專利名稱：由功率整流器供電的壓縮機(jī)的操作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種由功率整流器(power converter)供電的壓縮機(jī)的操作方法。
背景技術(shù)：
通常情況下，壓縮機(jī)，例如離心式壓縮機(jī)、渦輪壓縮機(jī)，的功率消耗、轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速所遵循的比例是確定的。這些參數(shù)的變化可用特性曲線族表示。特別用一體積流量-壓力圖表示壓縮機(jī)的工作狀態(tài)。圖1顯示的就是這樣一個(gè)H-Q曲線圖。壓縮機(jī)通常只在特性曲線族的一允許區(qū)域內(nèi)工作。除陰影區(qū)SB外，這個(gè)特性曲線族的其他區(qū)域均是允許區(qū)域。陰影區(qū)SB表示壓縮機(jī)必須避免的一非允許區(qū)域SB。如果壓縮機(jī)在這一非允許區(qū)域SB內(nèi)工作，就會(huì)對(duì)壓縮機(jī)造成毀損。有否進(jìn)入這一非允許區(qū)域SB，可通過(guò)一所謂的泵浦極限(pump limit)線SG來(lái)確定，泵浦極限線SG也稱為“喘振極限(surge limit)”。無(wú)論出于何種原因，壓縮機(jī)只要進(jìn)入這個(gè)非允許區(qū)域SB，就會(huì)出現(xiàn)“喘振”故障。
當(dāng)壓縮機(jī)的壓力超過(guò)了一與體積流量Q相關(guān)的特定值時(shí)，就會(huì)出現(xiàn)“喘振”(Surge)故障。也就是在圖1所示的H-Q曲線圖中，一旦泵浦極限線SG被超過(guò)，就會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)的工作點(diǎn)處于陰影區(qū)SG內(nèi)的故障。發(fā)生這種故障時(shí)，壓縮機(jī)的葉片上會(huì)出現(xiàn)流體分流現(xiàn)象。其結(jié)果是，差壓H急劇下降，從而導(dǎo)致一部分體積流量Q向壓縮機(jī)回流。但差壓H的下降同時(shí)也意味著壓縮機(jī)的工作點(diǎn)又離開(kāi)了非允許區(qū)域SB。借此重新達(dá)到發(fā)生故障之前的各項(xiàng)條件，且這一過(guò)程不斷循環(huán)重復(fù)。壓縮機(jī)由于在允許和非允許區(qū)域之間來(lái)回轉(zhuǎn)換而發(fā)生喘振。喘振的結(jié)果是壓縮機(jī)的葉片開(kāi)始振動(dòng)。在此情況下，葉片斷裂的可能性會(huì)大幅升高。此外，壓縮機(jī)的喘振還會(huì)導(dǎo)致連接在壓縮機(jī)上的管道系統(tǒng)中出現(xiàn)劇烈的壓力波動(dòng)。表示允許區(qū)域極限特性的喘振極限SG與氣體密度相關(guān)，以及在壓縮機(jī)材料給定的情況下，其與氣體溫度相關(guān)。
為能確定這種“喘振”故障，迄今為止的做法是對(duì)例如壓差H、體積流量Q、氣體密度GD或氣體溫度GT等工作參數(shù)進(jìn)行測(cè)量。這些參數(shù)被傳輸給一壓縮機(jī)控制裝置，后者從中確定H-Q曲線圖中的一工作點(diǎn)。這個(gè)壓縮機(jī)控制裝置中存儲(chǔ)有一預(yù)定的泵浦極限線“喘振極限”。如果相關(guān)壓縮機(jī)是轉(zhuǎn)速恒定的壓縮機(jī)，就通過(guò)壓縮機(jī)入口處的一機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)在其接近這一泵浦極限線時(shí)降低壓差H。這種機(jī)械調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)為一調(diào)節(jié)時(shí)間以秒為單位的入口導(dǎo)向葉片儀。如果相關(guān)壓縮機(jī)為轉(zhuǎn)速可變的壓縮機(jī)，就減小其轉(zhuǎn)速。
這種沿用至今的方法的一個(gè)弊端在于，只有當(dāng)壓縮機(jī)葉片上已經(jīng)開(kāi)始出現(xiàn)流體分流現(xiàn)象(即葉片已經(jīng)受損)時(shí)才能識(shí)別出“喘振”故障。在相關(guān)壓縮機(jī)為一多級(jí)壓縮機(jī)的情況下，其總體積流量Q和總差壓H開(kāi)始時(shí)只有輕微變化，因而只有當(dāng)故障情況很明顯時(shí)才會(huì)被發(fā)現(xiàn)。在一單級(jí)壓縮機(jī)中，非期望工作點(diǎn)的出現(xiàn)非常突然，以至于傳統(tǒng)的檢測(cè)和控制裝置無(wú)法作出足夠快的反應(yīng)。其結(jié)果是，在發(fā)生過(guò)有限的預(yù)定次數(shù)的故障后必須對(duì)壓縮機(jī)進(jìn)行全面檢修。在此情況下，即便采用了復(fù)雜的測(cè)量和控制技術(shù)也僅能確定發(fā)生了“喘振”故障這一情況，而無(wú)法及時(shí)檢測(cè)，進(jìn)而采取相應(yīng)的對(duì)策。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種由功率整流器供電的壓縮機(jī)的操作方法，借助于所述方法可大幅縮短喘振狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間以及顯著緩和其強(qiáng)度。
