Способ регулирования производительности компрессорной станции

(5)5 Р 04 0 27/00 ГОСУДАРСТВЕНЧЫИ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМПРИ ГКНТ СССР ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИ К АВТОРСКОМ ЕТЕЛЬСТВУ(57) СпосНОСТИ КОМобластиэлектропнадежнос ОБ РЕГУЛИРОВ НОСТИ КОМПРЕ Я ПРОИЗВО РНОЙ СТАН об регулировани прессорной ста регулирования риводами и поз ть компрессорно рессорные агре зводительтносится к ессоров с повысить ции, имеюпро ции омп оляе и ста аты с(71) Государственный институт по проектированию предприятий железоруднойпромышленности "Кривбасспроект" и Криворожский горнорудный институт(56) Авторское свидетельство СССРМ 1359493, кл. Е 04 О 27/00, 1985,Изобретение относится книю компрессоров и может бывано в электроприводах ком р р вентиляторов.Цель изобретения - повышение надежности работы компрессорной станции.На фиг . 1 представлена схема регулирования производительности двух параллельно работающих компрессорных агрегатов; на фиг. 2 - графики зависимости производительности и потребляемой реактивной мощности от относительной скорости вращения компрессорного агрегата в регулируемым электроприводом; на фиг, 3 - графики потребляемой реактивной мощномыми и синхронными нерегулируемыми электроприводами. Работающие на общую пневмосеть компрессорные агрегаты 1 и 7 с регулируемым 2 и нерегулируемым синхронным 8 электродвигателями могут управляться дросселированием на входе, а электродвигатель 2 - еще и по частоте вращения с помощью преобразователя 3 частоты, С помощью датчиков 13 и 14 реактивной и активной мощности, квадраторов 33 и 34, сумматора 12 и блока 11 извлечения корня определяется полная мощность, потребляемая синхронным электродви. ателем 8. При регулировании производительности компрессорной станции осуществляется управление компрессорными агрегатами 1 и 7 дросселированием частотой вращения электродвигателя 2 таким образом, чтобы обеспечить оптимальный режим работы синхронного электродвигателя 8 как источника реактивной мощности для других потребителей сети питания, 4 ил.Ю сти компрессорного агреата с регулируемым электроприводом и производительности компрессорной станции, состоящей из двух параллельно работающих компрессорных агрегатов; на фиг. 4 - график регулирования производительности компрессорной станции, состоящей из двух агрегатовУстройство, реализующее способ. содержит компрессор 1, электродвигатель 2, преобразователь 3 частоты с блоками 4 и 5 управления выпрямителем и инвентором, блок 6 фиксации частоты вращения. Параллельно работающий компрессор 7 с электродвигателем 8 соединен с компрессором 1 и электродвигателем 2 общей схемой регу 1666809работе регулируемого компрессора на скоростях, близких икс, что вызывает резкое сокращение срока службы синхронных двигателей, работающих на генерацию реактивной мощности в сеть, Поэтому при работе с номинальной нагрузкой повышать отдачу реактивной мощности в сеть этими двигателями целесообразно до вполне определенного уровня (на фиг, 2 этот уровень отмечен прямой А-В). Данный уровень определяется для каждого конкретного двигателя индивидуально и зависит от срока службы и загрузки,Поэтому при достижении уровня отдачи Реактивной мощности Ор - Цс 10 р+ Ор, т.е, достижении точки А на фиг. 2, целесообразно дальнейшее снижение производительности компрессорной станции осуществлять дросселированием на входе нерегулируемого агрегата 7, оставив производительность и скорость вращения регулируемого агрегата 1 постоянными, ограничивающими потребление реактивной мощности на уров- НЕ Ос 1; СКОрОСтЬ ВращЕНИя ПрИ ЭТОМ 11, а пРоизводительность агРегата 0 р 1 (см. фиг, 2), Регулирование производительности компрессорной станции дросселированием на входе нерегулируемого агрегата 7 необходимо осуществлять до значения О 0 спред (см. фиг, 2 и 3), что соответствует на графике реактивной мощности точке В. При дальнейшем снижении производительности компрессорной станции потребление реактивной мощности регулируемым агрегатом 1 снижается и регулирование производительности станции целесообразно осуществлять изменением частоты вращения агрегата 1.