным золотником 2, последовательно управляющим сервомоторным приводом 3 системы парораспределения и сервоприводом 4 выпускного воздушного клапана с помощью линий проточного масла.

В проточную систему (постоянного давления) сервопривода паровпускных клапанов включен также упор 5, который представляет собой золотник, управляемый двумя импульсными головками. Первая из них связана с системой настройки регулятора 6, вторая - с чувствительным элементом 7, воспринимающим изменение плотности газа на входе в компрессор. Поскольку положение сервомотора в рассматриваемой системе зависит от суммарной площади слива через щели распределительного золотника 2 регулятора и золотника упора 5, то в зависимости от положения последнего максимальное перемещение сервомотора можно ограничить вплоть до нуля (принципиально подобный упор может быть осуществлен и в системе с переменным давлением проточного масла).

Система регулирования и защиты работает следующим образом. При увеличении сопротивления сети нагнетания струйный изодромный регулятор 6 посредством своего распределительного золотника начинает открывать паровпускной клапан 8, увеличивая обороты турбины и приводимого ею компрессора. При достижении регулирующим клапаном своего предельного положения, соответствующего предельно допустимому при данных расходе и условиям всасывания числу оборотов и определяемого открытием щели на сливе проточного масла через буксу золотника упора 5, увеличение сопротивления сети неизбежно приводит к тому, что распределительный золотник 2 начинает прикрывать щель для слива проточного масла из системы сервопривода выпускного (перепускного) клапана 9. Последний открывается, уменьшая сопротивление сети, до тех пор, пока расход газа через машину не достигнет прежнего значения.

При изменении условий всасывания золотник упора 5 занимает новое положение, соответствующее новому пределу максимального перемещения основного регулирующего органа.

В рассматриваемой системе воздействие на основной регулирующий орган и воздействие на выпускной клапан 9 осуществляются одним и тем же изодромным регулятором. В связи с этим на любых режимах системы «компрессор-сеть» поддерживается постоянный расход через машину. С другой стороны, ограничение перемещения регулирующего органа в зависимости от величины регулируемого параметра и изменения условий всасывания всегда обеспечивает равенство G_м=G_min, где G_м - весовой расход газа через компрессор.

Таким образом, предлагаемый способ позволяет решить все задачи противопомпажной защиты без совместной работы двух регуляторов при максимальной величине зоны регулирования без выпуска или перепуска сжатого газа.

Способ регулирования и противопомпажной защиты турбокомпрессора путем последовательного воздействия регулятора на исполнительный механизм системы регулирования и выпускной клапан системы защиты, отличающийся тем, что, с целью повышения экономичности турбокомпрессора при работе на предельных режимах и повышения надежности, устанавливают максимально возможную величину выходного сигнала регулятора и ограничивают перемещение исполнительного механизма при помощи, например, подвижного упора в соответствии с этой величиной, а в случае колебания величин параметров компрессора и его приводного агрегата перемещают упор путем изменения передаточного отношения между регулятором и исполнительным механизмом.