根據(jù)本發(fā)明，這個(gè)目的通過(guò)根據(jù)權(quán)利要求1所述的特征而達(dá)成。
通過(guò)根據(jù)壓縮機(jī)驅(qū)動(dòng)功率整流器和一存儲(chǔ)的泵浦極限線的信號(hào)變量(signal viriable)確定壓縮機(jī)的一實(shí)際工作狀態(tài)，可以很快地確定是否存在一位于H-Q曲線圖的非允許區(qū)域內(nèi)的工作狀態(tài)。這種方法的迅速程度取決于驅(qū)動(dòng)功率整流器控制裝置的系統(tǒng)時(shí)鐘。此外，在確定壓縮機(jī)處于一非允許工作狀態(tài)時(shí)可借助所存儲(chǔ)的一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線產(chǎn)生一控制信號(hào)，借助這一控制信號(hào)可降低驅(qū)動(dòng)功率整流器的一信號(hào)變量，從而使壓縮機(jī)立即偏離這個(gè)非允許工作狀態(tài)。
驅(qū)動(dòng)功率整流器內(nèi)已存在可用于傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制的變量，即驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)(也就是壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu))的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩。這些變量在一例如為期1毫秒的快速采樣周期內(nèi)得到精確確定。當(dāng)一由功率整流器供電的壓縮機(jī)處于穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)，驅(qū)動(dòng)功率整流器的轉(zhuǎn)速的變量與壓縮機(jī)的體積流量Q成比例，驅(qū)動(dòng)功率整流器的轉(zhuǎn)矩的變量與壓縮機(jī)的差壓成比例。在此情況下，壓縮機(jī)的一H-Q曲線圖與驅(qū)動(dòng)功率整流器的一M-n曲線圖成比例。由于轉(zhuǎn)矩M與一功率整流器輸出電流的有功電流分量成比例，因此，壓縮機(jī)的H-Q曲線圖也與驅(qū)動(dòng)功率整流器的iW-n曲線圖成比例。
本發(fā)明即建立在這種比例關(guān)系基礎(chǔ)之上。本發(fā)明的方法使用驅(qū)動(dòng)功率整流器的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速，并據(jù)此確定壓縮機(jī)的一成比例的工作狀態(tài)。隨后借助所存儲(chǔ)的一喘振極限線確定這一工作狀態(tài)是允許還是非允許工作狀態(tài)。如果是一非允許工作狀態(tài)，就借助所存儲(chǔ)的一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的預(yù)定轉(zhuǎn)矩特性曲線產(chǎn)生一控制信號(hào)使壓縮機(jī)離開(kāi)這一非允許工作狀態(tài)。
通過(guò)使用已有的驅(qū)動(dòng)變量可無(wú)需再使用額外的測(cè)量?jī)x器。由于驅(qū)動(dòng)功率整流器的時(shí)鐘頻率的工作范圍是毫秒而不是秒，因而可以多倍于傳統(tǒng)方法的速度確定一由功率整流器供電的壓縮機(jī)的非允許工作狀態(tài)。此外還可根據(jù)所存儲(chǔ)的一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線產(chǎn)生一控制變量，從而使壓縮機(jī)偏離這一確定的非允許工作狀態(tài)。產(chǎn)生的控制信號(hào)相當(dāng)于所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線的一瞬時(shí)值，且對(duì)驅(qū)動(dòng)功率整流器的轉(zhuǎn)矩限制有影響。轉(zhuǎn)矩極限由此而被取消，從而使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)較低的允許轉(zhuǎn)矩降低其轉(zhuǎn)速，使壓縮機(jī)離開(kāi)非允許區(qū)域。在此情況下就無(wú)需再使用入口導(dǎo)向葉片儀。由于驅(qū)動(dòng)功率整流器的系統(tǒng)頻率的工作范圍是毫秒而不是秒，因而可以遠(yuǎn)快于傳統(tǒng)方法的速度排除所確定的故障。
