RU2011004C1 - Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата - Google Patents
Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата Download PDFInfo
- Publication number
- RU2011004C1 RU2011004C1 SU4901457A RU2011004C1 RU 2011004 C1 RU2011004 C1 RU 2011004C1 SU 4901457 A SU4901457 A SU 4901457A RU 2011004 C1 RU2011004 C1 RU 2011004C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- air cooler
- temperature
- outlet
- compressor
- measured
- Prior art date
Links
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 27
- 238000001816 cooling Methods 0.000 title description 17
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 claims abstract description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 13
- 238000007906 compression Methods 0.000 claims description 13
- 230000006835 compression Effects 0.000 claims description 8
- 238000005265 energy consumption Methods 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 description 6
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 description 4
- 239000010754 BS 2869 Class F Substances 0.000 description 1
- 102100033538 Clusterin-associated protein 1 Human genes 0.000 description 1
- 101000945057 Danio rerio Clusterin-associated protein 1 homolog Proteins 0.000 description 1
- 101000945060 Homo sapiens Clusterin-associated protein 1 Proteins 0.000 description 1
- 241000566515 Nedra Species 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Control Of Positive-Displacement Pumps (AREA)
- Compressor (AREA)
Abstract
Сущность изобретения: измеряют режимные параметры компрессора, температуру воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя (ПВ) и изменение температуры воздуха на выходе из ПВ путем изменения расхода охлаждающей воды через ПВ. В ПВ в качестве режимных параметров принимают температуру воды на входе и выходе ПВ, давление воздуха на входе и выходе первой и второй ступени сжатия, напор циркуляционного насоса и вычисляют оптимальную температуру воздуха на выходе из ПВ по заданной зависимости. Затем сравнивают оптимальную температуру на выходе ПВ с измеренной. Изменяют расход охлаждающей воды через ПВ в сторону выравнивания оптимальной и измеренной температур. 1 ил.
Description
Изобретение относится к компрессорным машинам.
Известен способ охлаждения компрессорного агрегата путем циркуляции охлаждающей воды, расход которой поддерживается в определенном диапазоне при помощи реле давления (см. книгу Мелькумов Л. Г. , Найман А. Е. , Травкин Е. К. Автоматизация пневматического хозяйства шахт и рудников. - М. , Недра, 1977, с. 231).
Способ заключается в том, что охлаждающая вода поступает во все охлаждающие полости компрессора, в промежуточный и концевой воздухоохладители с определенным давлением. При выходе давления охлаждающей воды за пределы допустимого подается сигнал на магнитный пускатель, и электродвигатель компрессора останавливается.
Известный способ не позволяет повысить экономичность компрессора, т. к. при его реализации не обеспечивается оптимальный температурный режим компрессора.
Известен также способ охлаждения компрессорного агрегата путем циркуляции охлаждающей воды, расход которой регулируют автоматически при изменении режимного параметра компрессора (см. авт. свид. СССР N 538152, кл. F 04 B 39/06, опубл. 05.12.76, БИ 45).
Этот способ заключается в том, что охлаждающая вода поступает во все охлаждающие полости компрессора и в промежуточный воздухоохладитель, а ее расход регулируют в зависимости от скорости вращения вала.
Способ не позволяет повысить экономичность компрессорного агрегата, т. к. практически трудно изменять частоту вращения электродвигателя, приводящего в движение компрессор. Кроме того, способ не учитывает того, что температура охлаждающей воды изменяется в зависимости от времени года и суток, компрессор работает на разное конечное давление при изменяющихся степенях повышения давления по ступеням сжатия, а также не учитывает и не поддерживает оптимальную температуру воздуха после промежуточного воздухоохладителя.
Из известных способов наиболее близким к предлагаемому является способ охлаждения компрессорного агрегата путем поддержания оптимального температурного режима, осуществляемого пропорционально температуре и влагосодержанию сжатого воздуха в промежуточном и концевом холодильниках.
Этот способ заключается в том, что замеряют температуру воздуха на выходе из промежуточного холодильника, а в качестве режимного параметра используют влагосодержание всасываемого и сжатого воздуха и изменение подачи охлаждающей воды осуществляют пропорционально температуре и влагосодержанию сжатого воздуха соответственно в промежуточном и концевом холодильниках, а при снижении влагосодержания всасываемого воздуха ниже заданной величины полностью прекращают подачу воды в концевой холодильник.
