Патент на изобретение №2266431

(54) СПОСОБ ЗАЩИТЫ ОТ ПОМПАЖА КОМПРЕССОРА

(57) Реферат:

Изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к способам защиты компрессоров от помпажа. Изобретение решает задачу повышения надежности и экономичности центробежных компрессоров путем защиты их от помпажа с помощью передающих валу компрессора крутящий момент от вала двигателя муфт на постоянных магнитах с блоками расчета мощности и датчиков частоты вращения вала компрессора. В способе защиты от помпажа компрессора с помощью установленных на полумуфтах муфты на постоянных магнитах датчиков частоты вращения валов двигателя и компрессора, выходы которых соединены с блоком расчета мощности и блоком управления, непрерывно измеряют угол смещения магнитных силовых линий полумуфт относительно друг друга, по измеренному углу смещения магнитных силовых линий с помощью блока расчета мощности рассчитывают крутящий момент на валу компрессора и передают сигнал об этом в блок управления, при достижении величинами производных, взятых от непрерывно замеряемых крутящего момента на валу компрессора и частоты его вращения, определенных значений, характеризующих начало помпажа, с помощью блока управления подают команду на открытие байпасного клапана. 1ил.

Предлагаемое изобретение относится к области компрессоростроения, в частности к способам защиты компрессоров от помпажа.

Известен способ защиты от помпажа компрессора, когда при приближении компрессора к помпажу регулятор помпажа дает команду байпасному клапану на перепуск газа из нагнетания во всасывание компрессора на основании соотношений перепада давления на измерительной шайбе и отношения величины давления в нагнетании к величине давления на всасе (см., например, кн.: А.К. Михайлов, В.П. Ворошилов “Компрессорные машины”. Москва, Энергоатомиздат, 1989 г., стр.198…199).

Известен метод обнаружения зарождающегося в компрессоре помпажа, основанный на непрерывном отслеживании динамически изменяющихся высокочастотных составляющих колебательного сигнала от контролируемого параметра рабочей среды, характеризующих появление первых признаков нарождающегося помпажа (см., например, Патент США №6354826, заявл.27.03.2000, опубл.12.03.2002) – прототип.

Задачей предлагаемого изобретения является повышение надежности и экономичности ценотробежных компрессоров путем использования для защиты их от помпажа передающих валу компрессора крутящий момент муфт на постоянных магнитах с устройством измерения мощности.

Для достижения названного технического результата в предлагаемом способе защиты от помпажа компрессора, содержащего муфту на постоянных магнитах, передающую крутящий момент от вала двигателя к валу компрессора, с блоком расчета мощности и датчиками частоты вращения, блок управления и байпасный клапан с электроприводом, установленный в перепускной пневмолинии, связывающей магистрали нагнетания и всасывания компрессора путем измерения передаваемого муфтой на постоянных магнитах крутящего момента и частоты вращения валов двигателя и компрессора, согласно изобретению с помощью установленных на полумуфтах муфты датчиков частоты вращения валов двигателя и компрессора, выходы которых соединены с блоком расчета мощности и блоком управления, непрерывно измеряют угол смещения магнитных силовых линий полумуфт относительно друг друга, по измеренному углу смещения магнитных силовых линий с помощью блока расчета мощности непрерывно рассчитывают крутящий момент на валу компрессора и передают сигнал об этом в блок управления, при достижении величинами производных, взятых от непрерывно замеряемых крутящего момента на валу компрессора и частоты его вращения, определенных значений, характеризующих начало помпажа, с помощью блока управления подают команду на открытие байпасного клапана.

Отличительным признаком предлагаемого изобретения является то, что с помощью установленных на полумуфтах муфты датчиков частоты вращения валов двигателя и компрессора, выходы которых соединены с блоком расчета мощности и блоком управления, непрерывно измеряют угол смещения магнитных силовых линий полумуфт относительно друг друга, по измеренному углу смещения магнитных силовых линий с помощью блока расчета мощности рассчитывают крутящий момент на валу компрессора и передают сигнал об этом в блок управления, при достижении величинами производных, взятых от непрерывно замеряемых крутящего момента на валу компрессора и частоты его вращения, определенных значений, характеризующих начало помпажа, с помощью блока управления подают команду на открытие байпасного клапана.