本發(fā)明的方法的一有利實(shí)施方式是對(duì)測(cè)量到的功率整流器輸出電流的預(yù)定有功電流分量或一確定的轉(zhuǎn)矩差值的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)控。如果有一預(yù)定的動(dòng)態(tài)極限值被超過(guò)，就表明發(fā)生故障情況。借此可盡早識(shí)別出壓縮機(jī)是否已進(jìn)入喘振狀態(tài)。
如前文所述，喘振極限與氣體密度相關(guān)，以及在壓縮機(jī)材料給定的情況下，其與氣體溫度相關(guān)。因此，本發(fā)明的方法的另一有利實(shí)施方式是使所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線與一待壓縮介質(zhì)的狀態(tài)相匹配。最簡(jiǎn)單的實(shí)施方式是建立一系列區(qū)別僅在于氣體密度和氣體溫度這兩個(gè)參數(shù)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的泵浦極限線。借助于這兩個(gè)參數(shù)可從一系列與轉(zhuǎn)速相關(guān)的泵浦極限線中選出適合的泵浦極限線。
如果與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線特定而言構(gòu)成泵浦極限線，就可避免功率整流器供電壓縮機(jī)進(jìn)入非允許區(qū)域。此外，通過(guò)使泵浦極限線與待壓縮氣體相匹配，還可使與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線與氣體相匹配。
本發(fā)明的方法的另一有利實(shí)施方式是在經(jīng)過(guò)一預(yù)定時(shí)間間隔后取消控制信號(hào)的下降。通過(guò)取消控制信號(hào)可識(shí)別出引發(fā)故障的條件是否仍然存在。如果引發(fā)故障的因素仍然存在，壓縮機(jī)就會(huì)進(jìn)入屬于H-Q曲線圖中的非允許區(qū)域的工作狀態(tài)。根據(jù)本發(fā)明，可對(duì)此進(jìn)行識(shí)別，并采取本發(fā)明的應(yīng)對(duì)措施。
本發(fā)明的方法的另一有利實(shí)施方式是根據(jù)所確定的非允許工作狀態(tài)的出現(xiàn)頻率縮短所述預(yù)定時(shí)間間隔。借此可延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命。
本發(fā)明的方法的另一有利實(shí)施方式是在確定壓縮機(jī)處于一非允許工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一報(bào)警信號(hào)。這一報(bào)警信號(hào)可為聲信號(hào)和/或光信號(hào)。過(guò)程控制器借此可識(shí)別出壓縮機(jī)已進(jìn)入一非允許喘振狀態(tài)。
與傳統(tǒng)方法相比，通過(guò)本發(fā)明的方法的快速反應(yīng)既可大幅縮短喘振狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，又可顯著減緩喘振狀態(tài)的強(qiáng)度。借此一方面可延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，另一方面通過(guò)避免壓力沖擊及振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生還可減小現(xiàn)有管道系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)荷。


下面借助附圖所示的用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置的多種實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明，其中圖1為一壓縮機(jī)的H-Q曲線圖；圖2為一功率整流器供電壓縮機(jī)的框圖，所述壓縮機(jī)具有一用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置；以及圖3至圖7分別為用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置的一實(shí)施方式。