Способ не позволяет повысить экономичность компрессорного агрегата, т. к. не учитывает все режимные параметры, влияющие на эффективность работы компрессора. Кроме того, измерение влагосодержания всасываемого и сжатого воздуха сопряжено со значительными трудностями и реализация способа существенно усложнит схему автоматизации, снизив тем самым ее надежность.
Цель изобретения - снижение энергопотребления компрессорного агрегата за счет оптимизации расхода охлаждающей воды на промежуточный воздухоохладитель.
Поставленная цель достигается тем, что в известном способе охлаждения компрессора, включающем измерение режимных параметров компрессора, температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя и изменение температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя путем изменения расхода охлаждающей воды через промежуточный воздухоохладитель, согласно изобретению, в промежуточном воздухоохладителе в качестве режимных параметров принимают температуру воды на входе и выходе промежуточного воздухоохладителя, давление воздуха на входе и выходе первой и второй ступени сжатия, напор циркуляционного насоса и вычисляют оптимальную температуру воздуха на выходе из промежуточного холодильника по следующей зависимости: T
T
· 
- - 
- 1
, (1) где Т1 (opt) - температура воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя, К;
Т1 - измеренная температура воздуха на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Тв - измеренная температура воды на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Тх - измеренная температура воды на выходе промежуточного воздухоохладителя, К;
Ро - измеренное давление воздуха на входе в цилиндр первой ступени, Па;
Р1, Р2 - измеренные давления воздуха после первой и второй ступеней сжатия компрессора, Па;
Рн - измеренный напор циркуляционного насоса, Па;
n1 - показатель политропы процесса сжатия в первой ступени компрессора;
n2 - показатель политропы процесса сжатия во второй ступени компрессора;
R - газовая постоянная, Дж/кг К;
η - КПД компрессора;
η н - КПД насоса;
С13 - удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг К;
С - удельная теплоемкость воды, Дж/кг К.
Т1 - измеренная температура воздуха на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Тв - измеренная температура воды на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Тх - измеренная температура воды на выходе промежуточного воздухоохладителя, К;
Ро - измеренное давление воздуха на входе в цилиндр первой ступени, Па;
Р1, Р2 - измеренные давления воздуха после первой и второй ступеней сжатия компрессора, Па;
Рн - измеренный напор циркуляционного насоса, Па;
n1 - показатель политропы процесса сжатия в первой ступени компрессора;
n2 - показатель политропы процесса сжатия во второй ступени компрессора;
R - газовая постоянная, Дж/кг К;
η - КПД компрессора;
η н - КПД насоса;
С13 - удельная теплоемкость воздуха, Дж/кг К;
С - удельная теплоемкость воды, Дж/кг К.
Затем сравнивают оптимальную температуру на выходе промежуточного воздухоохладителя с измеренной, а потом изменяют расход охлаждающей воды через промежуточный воздухоохладитель в сторону выравнивания оптимальной и измеренной температур.
Предлагаемый способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата основан на связи параметров процесса сжатия в первой и второй ступени сжатия с параметрами процесса теплоотдачи в промежуточном воздухоохладителе (при этом расход энергии на сжатие зависит от эффективности охлаждения газа в промежуточном воздухоохладителе; охлаждение же цилиндров компрессора обеспечивает только нормальные условия смазки и на расход энергии влияет незначительно, т. к. процесс сжатия протекает быстро и теплообмен между газом и стенками цилиндра не успевает осуществиться).
На чертеже приведена схема управления процессом охлаждения компрессорного агрегата.
Предлагаемый способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата, включающего цилиндры первой 1 и второй 2 ступеней сжатия, промежуточный 3 и концевой 4 воздухоохладители, градирню 5, циркуляционный насос 6, осуществляется системой управления, составленной из датчиков температуры 7, 8, 8, 10, 11, 12, 13, датчиков давления 14, 15, 16, регуляторов температуры 17, 18, 19, 20, исполнительных устройств с регулирующими органами 21, 22, 23, 24, датчика давления воздуха на входе компрессора 25, функционального блока 26.
Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата осуществляется системой автоматического управления следующим образом. Температура охлаждающей воды на выходе из цилиндров 1 и 2 измеряется датчиками 11 и 12 соответственно и регулируется на заданных значениях регуляторами 17 и 19, сигнал которых поступает на исполнительные устройства 21 и 23 с регулирующими органами, изменяющими расход воды, соответственно, на охлаждение первого и второго цилиндров.
Температура воздуха на выходе концевого воздухоохладителя измеряется датчиком 13 и регулируется на заданном значении регулятором 20, связанным с исполнительным устройством 24, изменяющим расход охлаждающей воды в концевом воздухоохладителе.
