КОМПРЕССОРНЫХ УСТАНОВОК

 

Рассмотрим принципы автоматизации компрессорных установок на примере поршневых компрессорных агрегатов.

Автоматический контроль и защита. Через элементы поршневого компрессорного агрегата проходят три независимых потока вещества: воздуха, масла, воды. Каждый из этих потоков движется по своему трубопроводу и образует соответственно систему воздухо-, масло- и водоснабжения.

В фильтре, который устанавливается на всасывающем тракте компрессора, атмосферный воздух очищается от пыли и других механических примесей. При эксплуатации фильтра необходимы контроль его состояния и очистка при увеличении перепада давления на нем сверх установленного. Для контроля перепада давления на фильтре используется специальный датчик перепада давления.

Для нормальной работы компрессоров необходимо, чтобы температура воздуха после первой и второй ступеней сжатия, а также после промежуточного и концевого холодильников была не выше допустимой и чтобы давление воздуха после первой и второй ступеней сжатия и на выходе из компрессора не отклонялось от заданных значений. Температура воздуха и давление в компрессоре контролируются датчиками температуры и давления.

Чтобы исключить работу компрессорного агрегата при неисправностях маслосистемы, необходим контроль температуры, потока и давления масла, уровня его в маслобаке (картере). С этой целью в системе маслоснабжения применяются датчики температуры, давления и потока масла, а также уровня масла в маслобаке.

Тепло, выделяющееся при сжатии воздуха в компрессоре, трении деталей механизма движения и работе электропривода, отводится с помощью охлаждающей воды. Для исключения работы компрессорного агрегата при неисправностях в системе водяного охлаждения необходим контроль наличия потока и давления охлаждающей воды при помощи датчиков потока и давления.

Автоматизация операций пуска и останова компрессора. Основная проблема, которая здесь возникает, – это включение и отключение в заданной последовательности вспомогательных механизмов (задвижек и насосов систем водо- и маслоснабжения), задвижки разгрузки компрессора и двигателя компрессора. После подачи сигнала на пуск компрессора происходит включение систем водо- и маслоснабжения. Так как компрессор должен пускаться разгруженным, то электропривод открывает задвижку разгрузки компрессора.

Если по истечении заданного времени достигнуты требуемые давление масла и расход воды соответственно в системах масло- и водоснабжения, компрессор полностью разгружен и все контролируемые параметры находятся в допустимых пределах, то происходит пуск электродвигателя. Если хотя бы одно из условий не выполняется, то неисправный компрессор отключается.

Через определенное время, достаточное для прогрева компрессора, происходит его загрузка. Задвижка разгрузки компрессора закрывается. На этом пуск компрессора заканчивается. При подаче импульса на останов компрессора происходит его разгрузка. Открываются задвижка разгрузки, после чего электродвигатель отключается, а затем и системы водо- и маслоснабжения.

Автоматическое регулирование давления сжатого воздуха. Основной задачей регулирования режима работы компрессорных агрегатов и станций является поддержание в коллекторе компрессорной станции постоянного заданного давления сжатого воздуха путем изменения производительности компрессоров. Расход сжатого воздуха при этом может колебаться в широких пределах.

На рис.5.1 показана функциональная схема системы автоматического регулирования давления компрессорной станции, справедливая для любого способа регулирования.

Объектом управления является компрессорная станция, в состав которой могут входить несколько компрессорных агрегатов К1 – К3 со своими ресиверами РЕ1 – РЕ3. Сжатый воздух из ресиверов поступает в коллектор, откуда он распределяется по пневмосети к потребителям пневматической энергии.

Регулируемой величиной является давление сжатого воздуха Р в коллекторе, которое необходимо поддерживать постоянным с допустимой погрешностью. Возмущающим воздействием является расход воздуха Q, который зависит от числа и режимов работы приемников пневматической энергии.

 

 

Рис. 5.1. Функциональная схема системы автоматического регулирования давления компрессорной станции

 

Изменение расхода воздуха вызывает отклонение давления в коллекторе от заданного. Чтобы возможно точнее поддерживать заданное давление в коллекторе и полнее подавлять влияние расхода воздуха, система регулирования замыкается отрицательной обратной связью по регулируемой величине, которой является давление в коллекторе. В этом случае выходная величина Р при помощи датчика давления ДД преобразуется в электрический сигнал U_о.с и сравнивается в элементе сравнения ЭС с входной величиной U_p, пропорциональной заданному давлению Р_з.

На выходе ЭС получается рассогласование (ошибка)

,

где k_ос – коэффициент обратной связи по давлению.

Усилительно-преобразовательное устройство УПУ воспринимает электрический сигнал и воздействует на блок регулирования производительности БРП, который управляет исполнительными устройствами ИсУ каждого компрессора, входящего в состав компрессорной станции. Исполнительные устройства воздействуют на компрессоры таким образом, чтобы уничтожить или свести к допустимо малому значению рассогласование и тем самым компенсировать возмущающее воздействие Q и установить давление в коллекторе, близкое к заданному.

Принцип работы блока регулирования производительности БРП и вид исполнительного устройства ИсУ определяются способом регулирования производительности компрессоров.

В случае регулирования производительности изменением частоты вращения вала компрессора исполнительным устройством является привод компрессора. При постоянной частоте вращения вала компрессора производительность компрессорного агрегата может регулироваться изменением «мертвого» пространства путем подключения к цилиндру дополнительных ёмкостей с помощью электромагнитных вентилей. В этом случае исполнительными устройствами являются электромагнитные вентили.