Спосіб управління системою стиснення газу (варіанти) та пристрій для його здійснення (варіанти)

1. Способ управления системой сжатия газа, в котором используется по крайней мере два компрессора, по крайней мере один приводной двигатель и набор устройств, необходимых для варьирования режима работы упомянутых компрессоров, отличающийся тем, что включает операции определения помпажного параметра S, представляющего расстояние между рабочей точкой и линией настройки противопомпажного регулятора для каждого компрессора, задания значения S*, упомянутого помпажного параметра для каждого компрессора, управления режимом упомянутых компрессоров для поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами и/или их приводными двигателями, когда расстояние рабочих точек всех компрессоров от помпажа превосходит упомянутое выше заданное значение S* и управления режимом упомянутых компрессоров таким образом, что все компрессоры достигают их линий настройки противопомпажных регуляторов одновременно.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операция по определению помпажного параметра S включает операции построения линии настройки противопомпажного регулятора компрессора в двухмерном пространстве, определения функции f1(·), которая связывает значение абсциссы при помпаже с заранее заданным значением переменной, используемой в качестве ординаты и вычисления отношения функции f1(·) к значению абсциссы с использованием текущих значений переменных, используемых в качестве абсциссы и ординаты.

3. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве абсциссы используется приведенный расход Dр0/р, а в качестве ординаты используется отношение давлений Rc.

4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве абсциссы используется приведенный расход Dр0/р, а в качестве ординаты используется приведенный напор hr = (Rcs - 1)/s.

5. Способ по п. 2, отличающийся тем, что в качестве абсциссы используется перепад давления на расходомерном устройстве Dр0, а в качестве ординаты используется разность давлений после и до компрессора Dрc.

6. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами выполняют путем обеспечения равенства функций от отношения давлений Rc.

7. Способ по п. 6, отличающийся тем, что отношение давлений вычисляют путем выполнения операций приема сигнала по давлению во всасывании упомянутого компрессора, приема сигнала по давлению в нагнетании упомянутого компрессора, коррекции величин упомянутых давлений всасывания и нагнетания приведением их к абсолютной шкале и деления упомянутого откорректированного давления нагнетания на упомянутое откорректированное давление всасывания для вычисления отношения давлений.

8. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию по поддержанию заранее заданного соотношения между всеми компрессорами выполняют путем обеспечения равенства функций от мощности Р.

9. Способ по п. 8, отличающийся тем, что мощность определяют путем приема сигнала по мощности с помощью устройства измерения мощности и формирования сигнала по мощности, пропорционального мощности.

10. Способ по п. 8, отличающийся тем, что величину, пропорциональную мощности, вычисляют путем выполнения операций приема сигнала по величине, пропорциональной давлению всасывания рs, приема сигнала по величине, пропорциональной температуре всасывания Ts, приема сигнала по величине, пропорциональной давлению нагнетания pd, приема сигнала по величине, пропорциональной температуре нагнетания Тd, приема сигнала по величине, пропорциональной перепаду давления на устройстве для измерения расхода Dр0, вычисления величины:

построения первой величины путем перемножения величин, пропорциональных температуре, давлению и перепаду давлений, всех для всасывания либо нагнетания упомянутого компрессора, и извлечение квадратного корня из упомянутого произведения, вычисления отношения давлений Rc путем деления упомянутого давления нагнетания на упомянутое давление всасывания, вычисления приведенного напора hr путем возведения упомянутого отношения давлений в степень, равную упомянутой величине s, вычитания единицы и деления разности на упомянутую величину s и умножения упомянутой первой величины на упомянутый приведенный напор.

11. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию по поддержанию заранее заданного соотношения между всеми приводными двигателями выполняют за счет распределения нагрузки по расстояниям от текущего режима упомянутых двигателей до ограничения.

12. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве упомянутого ограничения используют ограничение по температуре приводного газотурбинного двигателя.

13. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве упомянутого ограничения используют ограничение по максимальной скорости вращения упомянутого приводного двигателя.

14. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве упомянутого ограничения используют ограничение по минимальной скорости вращения упомянутого приводного двигателя.

15. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве упомянутого ограничения используют ограничение по максимальному вращающему моменту упомянутого приводного двигателя.

16. Способ по п. 11, отличающийся тем, что в качестве упомянутого ограничения используют ограничение по максимальной мощности упомянутого приводного двигателя.

17. Способ по п. 1, отличающийся тем, что операцию по поддержанию заранее заданного соотношения между всеми компрессорами обеспечивают равенством функций скорости вращения N.