具體實(shí)施例方式
圖1所示的一壓縮機(jī)的H-Q曲線圖顯示了轉(zhuǎn)速特性曲線n和反轉(zhuǎn)矩特性曲線mG。反轉(zhuǎn)矩特性曲線mG和轉(zhuǎn)速特性曲線n的每個(gè)交點(diǎn)均表示一由功率整流器供電的壓縮機(jī)的一工作點(diǎn)BP。此外，這個(gè)H-Q曲線圖還顯示了一由功率整流器供電的壓縮機(jī)的一非允許區(qū)域SB，其與允許區(qū)域之間被一又稱為“喘振極限SG”的泵浦極限線SG隔離。正常情況下，一壓縮機(jī)只在允許區(qū)域內(nèi)工作，其中，工作點(diǎn)BP位于一與喘振極限SG鄰近的反轉(zhuǎn)矩特性曲線上。壓縮機(jī)的利用率越高，反轉(zhuǎn)矩特性曲線mG離喘振極限SG就越近。這個(gè)喘振極限SG與氣體密度GD相關(guān)，在壓縮機(jī)材料給定的情況下，則與待壓縮氣體G的溫度T相關(guān)。由此產(chǎn)生一故障情況，即“喘振”故障。發(fā)生這種故障時(shí)，壓力超過(guò)了與體積流量Q相關(guān)的一預(yù)定值，即超過(guò)了喘振極限SG，從而導(dǎo)致壓縮機(jī)葉片上出現(xiàn)流體分流現(xiàn)象。其結(jié)果是，差壓H急劇下降，從而導(dǎo)致一部分體積流量Q向壓縮機(jī)回流。壓縮機(jī)的工作點(diǎn)由于差壓H減小而重新離開(kāi)又稱為“喘振區(qū)”的非允許區(qū)域SB。借此重新達(dá)到故障出現(xiàn)時(shí)的各項(xiàng)條件，且這一過(guò)程不斷循環(huán)重復(fù)。壓縮機(jī)因此而發(fā)生喘振。其結(jié)果是，壓縮機(jī)的葉片開(kāi)始振動(dòng)，管道系統(tǒng)內(nèi)出現(xiàn)劇烈的壓力波動(dòng)。壓縮機(jī)葉片振動(dòng)而引發(fā)的材料疲勞有可能導(dǎo)致一個(gè)或多個(gè)葉片發(fā)生斷裂。因此，壓縮機(jī)出現(xiàn)過(guò)幾次“喘振”故障后需要對(duì)其進(jìn)行檢修。
圖2顯示的是一功率整流器供電壓縮機(jī)的框圖，所述壓縮機(jī)具有一用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置2。在這個(gè)線路圖中，4表示一負(fù)載側(cè)功率整流器，6表示一場(chǎng)定向(field-oriented)控制裝置，8表示一電動(dòng)機(jī)，10表示一用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)際值n的裝置，12表示一壓縮機(jī)。電動(dòng)機(jī)8的定子側(cè)與又稱為“逆變器”的負(fù)載側(cè)功率整流器4的輸出端相連。壓縮機(jī)12和用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)際值n的裝置10與電動(dòng)機(jī)8的驅(qū)動(dòng)軸相連。負(fù)載側(cè)功率整流器4為一中間電路變換器的一部分。負(fù)載側(cè)功率整流器4的直流側(cè)與一中間電路相連，一電源側(cè)功率整流器也通過(guò)其直流側(cè)的輸出端連接在所述中間電路上。為清楚起見(jiàn)，附圖只顯示了這個(gè)中間電路變換器中的負(fù)載側(cè)功率整流器4。
場(chǎng)定向控制裝置6具有一帶有輔助轉(zhuǎn)矩控制電路16的轉(zhuǎn)速控制電路14、一磁通控制電路18、一磁通額定值產(chǎn)生器20與一磁通計(jì)算器22。轉(zhuǎn)速控制電路14具有一比較器24與一轉(zhuǎn)速控制器26。轉(zhuǎn)矩控制電路16同樣具有一比較器與一控制器，但附圖未對(duì)其進(jìn)行詳細(xì)圖示。比較器24根據(jù)一預(yù)定的轉(zhuǎn)速額定值n*與一確定的轉(zhuǎn)速實(shí)際值n產(chǎn)生一調(diào)差，這個(gè)調(diào)差經(jīng)連接在后面的轉(zhuǎn)速控制器26調(diào)整后歸零。轉(zhuǎn)速控制器26通過(guò)其輸出端向轉(zhuǎn)矩控制電路16傳輸一轉(zhuǎn)矩額定值M*。磁通計(jì)算器22根據(jù)一測(cè)量到的功率整流器輸出電流I與一測(cè)量到的功率整流器輸出電壓U并結(jié)合電動(dòng)機(jī)參數(shù)算出一產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW與一產(chǎn)生磁通的電流分量iμ。