Способ защиты компрессора от помпажа

 

Изобретение относится к двигателестроению и позволяет улучшить эксплуатационные характеристики. Решается задача определения точки помпажа по координатам пересечения подстраиваемой статической хар-ки компрессора , дрейфующей во времени. и границы помпажа компрессора. Найденная точка помпажа задается в качестве минимально допустимого расхода для антипомпажного регулятора. Измеряются температура и давление газа на входе и выходе из компрессора и текущее время с момента промывки компрессора от загрязнений, скорость вращения вала компрессора соответствующими датчиками. По измеряемым величинам расхода газа и скорости вращения ротора определяется значение приведенного к скорости вращения ротора.расхода газа, расход газа в точке помпажа и минимально допустимый расход газа. Полученное значение последнего подается на селектор 7, корректируя тем самым эталонный сигнал регулятора 4 расхода. 4 ил. (О (Л оо О сд 4 4;;:.

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИН

„„SU„„1305441 A 1 (51)4 F 04 D 27/02

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТКРЫТИЙ

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

- М

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ о и границы помпажа компрессора. Най„ценная точка помпажа задается в качестве минимально допустимого расхода для антипомпажного регулятора °

Измеряются температура и давление газа на входе и выходе из компрессора и текущее время с момента промывки компрессора от загрязнений, скорость вращения вала компрессора соответствующими датчиками. По измеряемым величинам расхода газа и скорости вращения ротора определяется значение приведенного к скорости вращения ротора расхода газа, расход газа в точке помпажа и минимально допустимый расход газа. Полученное значение последнего подается на селектор 7, корректируя тем самым зтагонный сигнал регулятора 4 расхода.

4 ил. (21) 3922451/25-06 (22) 02.07.85 (46) 23 ° 04.87. Бюл. Ф 15 (72) М.Л. Подвальный, Ю.В. Родных, Е.И. Пеганов, В. A. Курицын, Ю.Н. Ко- лесников, А.И. Гермашев, А.М. Станоткин, А.М. Ольховатов и Г.Д. Дидевич (53) 621. 515 (088.8) (56) Патент США N - 4230437, кл. Г 04 D 27/02, 1979. (54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРА

ОТ ПОМПАЖА (57) Изобретение относится к двигателестроению и позволяет улучшить эксплуатационные характеристики. Решается задача определения точки помпажа по координатам пересечения подстраиваемой статической хар-ки компрессора, дрейфующей во времени, 1 13054

Изобретение относится к области защиты компрессоров от помпажа.

Целью изобретения является повышение надежности защиты.

На фиг. 1 представлена блок-схема устройства, реализующего данный способ, на фиг. 2 — блок-схема п рвого функционального преобразователя, на фиг. 3 — блок-схема второго функционального преобразователя, на 10 фиг. 4 — блок-схема третьего функционального преобразователя„

Устройство (фиг, 1) для защиты компрессора 1 от помпажа регулированием перепуска через байпасныи клапан 2 содержит датчик 3 расхода газа, регулятор 4 расхода, датчик 5 положения байпасного клапана, регулятор 6 давления, селектор 7, датчик

8 давления газа на входе в компрес- 20 сор датчик 9 температуры газа на входе в компрессор, датчик 10 скорости вращения ротора компрессора, датчик 11 давления газа на выходе из компрессора и датчик 12 температуры газа на выходе из компрессора, первый 13, второй 14, третий 15 и четвертый 16 функциональные преобразователи, блоки деления 17 и умножения

18, второй вход 19 регулятора дав- 30 ления, входы 20-29 и выходы 30-31 первого функционального преобразователя, входы 32-38 второго и входы

39-45 третьего функциональных преобразователей. 35

Первый. функциональный преобразователь (фиг. 2) содержит блоки деления 46-49, умножения 50-55 и сумматоры 56-59.

13торой функциональный преобразова- 40 тель (фиг. 3) содержит блоки деления

60-63, логарифмирования 64-66, сравнения 67 и 68, вычисления обратной величины 69, возведения в степень

70 и умножения 71-74. 45

Третий функциональный преобразователь (фиг. 4) содержит сумматоры 7586, блоки умножения 87-97, памяти

98, деления 99-103, сравнения 104 и

105 и возведения в квадрат 106-112, 50 а также вход 113 сумматора 77, подключенный к источнику сигнала, равного единице.