18. Способ по п. 17, отличающийся тем, что скорость вращения определяют путем приема сигнала от устройства измерения скорости вращения и формирования сигнала по скорости вращения, пропорционального скорости вращения.

19. Способ управления системой сжатия газа, в котором используется, по крайней мере два компрессора, по крайней мере один приводной двигатель и набор устройств, необходимых для варьирования режима работы упомянутых компрессоров, вспомогательные средства перепуска газа и измерительные преобразователи, отличающийся тем, что включает операции определения помпажного параметра S, представляющего расстояние между рабочей точкой и линией настройки противопомпажного регулятора для каждого компрессора, вычисления значения S для каждого компрессора на основании сигналов от упомянутых измерительных преобразователей, определения максимального значения Smax из всех значений S для всех компрессоров, задания значения S* упомянутого помпажного параметра для каждого компрессора, задания значения Sd упомянутого помпажного параметра близко или ближе к помпажу, чем значение S* для каждого компрессора, построения для каждого компрессора функции f2(·) рабочего параметра компрессора, выбранного из группы, включающей отношение давлений Rc, мощность Р и скорость вращения N, и являющегося одним и тем же для всех компрессоров, вычисления значения выбранного рабочего параметра для каждого компрессора, вычисления значения коэффициента масштабирования х, (0£х£1), вычисления величины, представляющей собой функцию состояния упомянутых вспомогательных средств перепуска газа fv(v), вычисления значения параметра распределения нагрузки

B=(1-x)f2(Rc)+x[1-b(1-S)][1+fv(v)],

для каждого компрессора, где вместо Rc могут быть также мощность Р и скорость вращения N, определения значения уставки для упомянутого параметра распределения нагрузки для каждого компрессора и управления режимом работы упомянутых компрессоров для обеспечения равенства упомянутых параметров распределения нагрузки упомянутой уставке для каждого компрессора.

20. Способ по п. 19, отличающийся тем, что упомянутый коэффициент масштабирования вычисляют в следующем виде:

21. Способ по п. 19, отличающийся тем, что переменная v, которую используют в качестве задания положения вспомогательных средств перепуска газа, является выходным сигналом (OUT), получаемым от противопомпажного регулятора и предназначенным для воздействия на вспомогательные средства перепуска газа.

22. Способ по п. 19, отличающийся тем, что упомянутая функция fv(·) является также функцией отношения давлений Rc после и до компрессора.

23. Способ по п. 19, отличающийся тем, что упомянутая функция fv(·) является также функцией величины массового расхода  через упомянутые вспомогательные средства перепуска газа.

24. Способ по п. 23, отличающийся тем, что вычисление величины, пропорциональной упомянутой величине массового расхода , через вспомогательные средства перепуска газа включает операции построения функции от задания положения вспомогательных средств перепуска газа f5(OUT), для представления коэффициента расхода Сv, через вспомогательные средства для перепуска газа, построения функции отношения давления до и после вспомогательных средств перепуска газа в соответствии с методикой ISA (Instrument Society of America) или изготовителя вспомогательных средств перепуска газа, вычисления первого произведения путем умножения упомянутой функции от упомянутого задания на упомянутую функцию от отношения давлений, вычисления второго произведения путем умножения упомянутого первого произведения на абсолютное давление р1 на входе упомянутых вспомогательных средств перепуска газа и деление упомянутого второго произведения на квадратный корень из абсолютной температуры Т1 на упомянутом входе в упомянутые вспомогательные средства перепуска газа.

25. Способ по п. 24, отличающийся тем, что функцию от отношения давлений до и после вспомогательных средств перепуска газа вычисляют в следующем виде:

26. Способ по п. 24, отличающийся тем, что абсолютное давление p1 предполагается постоянным.

27. Способ по п. 24, отличающийся тем, что абсолютная температура Т1 предполагается постоянной.

28. Способ по п. 23, отличающийся тем, что вычисление величины, пропорциональной величине упомянутого массового расхода , через вспомогательные средства перепуска газа включает операции приема сигнала по перепаду давления на устройстве для измерения расхода, приема сигнала по давлению вблизи от упомянутого устройства для измерения расхода, приема сигнала по температуре вблизи от упомянутого устройства для измерения расхода, вычисления произведения путем умножения величины упомянутого перепада давления на упомянутое давление и деления упомянутого произведения на величину упомянутой температуры и извлечения квадратного корня из полученного числа.

