Устройство для защиты компрессора от помпажа

 

Использоание: защита компрессоров от помпажа. Сущность изобретения: введены последовательно соединенные датчик 13 давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь 14, широтно-импульсный модулятор 15 и третий элемент И 16, последовательно соединенные датчик 17 частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь 18 и второй компаратор 19, а также последовательно соединенные ключ 20 и второй фильтр 21 нижних частот, что позволило изменять уровень срабатывания защиты в зависимости от режимов работы компрессора и величины давления воздуха на входе в компрессор. 1 ил.

Изобретение касается защиты компрессоров от помпажа.

Наиболее близким к изобретению является устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, формирователь переменного прямоугольного напряжения, датчик перепада давления между динамическим и статическим давлением за компрессором, демодулятор с вторым входом, соединенным с выходом задающего генератора и усилитель-формирователь, выход которого подключен к входам фильтра нижних частот и полосового фильтра, а выходы фильтров подключены соответственно к первому и второму входам компаратора, соединенного своим выходом с приводом исполнительных механизмов, а также последовательно соединенные контрольный генератор, первая схема И, на второй вход которой подается команда контроля, вторая схема И, второй вход которой подключен к выходу задающего генератора, а выход к второму входу формирователя переменного прямоугольного напряжения.

Однако в этом устройстве имеется только один постоянный, не зависящий от режимов работы компрессора уровень срабатывания устройства по отношению переменной составляющей в перепаде давления к его постоянной составляющей, что не обеспечивает надежной защиты компрессора от помпажа при различных режимах работы компрессора.

Цель изобретения повышение надежности защиты компрессора от помпажа путем введения изменения уровня срабатывания устройства в зависимости от режимов работы компрессора и от давления воздуха на входе в компрессор.

Для этого в устройство для защиты компрессора от помпажа, содержащее последовательно соединенные задающий генератор, первый элемент И, формирователь, датчик перепада статического и динамического давления газа на выходе из компрессора, демодулятор, усилитель-формирователь, первый фильтр нижних частот, первый компаратор и привод исполнительных механизмов, а также полосовой фильтр, контрольный генератор и второй элемент И, подключенный входом к контрольному генератору, а выходом к второму входу первого элемента И, причем задающий генератор подключен к формирователю и демодулятору, полосовой фильтр подключен входом к усилителю-формирователю, а выходом к второму входу первого компаратора, дополнительно введены последовательно соединенные датчик давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь, широтно-импульсный модулятор и третий элемент И, последовательно соединенные датчик частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь и второй компаратор, а также последовательно соединенные датчик частоты вращения, ключ и второй фильтр нижних частот, подключенный к дополнительному входу первого компаратора, при этом вход ключа подключен к первому фильтру нижних частот, третий элемент И подключен вторым входом к компаратору, а выходом к управляющему входу ключа.

На чертеже представлена структурная схема устройства для защиты компрессора от помпажа.

Устройство содержит последовательно соединенные задающий генератор 1, первый элемент И 2, формирователь 3 переменного прямоугольного напряжения, датчик 4 перепада давления статического и динамического давления газа на выходе компрессора, демодулятор 5, усилитель-формирователь 6, первый фильтр 7 нижних частот, компаратор 8 и привод 9 исполнительных механизмов.

Полосовой фильтр 10 своим входом подключен к усилителю-формирователю, а выходом к второму входу первого компаратора. Выход задающего генератора подключен также к формирователю 3 и демодулятору 5. Выход контрольного генератора 11 подключен к входу второго элемента И 12, выход которого соединен с вторым входом первого элемента И.

Последовательно соединенные датчик 13 давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь 14 и широтно-импульсный модулятор 15 подключены к первому входу третьего элемента И 16. Последовательно соединенные датчик 17 частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь 18 и второй компаратор 19 подключены к второму входу третьего элемента И 16, подключенному своим выходом к управляющему входу ключа 20, информационный вход которого соединен с выходом первого фильтра 7 нижних частот, а выход к входу второго фильтра 21 нижних частот, подсоединенному выходом к дополнительному входу первого компаратора 8.

Компаратор представляет собой операционный усилитель с положительной обратной связью, на одном из входов которого алгебраически суммируются три сигнала, поступающие через масштабирующие резисторы, при этом срабатывание компаратора происходит при сравнении суммы положительных сигналов, поступающих с фильтров 7 и 21 нижних частот, с отрицательным значением амплитуды переменной составляющей, поступающей с полосового фильтра 10.

Устройство работает следующим образом.

Задающий генератор 1 вырабатывает однополярные прямоугольные импульсы заданной частоты, которые подаются на формирователь 3 прямоугольного переменного напряжения и демодулятор 5.

Прямоугольное переменное напряжение с формирователя 3 подается на первичную обмотку индукционного датчика 4 перепада давления статического и динамического давления воздуха на выходе компрессора, с вторичной обмотки датчика снимается переменное напряжение, пропорциональное перепаду давления, и подается на фазочувствительный демодулятор 5.

Выпрямленное напряжение с демодулятора 5 поступает на вход усилителя-формирователя 6, с выхода которого напряжение поступает на входы первого фильтра 7 нижних частот и полосового фильтра 12, выделяющего полосу частот помпажных явлений.

На выходе фильтра 7 нижних частот формируется постоянная составляющая сигнала перепада давления, а на выходе полосового фильтра 10 переменная составляющая.

Постоянная и переменная составляющие с выхода фильтра 7 нижних частот и полосового фильтра 10 поступают на компаратор 8 для сравнения. При нормальной работе компрессора переменная составляющая близка к нулю.