Температура воздуха на выходе промежуточного воздухоохладителя измеряется датчиком 7, сигнал с которого поступает на регулятор 18, где этот сигнал сравнивается с сигналом задания, поступающим с функционального блока 26. Сигнал с регулятора 18 подается на исполнительное устройство 22 с регулирующим органом, изменяющим расход охлаждающей воды в промежуточном воздухоохладителе.
Сигналы с датчиков 8 - температуры воды на выходе промежуточного воздухоохладителя, 9 - температуры воды на входе в промежуточный воздухоохладитель, 10 - температуры воздуха на входе промежуточного воздухоохладителя, 14 - давления воздуха после цилиндра первой ступени, 25 - давления воздуха на входе в первую ступень, 15 - давления воздуха после второй ступени, 16 - напора, создаваемого циркуляционным насосом, поступают в функциональный блок 26, где по алгоритму, соответствующему уравнению (1), вычисляется значение температуры воздуха на выходе промежуточного воздухоохладителя.
Рассмотрим работу способа охлаждения компрессорного агрегата при изменении, например, температуры охлаждающей воды на входе в промежуточный воздухоохладитель. В этом случае на выходе функционального блока 26 появится сигнал, который изменит задание регулятору 18. Этот регулятор, воздействуя на исполнительное устройство 22, изменит температуру воздуха на выходе промежуточного воздухоохладителя до оптимального значения изменением расхода воды.
Аналогичным образом система управления функционирует при изменении других параметров, поступающих на вход функционального блока 26. Формирование нового значения выходного сигнала функционального блока 26 производится по значениям входных параметров, взятых в момент, соответствующей окончанию переходного процесса от предыдущей коррекции задания регулятору 18.
П р и м е р. Определить оптимальную температуру сжатого воздуха после промежуточного воздухоохладителя для компрессора 4М10-1000/8 при которой будет наименьший суммарный расход электроэнергии на выработку сжатого воздуха для следующих исходных данных:
Измеренные значения параметров
Т1 = 433 К, ТВ = 294 К, Тх = 301 К
Р0 = 100000 Па, Р1 = 300000 Па, Р2 = = 800000 Па, Рн = 200000 Па.
Измеренные значения параметров
Т1 = 433 К, ТВ = 294 К, Тх = 301 К
Р0 = 100000 Па, Р1 = 300000 Па, Р2 = = 800000 Па, Рн = 200000 Па.
Справочные данные
R = 287 Дж/кг; n1 = 1,20; n2 = 1,25; η = = 0,7; η н = 0,7; Ср = 1000 Дж/кг˙К; С = 4190 Дж/кг˙К.
R = 287 Дж/кг; n1 = 1,20; n2 = 1,25; η = = 0,7; η н = 0,7; Ср = 1000 Дж/кг˙К; С = 4190 Дж/кг˙К.
Подставив данные в формулу (1), получим T (opt)= 433
_ _ 
- 1
= 320K
Таким образом, оптимальная температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя для данных условий будет равна 47оС.
Таким образом, оптимальная температура воздуха после промежуточного воздухоохладителя для данных условий будет равна 47оС.
Значение температуры, равное Т1 (opt) = = 47оС поддерживается путем изменения расхода охлаждающей воды на промежуточный воздухоохладитель.
Предлагаемый способ управления охлаждением компрессорного агрегата типа 4М10-100/8 позволяет снизить энергопотребление по сравнению с прототипом с 623 кВт ч до 607 кВт ч. (56) Авторское свидетельство СССР N 694657, кл. F 04 B 39/06, 1978.