29. Устройство для управления системой сжатия газа, включающей, по крайней мере два компрессора, по крайней мере один приводной двигатель и набор устройств для варьирования режима работы упомянутых компрессоров, отличающееся тем, что содержит средства для определения помпажного параметра S, представляющего расстояние между рабочей точкой и линией настройки противопомпажного регулятора для каждого компрессора, средства для определения значения S* упомянутого помпажного параметра для каждого компрессора, средства для управления режимом работы упомянутых компрессоровдля поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами и/или приводными двигателями, когда рабочие точки всех компрессоров находятся дальше от помпажа, чем упомянутое заданное значение S* и средства для управления режимом работы упомянутых компрессоров таким образом, что все компрессоры достигают их линий настройки противопомпажных регуляторов одновременно.

30. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что средства для определения помпажного параметра S включают средства построения линии настройки противопомпажного регулятора компрессора в двухмерном пространстве, средства для определения функции f1(·), которая сопоставляет значение абсциссы при помпаже с заранее заданным значением переменной, используемой в качестве ординаты и средства для вычисления отношения f1(·) к величине абсциссы с использованием действительных значений переменных, используемых в качестве абсциссы и ординаты.

31. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что переменная, используемая в качестве абсциссы, представляет собой приведенный расход Dр0/р, а переменная, используемая в качестве ординаты, представляет собой отношение давлений Rc.

32. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что переменная, используемая в качестве абсциссы, представляет собой приведенный расход Dр0/р, а переменная, используемая в качестве ординаты, представляет собой приведенный напор hr = (Rcs - 1)/s.

33. Устройство по п. 30, отличающееся тем, что переменная, используемая в качестве абсциссы, представляет собой перепад давления на устройстве для измерения расхода Dр0, а переменная, используемая в качестве ординаты, представляет собой разность давлений после и до компрессора Dрc.

34. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что средствами для поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами служат средства для обеспечения равенства функций отношения давлений Rc.

35. Устройство по п. 34, отличающееся тем, что отношение давлений вычисляется с использованием средств для приема сигнала по давлению во всасывании упомянутого компрессора, средств для приема сигнала по давлению в нагнетании упомянутого компрессора, средств корректировки величин упомянутых давлений всасывания и нагнетания для перевода их на абсолютную шкалу давлений и средств для деления упомянутого откорректированного давления нагнетания на упомянутое откорректированное давление всасывания для вычисления отношения давлений.

36. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что средствами поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами служат средства для обеспечения равенства функций от мощности Р.

37. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что мощность определяют путем приема сигнала по мощности с помощью устройства для измерения мощности и формирования сигнала по мощности, пропорционального мощности.

38. Устройство по п. 36, отличающееся тем, что величину, пропорциональную мощности, вычисляют с использованием средств для приема сигнала по величине, пропорциональной давлению на всасывании ps, средств для приема сигнала по величине, пропорциональной температуре на всасывании Ts, средств для приема сигнала по величине, пропорциональной давлению в нагнетании рd, средств для приема сигнала по величине, пропорциональной температуре в нагнетании Td, средств для приема сигнала по величине, пропорциональной перепаду давления на устройстве для измерения расхода Dр0, средств для вычисления величины s, где

средств для построения величины, пропорциональной величине массового расхода , путем перемножения величин, пропорциональных температуре, давлению и перепаду давлений, всех в одном месте: во всасывании или в нагнетании упомянутого компрессора, и извлечение квадратного корня из упомянутого произведения, средств для вычисления отношения давлений Rc путем деления упомянутого давления нагнетания на упомянутое давление всасывания, средств для вычисления приведенного напора hr путем возведения упомянутого отношения давлений в степень, равную упомянутой величине s, вычитания единицы и деления разности на упомянутую величину s и средств для умножения упомянутой первой величины на упомянутый приведенный напор.

39. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что средствами для поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами служат средства распределения нагрузки по упомянутым расстояниям от рабочей точки приводного двигателя до ограничения.

40. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что упомянутое ограничение представляет собой ограничение по температуре приводного газотурбинного двигателя.

41. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что упомянутое ограничение представляет собой ограничение по максимальной скорости вращения упомянутого приводного двигателя.

42. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что упомянутое ограничение представляет собой ограничение по минимальной скорости вращения упомянутого приводного двигателя.

43. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что упомянутое ограничение представляет собой ограничение по крутящему моменту упомянутого приводного двигателя.

44. Устройство по п. 39, отличающееся тем, что упомянутое ограничение представляет собой ограничение по мощности упомянутого приводного двигателя.

45. Устройство по п. 29, отличающееся тем, что средства для поддержания заранее заданного соотношения между всеми компрессорами представляют собой средства обеспечения равенства функций скорости вращения N.