Техническое решение позволяет исключить перегрузку по полной мощности 5 синхронного двигателя, работающего в режиме компенсации (генерации) реактивной мощ- ности 40 З= Рд +а,фгде Рд, Ор - потребляемая активная и генерируемая в сеть реактивная мощности нерегулируемого синхронного двигателя 8.Функциональный преобразователь 25 реализует зависимость относительной скорости вращения от производительности О регулиемого компрессора 1: Рк =т(0) Вычисление значения ю 1, с которого регулируемый компрессор 1 приоодится в режим регулирования производительности компрессорной станции (фиг. 3), осуществляется следующим образом.При переводе системы на дросселирование нерегулируемого агрегата 7 фиксиру ется 11 (с выхода преобразователя 25агрегата 1). Определяется производительность компрессорной станции Опред (см.фиг. 3) с помощью преобразователя 23, при которой необходимо перевести привод на 10 регулирование изменением частоты вращения (точка С на фиг. 3). Для этого вычисляем 1 (соответствует по характеристике Окс =т (1 ) Окспред):15 Рг = 1 -( Р 1 - Укс ) + ( У 1 - Ркс ) +(зависимость давления компрессора от его производительности Окр) имеет вид при изменении частоты вращения:25Нкр =1 Но У 6 Окр - Ь Окр г где Но, 6, Ь - постоянные коэффициенты,30 откуда при Нкр = сопзт:Ь Окр +16 Окр +1- Но - Нкр = 0;гг 16 1 г Но Н35 О+ - Ок +- --=ОЬ Р Ь ЬР 26Окр пред -2 Ьр-Го мг н, н4 Ь Ьрщ Ор д+О45 где Окн - номинальнаЯ пРоизводительностькомпрессора,При достижении производительностьюстанции предельного значения Окс = Окспредосуществляется перевод на дальнейшее50 снижение производительности изменениемчастоты вращения регулируемого агрегата1, После перевода компрессора осуществляется открытие дроссельной заслонки нерегулируемого агрегата 7,Таким образом, процесс регулированияпроизводительности компрессорной станции проиэодится в соответствии с фиг. 4,.где 01 - производительность регулируемогоагрегата 1; Ог - производительность нерегулируемого агрегата 2.На 1 участке регулируется производительность 01, 02 = сопэт, на 11 участке - От = -сопвт, 02 = чаг (изменением положения дроссельной заслонки на угол а), на 111 участке - О - чаг, дроссельная заслонка нере гулируемого агрегата возвращается в исходное полож ние (это необходимо делать с целью снижения дополнительных потерь энергии на заслонке).Способ осуществляется следующим об разом.При достижении точки А (фиг. 2) - потребляемой реактивной мощности регулируемым агрегатом 1 (величина ост может изменяться в зависимости от срока экс плуатации двигателя 2, его возможности по перегрузочной способности и устанавливается в процессе наладки устройства) - суммарная полная мощность нерегулируемого агрегата 7, вычисляемая по формулетек - где Ре и Ор - активная и реактивная мощности агрегата, измеряемые датчиками активной и реактивной мощностей 14 и 13 соответственно, становится равной мощности ограничения Ятр, задаваемой блоком 14,При этом на выходе компаратора 9 по является сигнал, поступающий на запоминающее устройство 17 (триггер), которое подает сигнал на реле 30 и фиксирует с помощью замыкающего контакта 28 реле 30 угол управления, соответствующий т = и = =сопв 1, на период регулирования дросселированием компрессора 7, При этом сигнал с устройства 17 поступает также через контакт 31 реле 30 на блок 32 управления дроссельной заслонкой компрессора 7, переводя его в режим регулирования дросселированием на входе при необходимости снижения производительности компрессорной станции. Такой режим работы станции сохраняется до значения О кспред (фиг.3)45функциональный преобразователь 23 (фиг. 4) вычисляет значение Окспред. Сигнал м 1 подается на него через контакт 24 с выдержкой времени на размыкание реле 30 иэ преобразователя 25. При равенстве Окспред = Окстек (Окстек текущее значение производительности станции, измеряемое датчиком 22 производительности) на выходе компаратора 20 появляется сигнал, сбрасывающийустройство 17. Реле 30 обесточивается, разрывая свои контакты 28, 31, 21 и 24 и 35 в цепи питания преобразователя 23 с выдержкой времени, необходимой для вычисления с помощью преобразователя 23 и блока 27 вычитания