Патент ссср 194223

 

ОПИСАНИЕ

ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Союз Советских

Социалистических

Республик

Зависимое от авт. свидетельства №

Заявлено 21 1.1966 (№ 1050510/24-6) с присоединением заявки №

Приоритет

Опубликовано 1967. Бюллетень № 8

Кл. 27с, 13/02

Комитет по делам изобретений н открытий лри Совете ткинкстров

СССР

МПК F 04d

УДК 531.717.51: 621.515 (088.8) публикования описания 24 V.1967

ИНДИКАТОР ЗАПАСА БЕСПОМПАЖНОЙ РАБОТЫ

КОМПРЕССОРА

Настоящее изобретение относится к области защиты компрессоров от помпажа. Известно несколько типов антипомпажных устройств: одноимпульсные, двухимпульсные и двухимпульсные с коррекцией по третьему импульсу.

Существующие одноимпульсные антипомпажные устройства не обеспечивают необходииого предохранения нагнетателя от помпажа при изменении, например, числа оборотов нагнетателя, температуры и давления засасываемого газа. Более сложные, двухимпульсные устройства, работающие например, по соотношению степень сжатия — расход газа, предполагают линейную или другую, заранее предопределенную зависимость характеристики

rðàíèöû помпажной зоны от регулирующего импульса. Кроме того, они не реагируют на изменение температуры газа перед нагнетателем, что в некоторых случаях приводит к такой настройке регулятора, которая не позволяет использовать полностью зону возможных устойчивых режимов работы нагнетателя, Двухимпульсные устройства конструктивно сложны. Еще более сложными и дорогими являются устройства двухимпульсные с коррекцией по третьему импульсу.

Одноступенчатые центробежные нагнетатели применяются на газоперекачивающих станциях магистральных газопроводов. До последнего времени их устанавливали по три последовательно без каких-либо предохранительных устройств из-за неэффективности существующих приборов. Параметры газа перед нагнетателями могут изменяться в широком диапазоне. В зависимости от количества перекачиваемого газа могут работать или все три нагнетателя, или два, или один, причем два нагнетателя могут работать в сочетаниях — первый и третий, первый и второй, второй и третий. В этих условиях невозможно создать простое универсальное устройство типа двухимпульсного и даже трехимпульсного, получающее регулирующие импульсы от внешних измерителей, реагирующих на изменение параметров газа в патрубках нагнетателя.

Существенным недостатком является и то, что во время работы персонал станции не знает, как далеко режим работы нагнетателя находится от границы помпажа.

Предложенный индикатор запаса беспомгажной работы компрессора выполнен в виде фазочувствительного усилителя, работающего в ключевом режиме с установленным на валу генератором опорных электрических импульсов для преобразования фазового сигнала переменной составляющей давления, поступающего от одного или двух малоинерционных электрических датчиков давления, в пропорциональный постоянный ток для указывающих

30 приборов или антипомпажной защиты. Датчи194223

k;kI давления размещены В диффузоре компрессора за рабочим колесом.

Описываемый индикатор может быть использован для создания автоматической антипомпажной защиты одноступенчатых нагнетателей Hà газоперекачивающих станциях и в других областях техники. Кроме того, индикатор позволит обслу>кивающему персоналу станции наблюдать за положением режимной точки работы нагнетателя и удаления ее от зоны помпажа.

На фиг. 1 приведена принципиальная схема индикагора; на фиг. 2 — эпюры скоростеи

i1oToKcI за рабочим колесом при изменении режима работы нагнетателя.

Индикатор содержит малоинерцпонный электричсский приемник 1 (датчик) полного давления газа, вставле!иный в диффузор нагнетателя за рабочим колесом, маломощный генератор 2 опорных электрических импульсов, приводимый во вращение валом нагнетателя, два или один усилитель 8 на полупроводниках, фазочувствительное электронное устройство 4, встроенное в усилитель, и указывающий прибор (на чертеже не показан), расположенный на пульте управления.

Сложное взаимодействие между пограничным слоем и ядром потока приводит к тому, что кинетическая энергия затормо>кенного потока в пограннчном слое оказывается недостаточной для преодоления возрастающего противодавления в диффузорном участке. В результате на лопатке турбомашины в диффузорном участке, т. е. в месте восстановления давления, происходит срыв пограничного слоя.

В зависимости от угла атаки дпффузорный участок наблюдастся либо на задней, либо на передней сТороне лопатки турбомашины. В предпомпажном режиме работы компрессора диффузорный участок образуется с задней стороны, у выходной кромки, в режиме торможений — с передней, у носика лопатки. В зоне срыва давление потока зависит от центробежных сил, действующих на частицы газа, а также От влияния м>ассообмена межд> kliiром потока и зоной срыва.

