Система управления аппаратами воздушного охлаждения

Полезная модель относится к вентиляторным установкам переменной производительности и может быть использована в системах транспортировки газа и энергетических установках, где требуется охлаждение продуктов с помощью теплообменных аппаратов воздухом для поддержания требуемой температуры охлаждаемой среды. Система включает в себя электропривод по схеме преобразователь частоты - асинхронный двигатель, систему управления ПЧ и систему датчиков. Система автоматического регулирования реализует управление частотным электроприводом по возмущению, вычисляя необходимую для компенсации внешних воздействий величину сигнала управления, и по отклонению, вводя коррекцию температуры по сигналу обратной связи. Технический эффект состоит в автоматизации безопасного пуска вентилятора, контроля за процессом охлаждения газа, и стабилизации его температуры на необходимом уровне, что приводит к строгому соблюдению условий технологического процесса. 1 ил.

Полезная модель «Система управления аппаратами воздушного охлаждения» относится к электротехнике и может быть использована на промышленных предприятиях, где для охлаждения газообразных продуктов и жидкостей используются аппараты воздушного охлаждения (АВО) с вентиляторными установками, например, на компрессорных станциях магистрального транспорта газа в технологических процессах подготовки газа.

При охлаждении компримированного газа с помощью аппаратов воздушного охлаждения на температуру охлажденного газа большое влияние оказывают технологические и метеорологические факторы (температура и влажность воздуха, атмосферное давление, интенсивность ветра, осадков и др.), которые носят случайный характер. В связи с этим величина температуры охлажденного газа значительно меняется, ухудшая надежность изоляции трубопровода и производительность магистрального транспорта газа.

Известна полезная модель по патенту РФ 91605 (БИ 5 от 20.02.2010, F04D 27/00), которая является прототипом данной полезной модели, и где описывается система инвариантного управления вентиляторами АВО газа. В системе содержится аппарат воздушного охлаждения, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик температуры охлажденного газа, датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения вентилятора, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения вентилятора, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика температуры охлажденного газа, вход которого соединен с выходом аппарата воздушного охлаждения, вход которого соединен с выходом электропривода вентилятора, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения вентилятора.

Однако данная система не обеспечивает режим надежного и безопасного запуска вентилятора АВО газа, имеющего большие маховые массы и механическую инерционность лопастей.

Решаемая задача - повышение надежности работы электропривода вентилятора АВО газа. Технический результат - автоматизация процесса плавного пуска вентилятора от задатчика интенсивности до заданной скорости вращения в условиях скачкообразных возмущающих воздействий.

Этот технический результат достигается тем, что в системе управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащей аппарат воздушного охлаждения, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик температуры охлажденного газа, датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения вентилятора, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения вентилятора, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика температуры охлажденного газа, вход которого соединен с выходом аппарата воздушного охлаждения, вход которого соединен с выходом электропривода вентилятора, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения вентилятора, введен задатчик интенсивности, вход которого соединен с выходом блока расчета необходимой скорости, а выход - с первым входом сумматора.

Смысл использования задатчика интенсивности в системе управления электроприводом вентилятора АВО газа состоит в формировании линейной зависимости изменения управляющего воздействия, обеспечивающей надежный пуск вентилятора с большими инерционными массами.

Система инвариантного управления аппаратами воздушного охлаждения приведена на чертеже. Она содержит следующие блоки: датчики измерения внешних воздействий 1 (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа); блок 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора _зад; задатчик интенсивности 3; ПИ-регулятор 4 скорости вращения электропривода вентилятора _ф; электропривод 5 вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (ПЧ-АД) с законом управления U/f²=const (U - питающее напряжение статорных обмоток АД, f - частота питающего напряжения); датчик 7 температуры охлажденного газа на выходе t°_вых ; аппарат 6 воздушного охлаждения (АВО) газа, в который входит вентилятор и теплообменный аппарат; сумматор 8. Выходы датчиков 1 внешних воздействий соединены с входами блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора, его выход через задатчик интенсивности 3 - с первым входом сумматора 8, второй вход которого соединен с выходом датчика 7 температуры, вход которого соединен с выходом аппарата 6 воздушного охлаждения, вход которого соединен с выходом электропривода 5 вентилятора, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора 8 через ПИ-регулятор 4 скорости вращения вентилятора.

Система работает следующим образом.

Объектом управления для системы автоматического управления (САУ) АВО является теплообменный аппарат 6, на вход которого подводится охлаждаемая среда (газ). Охлаждение производится воздухом, который нагнетает вентилятор. Вращение вентилятора обеспечивает асинхронный двигатель с устройством изменения его частоты вращения с законом управления U/f²=const. На вход блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора поступают сигналы о величине возмущающих воздействий с датчиков 1 измерения внешних воздействий и сигнал задания температуры t°_зад . Сигнал с выхода блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора через задатчик интенсивности 3 поступает на сумматор 8, где корректируется сигналом с датчика 7 температуры. Сигнал с сумматора поступает на ПИ-регулятор 4, на выходе которого формируется сигнал U_зад пропорциональный требуемой скорости вращения асинхронного двигателя. Вентилятор, вращаемый асинхронным двигателем 5, создает нужный поток воздуха, и температура газа в теплообменном аппарате 6 устанавливается на уровне выходной t°_вых .

Система управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащая аппарат воздушного охлаждения, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик температуры охлажденного газа, датчики измерения внешних воздействий (температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа), блок расчета необходимой скорости вращения вентилятора, при этом выходы датчиков внешних воздействий соединены с входами блока расчета необходимой скорости вращения вентилятора, его выход с первым входом сумматора, второй вход которого соединен с выходом датчика температуры охлажденного газа, вход которого соединен с выходом аппарата воздушного охлаждения, вход которого соединен с выходом электропривода вентилятора, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора через ПИ-регулятор скорости вращения вентилятора, отличающаяся тем, что в систему введен задатчик интенсивности, вход которого соединен с выходом блока расчета необходимой скорости, а выход - с первым входом сумматора.