На чертеже представлена схема устройств для осуществления предлагаемого способа защиты от помпажа компрессора.

Между валом 1 двигателя (не показан) и валом 2 компрессора 3 (центробежного) установлена муфта на постоянных магнитах 4, состоящая из полумуфты 5, укрепленной на валу 1 двигателя, и полумуфты 6, укрепленной на валу 2 компрессора 3. На полумуфтах 5 и 6 установлены зубчатые кольца, соответственно, 7 и 8. В муфте 4 над кольцами 7 и 8 установлены датчики частоты вращения, соответственно, 9 и 10, выходы которых соединены с входами блока расчета мощности 11, которым также оснащена муфта 4. Компрессор 3 оснащен также блоком управления 12, с соответствующими входами которого также соединены выходы датчиков 9 и 10, и байпасным электроприводным клапаном 13, установленным в перепускной пневмолинии 14 между магистралями нагнетания и всасывания компрессора 3.

Для осуществления предлагаемого способа защиты от помпажа компрессора поступают следующим образом.

Компрессор 3 заполняют газом, запускают двигатель (не показан). Муфта 4 на постоянных магнитах передает вращение и крутящий момент от вала 1 двигателя к валу 2 компрессора 3. При этом в зависимости от передаваемого крутящего момента происходит отставание (угловое смещение) полумуфты 6, закрепленной на валу 2 компрессора 3, от полумуфты 5, закрепленной на валу 1 двигателя. Соответственно зубцы кольца 8 на полумуфте 6 смещены при вращении валов 1 и 2 относительно зубцов кольца 7 на полумуфте 5 на угол смещения, величина которого зависит от величины передаваемого муфтой 4 крутящего момента. Этот угол смещения фиксируется в показаниях датчиков частоты вращения 10 и 9, соответственно, сигналы с которых поступают в блок расчета мощности 11 и в блок управления 12. В блоке 11 на основе этих непрерывных сигналов рассчитывается (непрерывно) передаваемый муфтой 4 крутящий момент, сигнал о его величине непрерывно поступает в блок управления 12. В блоке управления 12, кроме абсолютных величин передаваемого крутящего момента и частоты вращения компрессора, непрерывно “считываются” производные от них (например, вторые). При достижении величинами этих производных значений, характеризующих начало помпажа, блок управления 12 выдает команду на открытие электроприводного байпасного клапана 13 и будет происходить перепуск газа по пневмолинии 14 из магистрали нагнетания компрессора в его магистраль всасывания, что приводит к выводу компрессора из зоны помпажа.

Формула изобретения

Способ защиты от помпажа компрессора, содержащего муфту на постоянных магнитах, передающую крутящий момент от вала двигателя к валу компрессора, с блоком расчета мощности и датчиками частоты вращения, блок управления и байпасный клапан с электроприводом, установленный в перепускной пневмолинии, связывающей магистрали нагнетания и всасывания компрессора, путем измерения передаваемого муфтой на постоянных магнитах крутящего момента и частоты вращения валов двигателя и компрессора, отличающийся тем, что с помощью установленных на полумуфтах муфты на постоянных магнитах датчиков частоты вращения валов двигателя и компрессора, выходы которых соединены с блоком расчета мощности и блоком управления, непрерывно измеряют угол смещения магнитных силовых линий полумуфт относительно друг друга, по измеренному углу смещения магнитных силовых линий с помощью блока расчета мощности рассчитывают крутящий момент на валу компрессора и передают сигнал об этом в блок управления, при достижении величинами производных, взятых от непрерывно замеряемых крутящего момента на валу компрессора и частоты его вращения, определенных значений, характеризующих начало помпажа, с помощью блока управления подают команду на открытие байпасного клапана.

РИСУНКИ