又稱為“有功電流分量”的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW被傳輸給轉(zhuǎn)矩控制電路16。產(chǎn)生磁通的電流分量iμ被傳輸給磁通控制器18，其第二輸入端與磁通額定值產(chǎn)生器20的一輸出端相連，所述輸出端上存在一磁通額定值Φ*。磁通額定值產(chǎn)生器20的輸入端與用于檢測(cè)轉(zhuǎn)速實(shí)際值n的裝置10相連。這種已知的場(chǎng)定向控制裝置6產(chǎn)生一控制電壓，特別是其被傳輸給負(fù)載側(cè)功率整流器4的分量量U和頻率f。根據(jù)額定電壓的這些分量U、f產(chǎn)生用于控制逆變器4的半導(dǎo)體開(kāi)關(guān)的控制信號(hào)。
用于實(shí)施本發(fā)明的方法的裝置根據(jù)本發(fā)明的方法對(duì)由逆變器和電動(dòng)機(jī)8構(gòu)成的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩M和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW進(jìn)行處理。處理結(jié)果為一控制信號(hào)SSG，其被傳輸給轉(zhuǎn)矩控制電路16。這一控制信號(hào)SSG此外還被傳輸給一用于產(chǎn)生報(bào)警信號(hào)的裝置26。除所述驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的轉(zhuǎn)速n、轉(zhuǎn)矩M和產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW外，還向裝置2傳輸一泵浦極限線(喘振極限)SG和一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線。圖3至圖7涉及的是裝置2的實(shí)施方式。
如圖3所示，裝置2在其輸入端上具有一工作點(diǎn)產(chǎn)生器28，其根據(jù)轉(zhuǎn)速n、驅(qū)動(dòng)功率整流器的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW與一H-Q曲線圖(圖1)確定功率整流器供電壓縮機(jī)12的一工作點(diǎn)BV。隨后在一用于進(jìn)行允許性檢驗(yàn)的裝置30中借助所存儲(chǔ)的喘振極限SG檢驗(yàn)功率整流器供電壓縮機(jī)12的工作點(diǎn)BV是否處于非允許區(qū)域SB內(nèi)。如果情況的確如此，裝置30的輸出端上就會(huì)出現(xiàn)一控制信號(hào)SSG，其根據(jù)所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線而產(chǎn)生，并被傳輸給功率整流器供電壓縮機(jī)12的場(chǎng)定向控制裝置6的轉(zhuǎn)矩控制器16。借助這一控制信號(hào)SSG在轉(zhuǎn)矩控制電路16中取消轉(zhuǎn)矩極限，從而可使驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)通過(guò)較低的允許轉(zhuǎn)矩降低其轉(zhuǎn)速n，使壓縮機(jī)12離開(kāi)非允許區(qū)域SB，且不再進(jìn)入這一區(qū)域。
圖4詳細(xì)顯示了圖2所示的裝置2的另一實(shí)施方式。根據(jù)這一實(shí)施方式，裝置2在其輸入端上具有一裝置32，在其輸出端上具有一比較器34，裝置32用于確定所確定的產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW的一變化速度d/dt，比較器34的輸入端與裝置32的一輸出端相連。在此情況下可根據(jù)所產(chǎn)生的電流分量iW借助一啟動(dòng)信號(hào)Sst啟動(dòng)一預(yù)定時(shí)隙，其中，可對(duì)電流分量iW與時(shí)間相關(guān)的變化進(jìn)行確定。經(jīng)過(guò)這一時(shí)隙后可得到一初值與一終值。終值與初值之差涉及的是由所述時(shí)隙所確定的時(shí)間間隔，表示電流分量iW的瞬時(shí)變化diw/dt。借助連接在后面的比較器34可對(duì)電流分量iW的動(dòng)態(tài)變化diw/dt進(jìn)行監(jiān)控，其中，比較器34的第二輸入端上存在一變化極限值diWG/dt。如果極限值diWG/dt被超過(guò)，就觸發(fā)一觸發(fā)信號(hào)SSGT，所述觸發(fā)信號(hào)可根據(jù)瞬時(shí)工作點(diǎn)BV的參數(shù)和所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線產(chǎn)生一控制信號(hào)SSG。通過(guò)對(duì)產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW進(jìn)行這種形式的動(dòng)態(tài)監(jiān)控，可以很早就獲得有關(guān)喘振極限SG被超過(guò)的指示。在此情況下，可在喘振極限SG被超過(guò)之前或在喘振極限SG被超過(guò)之時(shí)就采取相應(yīng)的應(yīng)對(duì)措施。