В точке А (фиг. 2), где па пн!Яется срыв потока, относительная скорость потока в по(д1Г

Гранич!!О!! C >!. 11 i! p0!!31303 ilñ я — — — -- 1 1) ! !>,! равня!отся нулю (и — — нормаль к поверхности лопатки). При изменении угла атаки противодавленце ц скорость потока в диффузорном участке изменяются, что ведет к изменению положения точки срыва. На положение точки срыва влияют также свойства газа, т. е. показате.н cl>IHc!0 !THI и безмеРныс IcPIITPPHH подобия R, и М. В аитомодсльной области при неизменном составе газа влияние R и М невелико, поэтому положение точки срыва заьч1сит главным образом от угла натекания потока на лопатку.

СрЫВНая ЗОНа, ПЗМЕцяя цпрКуЛяцИЮ Hci ЛО10

55 натке, влияет на перекос потока в выходном сечении лопаточного канала рабочего колеса.

Перекос потока за колесом определяется в пределах автомодельности lio R, и М (режимными параметрами работы ступени).

Распределение приведенной безразмерной

W,. скорости !>,. =- — —:-- на лопатке раоочего колеса !

П определяется коэффициентом напора который, как известно из практики, при неизменном показателе адиабаты зависит от дроссельного сопротивления в нагнетании и не меняется (в пределах явтомодельности по R, и М) от числа оборотов ротора нагнетателя и параметров потока (давления и температуры) перед нагнетатслем. При данном значении ф существует вполне определенная эпюра безразмерД7,, ной скорости !> =-- в выходном сечении ю R. канала рабочего колеса, а М не менее 0,3, т.е. нагнетатели работают в автомодельной области по R, и М. Следовательно, перекос потока в этих нагнетателях определяется режимными параметрами. Безмерная характерис!ика ч: = —, (ср) в да!гном случае однозначнаяпри всех возмо>кных вариациях относительно температуры и давления перед нагнетателем, а также числа оооротов ротора (в рабочем диапазоне).

Работа индикатора. 3а рабочим колесом нагнетателя в диффузоре на расстоянии 8—

10 лл! от колеса установлен безынерционный электрический приемник 1 полного давления газа, например пьезоэлектрический.

От датчика импульс давления через усилитель 8 подается на фазочувствительное устройство 4. Опорное напряжение для фазочувствительного каскада получается от маломощного генератора 2 переменного тока, выполненного в виде звездочки, закрепленной на валу нагнетателя, и якоря-ярма с двумя неподвижными катушками, прикрепленного к корпусу. В одну катушку якоря подается постоянныи ток возбуждения, а со второй снимается переменный ток с частотой, возбуждаемой звездочкой. Якорь и звездочка выполнены из мягкого магнитного сплава. Число полюсов звездочки равно числу лопаток рабочего колеса нагнетателя. При вращении ротора частота возбуждаемого звездочкой переменного тока равна частоте импульсов давления, воспринимаемых датчиком-приемником полного давления.

От пьезоэлектрического датчика давления, воспринимающего переменную составляющую давления, сигнал поступает на высокоомный вход электронного усилителя 8, выполненного на триоде по схеме с общим коллектором. После первого каскада сигнал, пройдя три каскада усиления, поступает на транзистор Т, фазочувствительного каскада.

Последний представляет собой импульсный

194223

Предмет изобрете;(ия

3 ф

Фиг. / срь

Составитель М. Миримский

Тсхред Т. П. Курилко Корректоры: Е, Г. Кочаиова и М. П. Ромашова

Редактор Е. Кречетова

Заказ 1379!9 Тираж 5>5 Подписнос

ЦНИИПИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр, пр. Серова, д. ч

Типография, пр. Сапунова, каскад совпадений. Транзисторы 7, и 7 > этого каскада работают в ключевом режиме насыщения, характеризующемся прямоугольными или близкими к грямоугольпым фронтами отсечск и ограничеГшыми токами насыщения при открытии триода (при подаче положительной составляющей импульса на базу триода).

Они пропускают ток в одном направлении через нагрузку (рамку прибора или вход системы антипомпажной защиты), только при совпадении фаз импульсов, поступающих AT генератора опорных импульсов и от датчика давления. Изменение соотношения фаз прп изменении режима работы нагнетателя приводит к изменению времени протекания тока в цеш;, т. е. к изменению величины результирующего ()ocTA1((i(in(.п тока в нагрузке.

Индикато() »aliaca бесГ(оъ(!1ажпо(1 I)аооты компрессора, от.((1чаю(чпй с тем. что, с цел(но повышения надежности антппомпа)кной защиты и упрощения конструкции, ()п»bl. IA7(неп» виде фазочувствителы(ого усилителя, работа(още«o в ключевом pv) »i «o ) стано»лепным на валу генератором опорных элект10 рических импульсов для преобразо»аш(я фазового сигнала переменной составляющей давления, поступающего от одного или двух малоинерцпонных электрических датчпко» давлеп((я, помещенных в дпффузоре компрессора за рабочим колесом, в пропорцпоцальп(.(1(постоянный ток для указывающих цриооров пли а»тип,мпаж((ой защиты.