Предлагаемый способ реализуется следующим образом.

При работе компрессора 1 сигнал датчика 3 расхода газа поступает на регулятор 4 расхода, с выхода которо41 2

ro сигнал подается на байпасный клапан 2. Одновременно от датчика 5 положения байпасного клапана, в качестве которого может быть использован датчик давления (если регулятор 4 — пневматический), сигнал поступает на регулятор 6 давления, на второй вход 19 которого подается опорный сигнал, соответствующий полностью закрытому "байпасному клапану.

На выходе регулятора 6 давления формируется сигнал пропорционально разности измеренного и опорного сигналов, который характеризует степень закрытия байпасного клапана и подается на вход селектора 7, на другой вход которого подается сигнал коррекции с выхода блока 18 умножения.

На выходе селектора 7 формируется эталонный сигнал, равный максимальному из поступающих на селектор сигналов и используемый в качестве задания регулятору 4 расхода, Р Т, Т (А -- + В1 + С вЂ” + Э ь р Т, Т вЂ” (А — + В + С вЂ” + D

Е2 где Z

Z — показатели сжимаемости г газа, Р„ — измеренные значения давления газа на входе и выходе из компрессора;

Т вЂ” измеренные значения

2 температуры газа на входе и выходе из компрессора, P Т

Коррекция эталонного сигнала осуществляется в зависимости от измеренных значений давления и температуры газа на входе и выходе иэ компрес" сора, текущего времени с момента промывки компрессора от загрязнений и скорости вращения ротора компрессора. Сигналы датчиков 8 и 11 давле ния газа на входа и выходе из компрессора соответственно, а также сигналы датчиков 9 и 12 температуры газа на его входе и выходе поступают на первый функциональный преобразователь (фиг, 2), на выходах которого формируются сигналы, характеризующие показатели сжимаемости газа в соответствии с зависимостями

1305441

А, В, С, О, Е, F х = Q-, и

1 — 1)) P

1g P

35.Р

Т Z1

1g — - 1g— т Ед политропигде

40 маис мин

2С(Т +Т,) t

Т -Т

У 1

55 коэффициенты, поступающие в виде сигналов задатчика на входы 5

29, 28, 27, 26, 21 и 20 первого функционального преобразователя соответственно.

С выходов 30 и 31 первого функцио-10 нального преобразователя сигналы, пропорциональные Z u Z соответ1 l2 ственно, поступают на входы 34 и 35 второго функционального преобразователя (фиг. 3), на другие входы, ко- 15 торого поступают сигналы датчиков 8 и

11 давления и датчиков 9и 12 температуры газа на входе и выходе из компрессора (на входы 32, 37, "33 и 36 соответственно). На вход 38 второго 20 функционального преобразователя поступает сигнал задатчика, пропорциональный R — газовый постоянной дан. ного газа.

На входе второго функционального 25 преобразователя (фиг. 3) формируется сигнал, характеризующий удельную политропическую работу сжатиФ в соответствии с зависимостью ческий показатель, Н вЂ” удельная политропическая работа сжатия.

С выхода второго функционального преобразователя сигнал, пропорционалэд5 ный Н, поступает на вход четвертого функционального преобразователя 16, на другой вход которого поступает сигнал датчика 10 скорости вращения ротора компрессора. На выходе четвер-50 того функционального преобразователя формируется сигнал, пропорциональный

Н

2 и

0 где Y — - работа сжатия газа, n — скорость вращения ротора компрессора.

Одновременно сигналы датчиков расхода газа и скорости вращения ротора компрессора подаются на входы блока 17 деления, на выходе которого формируется сигнал, пропорциональный где Q — - расход газа, Х вЂ” приведенный к скорости вращения ротора компрессора расход газа.