圖5顯示了圖2所示的裝置2的另一實(shí)施方式。采用這一實(shí)施方式時(shí)，應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)矩M的一額定值-實(shí)際值-偏差Me進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控。也就是說(shuō)，這一實(shí)施方式與圖4所示的實(shí)施方式相一致，其中，用一轉(zhuǎn)矩偏差Me代替產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW，用一用于動(dòng)態(tài)監(jiān)控轉(zhuǎn)矩偏差Me的變化極限值dMeG/dt代替用于動(dòng)態(tài)監(jiān)控產(chǎn)生轉(zhuǎn)矩的電流分量iW的變化極限值diWG/dt。輸出端上同樣存在一用于觸發(fā)一控制信號(hào)SSG的觸發(fā)信號(hào)SSGT。
圖6顯示的是一用于取消控制信號(hào)SSG的裝置40。裝置40的一側(cè)接收到一控制信號(hào)SSG，另一側(cè)接收到一啟動(dòng)信號(hào)SSt。在產(chǎn)生控制信號(hào)SSG的同時(shí)觸發(fā)啟動(dòng)信號(hào)SSt，借助所述啟動(dòng)信號(hào)可啟動(dòng)一時(shí)隙。經(jīng)過(guò)這一時(shí)隙后，存在于輸出端上的控制信號(hào)SSGZ歸零。通過(guò)取消控制信號(hào)SSG可識(shí)別出引發(fā)故障的條件是否仍然存在?？梢杂欣姆绞礁鶕?jù)故障的發(fā)生頻率對(duì)取消控制信號(hào)的時(shí)間點(diǎn)進(jìn)行匹配。為此需向裝置40傳輸一所謂的頻率信號(hào)HSG。也就是說(shuō)，每次出現(xiàn)故障時(shí)，均延遲取消控制信號(hào)SSG的時(shí)間點(diǎn)。
如上文所述，喘振極限SG與氣體密度GD和待壓縮氣體G的溫度T相關(guān)。因此，所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線(其對(duì)驅(qū)動(dòng)功率整流器的轉(zhuǎn)矩限制有影響)可能會(huì)與喘振極限SG疊合，或者喘振極限SG可能會(huì)發(fā)生偏移，從而使得所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線位于非允許區(qū)域SB內(nèi)。在此情況下，所產(chǎn)生的控制信號(hào)SSG在發(fā)生故障時(shí)就無(wú)法再發(fā)揮作用。圖7所示的實(shí)施方式設(shè)置有一裝置42，借助其可使所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線P(M，N)與氣體密度GD和氣體溫度GT相匹配。在此情況下，裝置42的輸出端上就會(huì)存在一經(jīng)過(guò)校正的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線P′(M，n)。借此可使壓縮機(jī)12在更接近于實(shí)際喘振極限SG的區(qū)域內(nèi)工作，從而達(dá)到提高壓縮機(jī)12的利用率的目的。如果所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線構(gòu)成一喘振極限SG，就可避免壓縮機(jī)的工作點(diǎn)進(jìn)入喘振區(qū)SB。
與傳統(tǒng)方法相比，通過(guò)本發(fā)明的方法的快速反應(yīng)既可大幅縮短喘振狀態(tài)的持續(xù)時(shí)間，又可顯著減緩喘振狀態(tài)的強(qiáng)度。借此一方面可延長(zhǎng)壓縮機(jī)的使用壽命，另一方面通過(guò)避免壓力沖擊及振動(dòng)現(xiàn)象的發(fā)生還可減小管道系統(tǒng)的機(jī)械負(fù)荷。
權(quán)利要求