При возникновении предпомпажных явлений в перепаде давления, измеряемом индукционным датчиком 4, появляется значительная переменная составляющая, которая с выхода демодулятора 5 через усилитель-формирователь 6 поступает на полосовой фильтр 10, выделяется им и сравнивается компаратором 8 с постоянной составляющей, выделенной фильтром 7 нижних частот.

При достижении заданного соотношения между переменной и постоянной составляющими срабатывает компаратор 8 и выдает команду на привод 9 исполнительных механизмов регулирующих органов компрессора (например противопомнажного клапана, направляющих аппаратов и т.п.).

При проверке функционирования устройства на первый вход второго элемента И 12 подается частота с выхода контрольного генератора 11, а на второй вход команда контроля, в результате чего с выхода второго элемента И 12 на один вход первого элемента И 2 поступает контрольная частота, а на другой вход частота задающего генератора 1.

На выходе первого элемента И 2 формируются с контрольной частотой пачки импульсов задающей частоты, которые поступают на второй вход формирователя 3 прямоугольного переменного напряжения.

В формирователе 3 импульсы задающего генератора 1, поступающие на первый вход, и пачки импульсов частоты задающего генератора, поступающие на второй вход, суммируются, в результате прямоугольное переменное напряжение, вырабатываемое формирователем 3 и поступающее на первичную обмотку индукционного датчика 4 перепада давления, оказывается модулированным по амплитуде с частотой контрольного генератора 11. Вследствие этого в выходном напряжении индукционного датчика 4 появляется переменная составляющая, которая демодулируется демодулятором 5, усиливается усилителем-формирователем 6, выделяется полосовым фильтром 12 и сравнивается в компараторе 8 с начальным значением постоянной составляющей, формируемой усилителем-формирователем и выделяемой фильтром 7 нижних частот, вызывая срабатывание компаратора 8 и формирование сигнала наличия помпажа, поступающего на привод 9 исполнительных механизмов.

При работе компрессора датчик 17 частоты вращения ротора компрессора формирует переменное напряжение с частотой, пропорциональной частоте вращения ротора, а усилитель-преобразователь 18 преобразует его в напряжение постоянного тока, пропорциональное частоте вращения ротора, которое подается в компаратор 19, вырабатывающий дискретный сигнал при заданной частоте вращения ротора компрессора.

Датчик 14 измеряет давление воздуха на входе в компрессор, усилитель-преобразователь 18 преобразует сигнал датчика в напряжение постоянного тока, пропорциональное давлению воздуха на входе в компрессор, которое поступает на широтно-импульсный модулятор 15, вырабатывающий импульсы постоянной частоты с переменной длительностью, пропорциональной давлению воздуха на входе в компрессор.

Импульсы с широтно-импульсного модулятора 15 и дискретный сигнал с компаратора 19 подаются на входы третьего элемента И 16, в результате чего на ее выходе при заданной частоте вращения ротора компрессора в заданном диапазоне изменения давлений воздуха на входе в компрессор появляются импульсы с длительностью, пропорциональной давлению воздуха на входе в компрессор, управляющие ключом 20, на информационный вход которого поступает сигнал с полосового фильтра 12. Импульсный сигнал, формируемый ключом 20, фильтруется фильтром 21 нижних частот, подается на третий вход компаратора 8 и суммируется с сигналом, поступающим на первый вход непосредственно с выхода первого фильтра 7 нижних частот, в результате чего изменяется уровень срабатывания компаратора 8 по переменной составляющей, поступающей на второй вход компаратора 8 с полосового фильтра 10.

Таким образом, предлагаемое устройство позволяет изменять порог срабатывания компаратора в зависимости от режима работы компрессора, что повышает надежность защиты его от помпажа.

Формула изобретения

УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЗАЩИТЫ КОМПРЕССОРА ОТ ПОМПАЖА, содержащее датчик контролируемого параметра, два элемента И, два компаратора, привод исполнительных механизмов, датчик частоты вращения ротора компрессора и ключ с управляющим входом, отличающееся тем, что, с целью повышения надежности, датчик контролируемого параметра выполнен в виде датчика перепада статического и динамического давлений газа на выходе из компрессора, а устройство содержит задающий генератор, формирователь, демодулятор, два фильтра нижних частот, полосовой фильтр, контролируемый генератор, датчик давления воздуха на входе в компрессор, два делителя-преобразователя, широтно-импульсный модулятор, третий элемент И и усилитель-формирователь, выходы генератора подключены к входам демодулятора и формирователя, подключенного через датчик перепада статического и динамического давлений газа на выходе из компрессора к входу демодулятора, связанного через усилитель-формирователь, полосовой фильтр и первый компаратор с приводом исполнительных механизмов, выход контрольного генератора через второй элемент И подключен к входу первого элемента И, второй вход которого связан с выходом задающего генератора, а выход подключен к входу формирователя, последовательно соединенные датчик частоты вращения ротора компрессора, второй усилитель-преобразователь и второй компаратор подключены к первому входу третьего элемента И, к второму входу которого подключены последовательно соединенные датчик давления воздуха на входе в компрессор, первый усилитель-преобразователь и широтно-импульсный модулятор, а выход третьего элемента И подключен к управляющему входу ключа, вход которого связан с выходом первого фильтра нижних частот, а выходы подключены к входу первого компаратора и второму фильтру нижних частот, подключенному к первому компаратору.

РИСУНКИ

Рисунок 1