значения скорости тих = 2 юкс - ю 1 (см. фиг, 3 и формулу (1), подаваемой через контакт 29 реле 30 на блок 6 фиксации частоты вращения, При этом компрессор 1 переводится на регулирование изменением частоты вращения, а начальный угол управления выпрямителем и инвертором преобразователя 3 частоты устанавливается для получения скорости вращения агрегата 2 юкс - т 1,Дальнейшее снижение производительности компрессора 1 производится обычным образом, при этом сигнал скорости вращения компрессора 7 подается через нормально замкнутый контакт 26 реле 30 с выдержкой времени на замыкание на блок 6 фиксации частоты вращения, причем выдержка времени на замыкание контакта 26 выбирается иэ условия установки начальной частоты вращения 2 юкс - тт, после чего цепь питания преобразователя 23 - блок 27 вычитания - контакт 29 разрывается благодаря контакту 24 и сигнал скорости вращения компрессора поступает с преобразователя 25 на блок 6 через контакт 26 реле 30.Дроссельная заслонка при этом возвращается в исходное положение (см. фиг. 4).После снятия сигнала с запоминающего устройства 17 на его вход с компаратора 9 новый сигнал не поступает, так как при дросселировании на входе компрессора 7 его полная мощность снижается ввиду снижения потребляемой активной мощности при дросселировании, Дальнейшее уменьшение производительности осуществляется регулированием агрегата 1. при этом Ор снижается (см, фиг. 2 и 3).Процесс регулирования производительности станции вверх осуществляется в обратной последовательности,Формула изобретенСпособ регулирования производительности компрессорной станции с параллельно работающими компрессорнымСагрегатами с регулируемым и нерегулируемым синхронным работающим в режиме компенсации реактивной мощности электроприводами путем осуществления начального регулирования производительности компрессорной станции дросселированием на входе с последующим переходом на регулирование изменением частоты вращения агрегата с регулируемым приводом, измерения расхода и давления газа на выходе агрегата с регулируемым электроприводом, определения по измеренным значениям мощности, потребляемой регулируемым электроприводом при регулировании дросселированием на входе и при регулировании изменением частотЫ вращения, сравнения полученных значений мощностей, перехода на режим регулирования изменением частоты вра щения регулируемого электропривода, если мощность, потребляемая регулируемым электроприводом,при регулированиииэменением частоты вращения меньше мощности, потребляемой регулируемым электроприво дом при регулировании дросселированием на входе, о т л и ч а ю щ и й с я тем, что, с целью повышения надежности, дополнительно измеряют полную мощность, потребляемую нерегулируемым синхронным 15 электроприводом, сравнивают ее с граничным значением полной мощности, соответствующей нормальной работе нерегулируемого синхронного электропривода в режиме компенсации реактивной мощности, а при 20 превышении ею граничного значения переводят компрессорный агрегат с регулируемым электроприводом на режим работы с постоянной относительной частотой вращения ю 1, с которой вращался компрессорный 25 агрегат с регулируемым электроприводом при достижении полной потребляемой мощностью нерегулируемого синхронного электроприводв граничного значения, дальнейшее снижение производительности компрессорной станции осуществляют дросселированием на входе компрессорного агрегата с нерегулируемым синхронным электроприводом до тех пор, пока производительность компрессорной станции не будет снижена до значения, соответствующего относительной частоте вращения комп- рессорного агрегата с регулируемым электроприводом, определяемой из выражения2 =2 Ркс - Р 1,где юкс - относительная частота вращения компрессорного агрегата с регулируемым электроприводом, соответствующая максимуму потребляемой им реактивной мощности,последующее снижение производительности компрессорной станции осуществляют регулированием частоты вращения комп- рессорного агрегата с регулируемым электроприводом с прекращением дросселирования на входе компрессорного агрегата с нерегулируемым синхронным электроприводом,