Способ стабилизации запаса газодинамической устойчивости турбокомпрессора

 

Использование: в области компрессоростроения, в частности, для регулирования и защиты. Сущность изобретения: в качестве параметра давления используются спектральные составляющие его колебаний, при этом измерение осуществляется не менее чем в двух точках по окружному направлению проточной части турбокомпрессора, частоты спектральных составляющих сравниваются с частотой вращения ротора, после чего амплитудно-частотные характеристики спектральных составляющих, частота которых является целократной частоте вращения ротора используется в качестве первой компоненты сигнала управления, а сдвиг по фазе между спектральными составляющими, некратными частоте вращения ротора, используется в качестве второй компоненты сигнала управления, полученный двухкомпонентный сигнал управления сравнивается с пороговым значением, являющимся функцией частоты вращения ротора турбокомпрессора. 1 ил.

Изробретение относится к компрессоростроению, в частности, к его регулированию и защите.

Известны способы для защиты компрессора от помпажа [1]-[8] В указанных способах защита от помпажа осуществляется измерением, например, параметров газа ((расход, давление и т.д.) во всасывающей и нагнетательной магистралях; и/или всевозможным регулированием с помощью уникальных алгоритмов положения дроссельной заслонки, тока электропривода и т.п.

Основным недостатком рассмотренных способов является недостаточная точность определения фактического режима работы компрессора, т.е. его степень сжатия и производительности. Этот недостаток объясняется тем, что замеряются косвенные параметры.

Известны способы для защиты компрессора от помпажа [9]-[11] В указанных способах защиты осуществляется замером параметров внутри (в проточной части) турбокомпрессора, при этом датчики измеряемых параметров контролируют течение времени, а с помощью устройств управления производится регулировка режима работы с более высокой точностью.

Способом, наиболее близким по технической сущности и решаемой задаче, является способ защиты компрессора от неустойчивых режимов работы [12] заключающийся в измерении разности давления газа в 2-х точках проточной части турбокомпрессора, сравнении полученной величины сначала с первым пороговым значением, а затем производную полученной разности сравнивают со вторым пороговым значением, и при ее превышении формируют сигнал наличия предсрывного режима для подачи на привод исполнительного механизма защиты. Однако получаемая точность определения запаса газодинамической устойчивости остается недостаточной.

Задачей изобретения является повышение точности стабилизации запаса газодинамической устойчивости турбокомпрессора.

Технический результат поставленной задачи достигается тем, что в способе стабилизации запаса газодинамической устойчивости турбокомпрессора, заключающемся в измерении параметра колебаний давления в его проточной части, формировании сигнала управления и сравнении его с пороговым значением предлагается в качестве параметра давления использовать спектральные составляющие его колебаний, при том измерение осуществляется не менее чем в двух точках по окружному направлению проточной части турбокомпрессора, частоты спектральных составляющих сравниваются с частотой вращения ротора, после чего амплитудно-частотные характеристики спектральных составляющих, частота которых является цельнократной частоте вращения ротора, используется в качестве первой компоненты сигнала управления, а сдвиг по фазе между спектральными составляющими не кратными частоте вращения ротора используется в качестве второй компоненты сигнала управления, полученный двухкомпонентный сигнал управления сравнивается с пороговым значением, являющимся функцией частоты вращения ротора турбокомпрессора.

На чертеже представлена структурная схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство содержит датчик 1 частоты вращения ротора турбокомпрессора, датчики 2, 3, 4 пульсации давления, соединенные с аналого-цифровым преобразователем 5, который выходом соединен с ЭВМ 6. Выход ЭВМ 6 соединен с входом цифроаналогового преобразователя 7, выходом соединенного посредством исполнительного органа 8 с входом аналого-цифрового преобразователя 5.

Способ стабилизации запаса газодинамической устойчивости турбокомпрессора реализуется следующим образом.

Датчик частоты вращения ротора турбокомпрессора 1 и датчики пульсации давления 2, 3, 4, установленные в двух точках по окружному направлению проточной части турбокомпрессора, соединены каналами связи с входами аналого-цифрового преобразователя 5, который, в свою очередь, соединен каналом связи с ЭВМ 6, где проводится обработка сигналов, поступающих от датчиков 1.4, в результате которой формируется двухкомпонентный сигнал управления.

Одновременно по функции сигнала от датчика 1 формируется пороговый сигнал и осуществляется сравнение двухкомпонентного сигнала управления с пороговым. Далее сигнал направляется в цифро-аналоговый преобразователь 7, и затем в виде аналогового управляющего сигнала поступает в командную часть исполнительного органа 8. Это приводит к открытию исполнительного органа рециркуляции сжатого турбокомпрессором газа с нагнетания на всасывание, или перемещению регулируемых аппаратов турбокомпрессора, или перемещению регулирующих органов привода турбокомпрессора, или изменению положения других исполнительных органов в направлении, приводящем к увеличению запаса устойчивости турбокомпрессора.

При этом по каналу между исполнительным органом 8 и аналого-цифровым преобразователем 5 осуществляется необходимая обратная связь, сигнал которой поступает в ЭВМ 6.

Формула изобретения

Способ стабилизации запаса газодинамической устойчивости турбокомпрессора, заключающийся в измерении параметров колебаний давления в его проточной части, формировании сигнала управления и сравнении его с пороговым значением, отличающийся тем, что в качестве параметра давления используются спектральные составляющие его колебаний, при этом измерение осуществляется не менее чем в двух точках по окружному направлению проточной части турбокомпрессора, частоты спектральных составляющих сравниваются с частотой вращения ротора, после чего амплитудно-частотные характеристики спектральных составляющих, частота которых является целократной частоте вращения ротора, используется в качестве первой компоненты сигнала управления, а сдвиг по фазе между спектральными составляющими, не кратными частоте вращения ротора используется в качестве второй компоненты сигнала управления, полученный двухкомпонентный сигнал управления сравнивается с пороговым значением, являющимся функцией частоты вращения ротора турбокомпрессора.

РИСУНКИ

Рисунок 1