18. Протипомпажні системи регулювання

Найбільш поширені системи регулювання, що перешкоджають переходу в зону помпажу, засновані на наближеній залежності (4.31). Перепад тиску на діафрагмі h1 регулюється відносно добутку коефіцієнта к_с на вимірюваний перепаду тиску в компресорі , причому значення коефіцієнта к_с для безпеки завищується щодо розрахункового коефіцієнта k_s. Схема регулювання показана на рис. 4.15. Відкриття рециркуляційного (або випускного, як на мал. 4.9) клапана приводить до збільшення h1, і одночасному зниженню , унаслідок чого компресор виходить з режиму, близького до помпажу.

На практиці рециркуляційний або випускний клапан змінює навантаження на компресор. При відкритті клапана тиск і витрата потоку змінюються по лінії постійної швидкості, яка зазвичай перпендикулярна лінії, що обмежує зону помпажу, і, отже, режим роботи компресора зміщується від межі помпажу по найкоротшій відстані. Для захисту компресора від помпажу у разі відмови системи регулювання передбачено відкриття цього клапана при зникненні сигналу керування, падінні потужності або припиненні подачі повітря.

Крім того, цей клапан повинен швидко відкриватися; звичайний час відкриття складає 1-2 с. Також він повинен мати лінійну , а не рівновідсоткову характеристику. В більшості випадків змінюється не сильно, так що

рівновідсоткова характеристика є зайвою. По суті, вона навіть і небажана, оскільки клапан з рівновідсотковою характеристикою пропускає значно меншу витрату в порівнянні з лінійною характеристикою, у всіх положеннях, окрім повністю відкритого.

Рис. 4.15. Функціональна схема керування компресором для запобігання його роботи в зоні помпажу.

Перепад тиску на вимірювальній діафрагмі, встановленій на всмоктувальній лінії, підтримується в певному відношенні до перепаду тиску в компресорі шляхом дії на рециркуляційний клапан.

Через втрати енергії¹ рециркуляцію або скидання газу слід визнати недоцільною. Тому даний клапан майже завжди закритий, і компресор майже завжди працює в режимі далекому від зони помпажу. У цих умовах витрата всмоктуваного потоку буде істотно вища за значення, при якому необхідний захист від помпажу. Прагнучи зменшити витрату, регулятор збільшує вихідний сигнал до граничного значення напруги або тиску. Тривала робота в такому положенні приводить до порушення інтегрального закону регулювання, що затримує регулюючу дію, коли вона стає необхідною. Це означає, що якщо навантаження раптово впаде, регулятор ,як правило, не зможе забезпечити відкриття протипомпажного клапана, поки відхилення регульованої величини не буде рівним нулю, але в цьому випадку компресор вже може на якийсь час увійти в стан помпажу.

Порушення інтегрального закону регулювання можна усунути за допомогою контуру, який прагне обмежити вихідний сигнал регулятора² шляхом зміни сигналу внутрішньому зворотному зв'язку [10]. При цьому вихідний сигнал регулятора утримується поблизу значення, відповідного закритому положенню клапана, а не збільшується до максимально можливого значення напруги або тиску. І як тільки відхилення регульованої величини від заданого значення починає наближатися до нуля, клапан починає відкриватися. Тому клапан відкривається ще до досягнення нульового відхилення, що запобігає навіть тимчасовому виникненню помпажу. Якщо при цьому навантаження не зміниться до такого значення, при якому відхилення буде рівним нулю, то клапан поволі повернеться в закрите положення. Таким чином, пропорційний закон регулювання можна завжди використовувати для захисту від помпажу, в той час як інтегральний закон можна використовувати для цієї мети лише в тому випадку, якщо клапан не закритий.