Claims (1)
- СПОСОБ УПРАВЛЕНИЯ ПРОЦЕССОМ ОХЛАЖДЕНИЯ КОМПРЕССОРНОГО АГРЕГАТА, включающий измерение режимных параметров компрессора, температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя и изменение температуры воздуха на выходе из промежуточного воздухоохладителя путем изменения расхода охлаждающей воды через промежуточный воздухоохладитель, отличающийся тем, что, с целью снижения энергопотребления путем оптимизации расхода охлаждающей воды, в промежуточном воздухоохладителе в качестве режимных параметров принимают температуру воды на входе и выходе промежуточного воздухоохладителя, давление воздуха на входе и выходе первой и второй ступеней сжатия, напор циркуляционного насоса и вычисляют оптимальную температуру T1 оптвоздуха на выходе из промежуточного холодильника по следующей зависимости
T
×-- 1;
где T1 - измеренная температура воздуха на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Tв - измеренная температура воды на входе промежуточного воздухоохладителя, К;
Tx - то же на выходе промежуточного воздухоохладителя, К;
P0 - измеренное давление воздуха на входе в цилиндр первой ступени, Па;
P1, P2 - измеренные давления воздуха после первой и второй ступеней сжатия компрессора, Па;
Pн - измеренный напор циркуляционного насоса, Па;
n1 - показатель политропы процесса сжатия в первой ступени компрессора;
n2 - то же во второй ступени компрессора,
R - газовая постоянная, Дж/(кг. К);
η - КПД компрессора;
ηн - КПД насоса;
Cр - удельная теплоемкость воздуха, Дж/(кг. К);
C - удельная теплоемкость воды, Дж/(кг. К),
затем сравнивают оптимальную температуру на выходе промежуточного воздухоохладителя с измеренной и изменяют расход охлаждающей воды через промежуточный воздухоохладитель в сторону выравнивания оптимальной и измеренной температур.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4901457 RU2011004C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| SU4901457 RU2011004C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2011004C1 true RU2011004C1 (ru) | 1994-04-15 |
Family
ID=21555021
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| SU4901457 RU2011004C1 (ru) | 1991-01-09 | 1991-01-09 | Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2011004C1 (ru) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413904C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-03-10 | Сергей Павлович Морозов | Солнечно-воздушная воздухотурбинная электростанция |
| RU2580574C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2016-04-10 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Компрессорное устройство и способ его регулирования |
-
1991
- 1991-01-09 RU SU4901457 patent/RU2011004C1/ru active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| RU2413904C1 (ru) * | 2009-10-12 | 2011-03-10 | Сергей Павлович Морозов | Солнечно-воздушная воздухотурбинная электростанция |
| RU2580574C1 (ru) * | 2012-02-29 | 2016-04-10 | Атлас Копко Эрпауэр, Намлозе Веннотсхап | Компрессорное устройство и способ его регулирования |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4634887A (en) | Load rate limiting means for a locomotive engine | |
| US4665319A (en) | Self-propelled traction vehicle with low fuel consumption while idling | |
| US5123246A (en) | Continuously proportional variable geometry turbocharger system and method of control | |
| US4698761A (en) | Automatic tunnel detector for a self-propelled traction vehicle | |
| CN1840876B (zh) | 用于内燃发动机的控制装置及其控制方法 | |
| US4592323A (en) | Speed limiting means for variable-speed prime mover | |
| CA2698159C (en) | Improvements in compressor control | |
| JP2004525305A (ja) | 電気的に作動されるチャージャの制御方法および装置 | |
| EP0570114A1 (en) | Control system for prime driver of compressor and method | |
| CN101749117A (zh) | 通过冷却调制而实现的燃气涡轮的基本负载控制 | |
| SE516921C2 (sv) | Reglerförfarande för tilluftsflödet till en förbränningsmotor samt reglerkrets för utförande av reglerförfarandet | |
| US8099222B2 (en) | Method for automatically controlling the charge air temperature of an internal combustion engine | |
| US5425338A (en) | Railway locomotive diesel engine speed/load control during air starvation | |
| CN110594009B (zh) | 一种通过柴油机中冷智能调节装置实现的调节方法 | |
| RU2011004C1 (ru) | Способ управления процессом охлаждения компрессорного агрегата | |
| CN114294087B (zh) | 基于温度因子优先级调节发动机散热功率的系统及方法 | |
| US20130206116A1 (en) | Method for adjusting a charge pressure in an internal combustion engine having a pressure-wave supercharger | |
| RU2182086C1 (ru) | Способ управления работой транспортного средства с электрической передачей и устройство для его осуществления | |
| US7398649B2 (en) | System and method for influencing the induction gas temperature in the combustion chamber of an internal combustion engine | |
| US4467608A (en) | Control method and apparatus for an internal combustion engine with a turbocharger | |
| SE424348B (sv) | Forfarande och anordning vid kylning av forbrenningsmotor for att nedbringa korrosivt slitage av cylinderlopp och kolvringar | |
| SU1793084A1 (ru) | Cпocoб упpabлehия дbигateлem bhуtpehheгo cгopahия | |
| SU1567807A1 (ru) | Способ регулировани группы компрессоров, подключенных к общему коллектору нагнетани , и устройство дл его осуществлени | |
| SU1755000A1 (ru) | Способ регулировани газопровода | |
| SU1060807A1 (ru) | Устройство дл регулировани расхода охлаждающей среды компрессора |