Сигналы, пропорциональные Х и Y с выходов блока 17 деления и четвертого функционального преобразователя поступают соответственно на входы 41 и 42 третьего функционального лреобразователя (фиг. 4), на вход

45 которого поступает сигнал датчика текущего времени с момента промывки компрессора от загрязнений, а на входы 39 и 40 — сигналы задатчика, пропорциональные Х „„„,, Х соответственно, характеризующие граничные значения диапазона изменения Х. На входы 44 и 43 третьего функционального преобразователя поступают сигналы T T, соответствующие начальному и конечному времени интервала между промывками компрессора.

Для учета влияния загрязнений характеристика компрессора определяется в виде функции у = f(x t) аппроксимируемой полиномом второй степени:

-у = а +а х+а t+a х +а xt+a t (1)

2 3 4 5 6

Г, Коэффициенты а;(j=1-6) полинома подстраиваются с учетом нормирования переменных х и с в диапазонах изменения х(х, х ) и t(TТ).

Подстройка коэффициентов осуществляется по новому базису переменных

Z „(j=1,6) приводящих -.ависимость (1) к виду (3) макс ими )

С выхода третьего функционального преобразователя сигнал, характеризующий приведенный к скорости вращения ротора компрессора расход в точке помпажа, поступает на блок 18 умножения, на другой вход которого подается сигнал датчика 10 скорости вра- 40 щения ротора компрессора. На выходе блока 98 умножения формируется сигнал, пропорциональный x n 3600, который характеризует минимально допустимый расход газа и подается на 45 селектор 7, корректируя тем самым эталонный сигнал регулятора 4 расхода.

130544

Y =) à., Z ,j =1 учетом зависимости а. (m) = à (m-1)+0,5

3 б

Y(m)- Е a„(m-1) Z„(m) к (2) Z, tm)

j=t 0 где m — - текущий дискретный такт времени, подбирается экспериментально для конкретных компрессорных систем из диапазона 0,01-300 с.

Значение коэффициентов а .(m-1

4 (j = 1-6) предыдущего такта хранятся . в блоке 98 памяти и используются при расчете коэффициентов а.(m ) текущего такта в соответствии с зависимостью (2) (фиг. 4). Выходной сигнал третьего функционального преобразова-. теля формируется в зависимости от коэффициентов а„ и текущего времени с момента промывки компрессора от загрязнений в соответствии с зависимостью

5" 2 х (х -х ) + макс мин

2а

1

Формула

6 и з о б р е т е н ия

Способ защиты компрессора от помпажа регулированием перепуска через байпасный клапан газа, поступа" ющего с выхода компрессора на вход последнего, путем измерения расхода газа на входе в компрессор, сравнения измеренной величины с величиной эталонного сигнала, сформированного в зависимости от положения байпасного клапана., и подачи на байпасный клапан управляющего воздействия, пропорционального разности сравниваемых величин, о т л и ч а ю щ и й— с я тем, что, с целью повышения надежности защиты, .дополнительно измеряют скорость вращения ротора компрессора, давление газа на входе и выходе из компрессора, температуру газа на входе и выходе из компрессора и текущее время с момента промывки компрессора от загрязнений, по измеренным величинам давления и температуры газа на входе и выходе из компрессора определяют величину удельной политропической работы сжатия газа и, с учетом измеренной скорости вращенщ ротора компрессора, величину работы сжатия газа, по измеренным величинам расхода газа и скорос-. ти вращения ротора компрессора определяют значение приведенного к скорости вращения ротора компрессора расхода газа, по полученным значениям последнего и работы сжатия газа, а также по измеренному текущему времени с момента промывки компрессора от загрязнений и заданным величинам изменения во времени характеристик компрессора определяют приведенный к скорости вращения ротора ком- . прессора расход газа в точке помпажа, и, с учетом измеренной скорости вращения ротора компрессора, минимально допустимый расход газа, а по полученному значению последнего корректируют величину эталонного сигнала..

1305441

1305441

Составитель А.Барышников

Техред A.Êðàâ÷óê Корректор М.Самборская

Редактор A.Ïåòðîâ

Заказ 1412/34

Тираж 575 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР по делам изобретений и открытий

113О35, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5

Проиа олстненно-полиграфическое предприятие, г. Ум,город, ул. Про<ктная 4