§ 77. Автоматическое управление центробежными компрессорными установками

Системы регулирования, противопомпажной и противовакуум-ной защиты предназначены для поддержания заданного постоянно­го давления нагнетания или всасывания при переменной произво­дительности; поддержания заданной производительности при из­меняющемся давлении; защиты от помпажа, образования вакуума во всасывающем трубопроводе компрессора.

На рис. 95 приведена типовая схема регулирования давления. Она включает регулятор давления и дроссельный орган с приводом от сервомотора. В качестве регулятора давления применяют гидравлический регулятор со струйной трубкой, двух-каскадным усилением и механизмом обратной связи. Механизм обратной связи обеспечивает устойчивость и плавность регулиро­вания.

Источником энергии работы регулятора служит отфильтрован­ное масло, подаваемое насосом под давлением 0,5 МПа.

Чувствительным элементом регулятора, воспринимающим дав­ление на линии нагнетания, служит сильфон, который с помощью рычажной системы перемещает струйную трубку. Струйная труб­ка через вторичный усилитель приводит в действие сервомотор двустороннего действия, поршень которого связан с дроссельным органом.

196

В качестве дроссельного органа используют дроссельную заслон­ку или дроссельный клапан.

Типовая схема регулирования производитель­ности принципиально не отличается от описанной выше. Вместо

регулятора давления в ней применяют гидравлический регулятор производительности со струйной трубкой, отличающейся от регуля­тора давления тем, что импульсное устройство с сильфоном замене­но мембранным импульсным устройством и механизмом ручной на­стройки.

На мембранное устройство регулятора действует перепад давле­ния до и после сужающего устройства (диафрагмы, трубы Вентури и др.) во всасывающем трубопроводе компрессора, являющийся по­казателем расхода газа.

Простым способом регулирования производительности служит перепуск газа с линии нагнетания на линию всасывания по байпас-ной линии.

Типовые схемы противопомпажной защиты по­строены на струйных регуляторах, упругих элементах и с примене­нием сигнализатора помпажа.

Регулятор со струйной трубкой снабжают двумя импульсными устройствами —мембранным и сильфонным. Первое воспринимает

импульс по расходу (пере­пад давления до и после сужающего устройства), второе — импульс по давле­нию нагнетания. Положение струйной трубки зависит от соотношения между расхо­дом газа и давлением на­гнетания. Струйная трубка: приводит в действие серво­мотор, поршень которого связан с противопомпаж-ным клапаном.

При нормальной работе компрессора противопом-пажный клапан закрыт. Ес­ли газ приближается к гра­нице помпажа, то клапан открывается, перепуская часть газа из линии нагне­тания в линию всасывания или в атмосферу. На рис. 96 приведена схема противопомпажной защиты и регули­рования производительности путем перепуска газа по байпасной линии. Предположим, что расход газа в технологической установке уменьшился по какой-либо причине. Тогда давление р2 увеличится. Регулятор давления 1 уменьшит подачу, и давление р\ уменьшится, а перепад давления Др=р2_р, увеличится. Регулятор перепада 2 увеличивает задание регулятору расхода 3, который начинает уве­личивать перепуск газа из линии нагнетания в линию всасывания, что, с одной стороны, приводит к уменьшению перепада Ар, а с дру­гой—к увеличению расхода через компрессор 4.

Противопомпажная защита на упругих элементах имеет мини­мальное количество поверхностей трения.

Регулятор состоит из двух отдельных импульсных устройств на упругих элементах (по напору и расходу), золотника и дроссельных шайб на подводе масла к импульсным устройствам и золотнику и имеет широкий диапазон настройки соотношения между напором и расходом.

Типовая схема противовакуумной защиты ана­логична схеме регулирования давления. В качестве импульса, вос­принимаемого сильфонным чувствительным элементом противова-куумного регулятора, используют давление газа во всасывающем трубопроводе. При падении давления газа на линии всасывания: ниже допустимого значения струйный регулятор обеспечивает от­крытие перепускного клапана и перепуск части газа из линии на­гнетания в линию всасывания. При восстановлении давления на линии всасывания клапан по команде регулятора закрывается и пе­репуск газа в линию всасывания прекращается.

Помимо приборов автоматического регулирования для безава­рийной работы оборудования применяют системы защиты, сигнализации, контроля и управления.

Система защиты контролирует заданный параметр и при дости­жении аварийного уровня параметра выдает электрический им­пульс, который поступает на реле аварийной остановки системы защиты компрессора.

Устройствами автоматической Ъстановки агрегата в электродви­гателях служит линейный выключатель, отключающий электродви­гатель от сети, в паровых и газовых турбинах —тяговый электро­магнит, воздействующий на управляющий золотник гидравлическо­го сервомотора стопорного клапана при подаче пара или топливного газа в турбину.

В центробежных компрессорных агрегатах используют также следующие виды защиты: от падения давления масла в смазочной системе, осевого сдвига ротора, перегрева подшипников, повышения давления в линии нагнетания, понижения перепада давлений между уплотняющим маслом и газом в концевых уплотнениях, подсоса воздуха на линии всасывания, перегрева газа в компрессоре вслед­ствие неудовлетворительной работы холодильников.

В автоматических системах имеется предупредительная звуко­вая и световая сигнализация при отклонении параметра от номи­нального значения.

Предупредительная сигнализация срабатывает при следующих нарушениях в работе компрессора: давление масла в смазочной си­стеме понизилось на 0,025 МПа по сравнению с минимальным зна­чением, температура подшипников достигла 65—70°С, уменьшился перепад давлений между маслом и газом в концевых уплотнениях, повысилась температура газа после холодильников, уровень масла в открытых баках в отсеке до фильтра повысился на 90 мм от нор­мального уровня, уровень масла в открытых баках в отсеке после фильтра понизился на 90 мм от нормального уровня, понизился уро­вень масла в баке закрытых маслосистем, понизилось давление во­ды, поступающей , на холодильники компрессорной установки, давление газа на линии всасывания, давление воздуха в корпусе главного электродвигателя во взрывозашищенном испол­нении.

В зависимости от сложности конструкции компрессорной уста­новки, а также степени автоматизации в схемах управления зало­жены блокировки: автоматическое включение пускового маслонасо-са при понижении давления масла в смазочной системе, а также при любом выключении главного электродвигателя, автоматиче­ское включение резервного маслонасоса при аварийном падении давления масла в смазочной системе, автоматическое включение

резервного маслонасоса системы уплотнений при падении перепада давлений масла и газя в концевых уплотнениях компрессора, за­прет пуска компрессорного агрегата при отсутствии давления масла в смазочной системе, запрет пуска компрессорного агрегата при на­личии аварийного импульса от схемы защиты, автоматическое от­крытие противопомпажного клапана при отключении привода.

В автоматических системах управления контролируют темпера­туру и давление газа, масла, воды в различных точках установки, температуру подшипников в различных точках установки, произво­дительность компрессора, перепад давлений масла и газа в конце­вых масляных уплотнениях, частоту вращения при приводе от паро­вой или газовой турбины.