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 контроля за процессом охлаждения газа, и стабилизации его температуры на необходимом уровне, что приводит к строгому соблюдению условий технологического процесса. 1 с.п. ф-лы, 1 илл.

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.

Известно изобретение по патенту РФ 2330993, F04D 27/00 (опубл. 10.08.2008), которое является прототипом данной полезной модели, в котором управление скоростью потока охлаждающего воздуха, создаваемого вентилятором аппарата воздушного охлаждения (АВО) газа, производится с помощью асинхронного электродвигателя (АД) с короткозамкнутым ротором, питаемого от преобразователя частоты (ПЧ) в зависимости от сигнала, поступающего с датчика температуры охлажденного газа. Однако данная система не обеспечивает четкого автоматического задания скорости вращения вентилятора АВО газа и экономии электроэнергии в условиях непрерывного случайного воздействия нескольких возмущений. Следовательно, не всегда соблюдаются параметры процесса.

Задача полезной модели - автоматизация процесса охлаждения газа до искомой стабильной температуры в условиях действия различных случайных возмущений средствами инвариантной системы управления частотно-регулируемого асинхронного электропривода вентилятора АВО газа.

Техническим результатом использования системы управления аппаратами воздушного охлаждения является строгое соблюдение параметров основного технологического процесса, в частности, температуры охлажденного газа, что позволяет повысить производительность и надежность газопровода.

Указанный результат достигается тем, что в систему управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащую аппарат воздушного охлаждения, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик температуры охлажденного газа, введены датчики измерения внешних воздействий: температуры и влажности воздуха, подачи и температуры газа, блок расчета необходимой скорости вращения вентилятора с законом управления U/f² =const, 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,

где U- питающее напряжение статорных обмоток АД;

f - частота питающего напряжения.

Датчики внешних воздействий и предлагаемая схема обеспечивает учет параметров внешних воздействий, что в прототипе не учитывалось.

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; ПИ-регулятор 3 скорости вращения электропривода вентилятора _ф; электропривод 4 вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором (ПЧ-АД) с законом управления U/f²=const; датчик 6 температуры охлажденного газа t_o°; аппарат 5 воздушного охлаждения (АВО) газа, в который входит вентилятор и теплообменный аппарат; сумматор 7. Выходы датчиков 1 внешних воздействий соединены с входами блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора, его выход с первым входом сумматора 7, второй вход которого соединен с выходом датчика 6 температуры, вход которого соединен с выходом аппарата 5 воздушного охлаждения, вход которого соединен с выходом электропривода 4 вентилятора, который, в свою очередь, соединен с выходом сумматора 7 через ПИ-регулятор 3 скорости вращения вентилятора.

Система работает следующим образом

Объектом управления для системы автоматического управления (САУ) АВО является теплообменный аппарат 5. На вход теплообменного аппарата 5 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/f²const.

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 tзaд. Сигнал с выхода блока 2 расчета необходимой скорости вращения вентилятора поступает на сумматор 7, где корректируется сигналом с датчика 6 температуры. Сигнал с сумматора поступает на ПИ-регулятор 3, на выходе которого формируется сигнал Uзад пропорциональный требуемой скорости вращения асинхронного двигателя. Вентилятор, вращаемый асинхронным двигателем 4, создает нужный поток воздуха. Температура газа в теплообменном аппарате 5 устанавливается на уровне заданной to.

Система управления аппаратами воздушного охлаждения, содержащая аппарат воздушного охлаждения, электропривод вентилятора по системе преобразователь частоты - асинхронный двигатель с короткозамкнутым ротором, датчик температуры охлажденного газа, отличающаяся тем, что в систему введены 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.