1.一種由功率整流器供電的壓縮機(jī)(12)的操作方法，其中，借助一存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的泵浦極限線(SG)對(duì)所述由功率整流器供電的壓縮機(jī)(12)的一工作狀態(tài)(BV)是否為允許工作狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)控，其中，所述工作狀態(tài)(BV)由一測(cè)量到的轉(zhuǎn)速實(shí)際值(n)與一測(cè)量到的功率整流器輸出電流(I)的預(yù)定有功電流分量(iW)形成，當(dāng)確定所述工作狀態(tài)(BV)為非允許工作狀態(tài)時(shí)，根據(jù)存儲(chǔ)的一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線產(chǎn)生一用于減小轉(zhuǎn)矩(M)的控制信號(hào)(SSG)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，對(duì)所述測(cè)量到的功率整流器輸出電流(I)的預(yù)定有功電流分量(iW)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)一預(yù)定的動(dòng)態(tài)極限值(diWG/dt)被超過(guò)時(shí)，就取消轉(zhuǎn)矩極限。
3.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，對(duì)一根據(jù)一測(cè)量到的轉(zhuǎn)速實(shí)際值(n)與一預(yù)定轉(zhuǎn)速額定值(n*)確定的轉(zhuǎn)矩額定值(M*)和一由所述功率整流器輸出電流(I)的預(yù)定有功電流分量(iW)構(gòu)成的轉(zhuǎn)矩差值(Me)的動(dòng)態(tài)變化進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)一預(yù)定的動(dòng)態(tài)極限值(dMeG/dt)被超過(guò)時(shí)，就取消轉(zhuǎn)矩極限。
4.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，使所存儲(chǔ)的與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線與一待壓縮介質(zhì)的狀態(tài)相匹配。
5.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，所述與轉(zhuǎn)速相關(guān)的轉(zhuǎn)矩特性曲線構(gòu)成一泵浦極限線(SG)。
6.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，在經(jīng)過(guò)一預(yù)定時(shí)間間隔后取消產(chǎn)生的控制信號(hào)(SSG)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于，根據(jù)確定的非允許工作狀態(tài)的出現(xiàn)頻率延長(zhǎng)所述預(yù)定時(shí)間間隔。
8.根據(jù)上述權(quán)利要求中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的方法，其特征在于，確定所述壓縮機(jī)(12)處于一非允許工作狀態(tài)時(shí)產(chǎn)生一報(bào)警信號(hào)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述報(bào)警信號(hào)為聲信號(hào)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，所述報(bào)警信號(hào)為光信號(hào)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種由功率整流器供電的壓縮機(jī)的操作方法。根據(jù)本發(fā)明，借助所存儲(chǔ)的一與轉(zhuǎn)速相關(guān)的泵浦極限線(SG)對(duì)所述由功率整流器供電的壓縮機(jī)(12)的工作狀態(tài)(B
文檔編號(hào)F04D27/02GK101076671SQ200580042773
公開(kāi)日2007年11月21日 申請(qǐng)日期2005年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2004年12月14日
發(fā)明者阿克塞爾·默滕斯, 格哈德·尼瑟 申請(qǐng)人:西門子公司