46. Устройство по п. 45, отличающееся тем, что скорость вращения определяется путем приема сигнала по скорости вращения с помощью устройства для измерения скорости вращения и формирования сигнала по скорости вращения, пропорционального скорости вращения.

47. Устройство для управления системой сжатия газа, включающей, по крайней мере два компрессора, по крайней мере один приводной двигатель, набор устройств для варьирования режима работы упомянутых компрессоров, вспомогательные средства перепуска газа и измерительные преобразователи, отличающееся тем, что включает средства для определения помпажного параметра S, представляющего расстояние между рабочей точкой и линией настройки противопомпажного регулятора для каждого компрессора, средства для вычисления значения S для каждого компрессора на основе сигналов от упомянутых измерительных преобразователей, средства для определения максимального значения Smax из всех значений S для всех компрессоров, средства для определения значения S* упомянутого помпажного параметра для каждого компрессора, средства для определения значения Sd упомянутого помпажного параметра близко или ближе, чем S* к границе помпажа для каждого компрессора, средства построения для каждого компрессора функции f2(·) рабочего параметра компрессора, выбранного из группы, включающей отношение давлений Rc, мощность Р и скорость вращения N, и являющегося одним и тем же для всех компрессоров, средства вычисления значения выбранного рабочего параметра для каждого компрессора, средства для вычисления коэффициента масштабирования х, (0£х£1), средства для вычисления величины, являющейся функцией состояния упомянутых вспомогательных средств перепуска газа fv(v), средства для вычисления значения параметра распределения нагрузки,

B=(1-x)f2(Rc)+x[1-b(1-S)][1+fv(v)],

для каждого компрессора, где вместо Rc могут быть мощность Р и скорость вращения N, средства для определения значения уставки для упомянутого параметра распределения нагрузки для каждого компрессора и средства для управления режимом работы упомянутых компрессоров для обеспечения равенства упомянутых параметров распределения нагрузки упомянутой уставке для каждого компрессора.

48. Устройство по п. 47, отличающееся тем, что упомянутый коэффициент масштабирования вычисляют в виде:

49. Устройство по п. 47, отличающееся тем, что переменная v, которая используется в качестве задания положения вспомогательных средств перепуска газа, является выходным сигналом (OUT), получаемым от противопомпажного регулятора и предназначенным для воздействия на вспомогательные средства перепуска газа.

50. Устройство по п. 47, отличающееся тем, что упомянутая функция fv(·) является также функцией отношения давлений Rc после и до компрессора.

51. Устройство по п. 47, отличающееся тем, что упомянутая функция fv(·) является функцией массового расхода  через упомянутые вспомогательные средства перепуска газа.

52. Устройство по п. 51, отличающееся тем, что средства для вычисления величины, пропорциональной упомянутому массовому расходу , через упомянутые вспомогательные средства перепуска газа, включают средства построения функции задания положения вспомогательных средств перепуска газа, f5(OUT) для представления коэффициента расхода Сv вспомогательных средств перепуска газа, средства построения функции отношения давлений до и после вспомогательных средств перепуска газа, в соответствии с методикой ISA (Instrument Society of America) или изготовителя средств перепуска газа, средства вычисления первого произведения путем умножения упомянутой функции задания на упомянутую функцию отношения давлений, средства вычисления второго произведения умножением упомянутого первого произведения на абсолютное давление р1 на входе в упомянутые вспомогательные средства перепуска газа и средства деления упомянутого второго произведения на квадратный корень из абсолютной температуры Т1 на упомянутом входе в упомянутые вспомогательные средства перепуска газа.

53. Устройство по п. 52, отличающееся тем, что функцию отношения давлений до и после клапана вычисляют в виде:

54. Устройство по п. 52, отличающееся тем, что абсолютное давление p1 предполагается постоянным.

55. Устройство по п. 52, отличающееся тем, что абсолютная температура Т1 предполагается постоянной.

56. Устройство по п. 51, отличающееся тем, что средства вычисления величины, пропорциональной упомянутому массовому расходу  через упомянутые вспомогательные средства перепуска газа, включают средства для приема сигнала по перепаду давления на устройстве для измерения расхода, средства для приема сигнала по давлению поблизости от упомянутого устройства для измерения расхода, средства для приема сигнала по температуре поблизости от упомянутого устройства для измерения расхода, средства для вычисления произведения умножением величины упомянутого перепада давления на упомянутое давление и средства деления упомянутого произведения на упомянутую температуру и извлечения квадратного корня из полученного числа.