EP3167197A1 - Verfahren zur druck- und temperaturreglung eines fluids in einer serie von kryogenen verdichtern - Google Patents

Verfahren zur druck- und temperaturreglung eines fluids in einer serie von kryogenen verdichtern

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EP3167197A1
EP3167197A1 EP15733630.6A EP15733630A EP3167197A1 EP 3167197 A1 EP3167197 A1 EP 3167197A1 EP 15733630 A EP15733630 A EP 15733630A EP 3167197 A1 EP3167197 A1 EP 3167197A1
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    • F25B2700/2115—Temperatures of a compressor or the drive means therefor
    • F25B2700/21151—Temperatures of a compressor or the drive means therefor at the suction side of the compressor

Definitions

  • the invention relates to a method for controlling the pressure and temperature of a fluid, in particular helium, in particular when starting up a cryogenic cooling system, or during the cooling process (cool-down) in a series of cryogenic compressors according to claim 1.
  • compressors Radial or turbo compressors (hereafter referred to as compressors) in series are used to overcome or create large pressure differences (of the order of 1 bar).
  • Such compressors are known from the prior art and usually have a shaft with at least one impeller (compressor wheel) or directly connected to the shaft blades, with which the fluid is compressed during rotation of the shaft.
  • the speed of the compressor means the number of complete rotations (360 °) of the shaft about the shaft axis per unit of time.
  • Compressor such as Turbo compressors, are divided in particular in radial and axial compressors. In the radial compressor, the fluid flows axially to the shaft and is deflected in the radial direction to the outside. In the case of the axial compressor, on the other hand, the fluid to be compressed flows through the compressor in a direction parallel to the shaft.
  • the inlet pressure of the fluid to a first compressor that is, the pressure at an input of the most upstream compressor of the series, regulated.
  • the entry states are also established at the respective inlet of the other compressor arranged downstream of the first compressor.
  • An entry condition is determined by the pressure and the temperature at the inlet of the respective compressor.
  • the respective entry state on a compressor corresponds in each case to the state of the fluid at the outlet of the preceding compressor.
  • a change in the speed of one compressor always also influences the entry states of the fluid of the other compressors of the series.
  • cryogenic systems ie cooling systems designed for very low temperatures (1.5K-100K), in particular for temperatures between 1, 5K and 2.2K, the regulation of the inlet pressure is the desired
  • Compaction process in the series increases the pressure at the outlet of the series and the temperature of the fluid flowing through the compressor (polytropic compression process).
  • reduced variables such as the reduced mass flow through the compressor or the reduced speed for the compressor in the control.
  • Mass flow or the speed of the compressor the temperature, the pressure and the design values (or design points) of the compressors.
  • the design values are the operating conditions of a compressor where the compressor operates with the greatest efficiency (most economically).
  • Compressors have design values such as speed, temperature and pressure over the particular one
  • Compressor on The goal is to operate the compressors of the series close to their design points.
  • Plant is made by commissioning the compressor series. In particular, it serves to further lower the temperature above the fluid (pump-down).
  • Flow through the compressor series for example, three to four compressors is in the range of about 4K to 23K.
  • Compressor series arranged heat exchanger for cooling a parallel Mass flow is used, for example, designed for 23K. However, if this heat exchanger for a long time from the 4K cold mass flow from the
  • the cause of the high speeds is on the one hand the low preset target pressure and on the other hand the comparatively high temperatures at the compressors. In this area, it comes in the worst case
  • the reduced speed with, i.e., an increase in the temperature at the compressor causes an increase in the reduced speed. It would therefore be
  • the priority value is set equal to the smaller of the two said values
  • Compressor series is used. For example, if the priority value is the
  • Proportional value corresponds, then the priority of the control on the pressure control (ie in particular the pump-down), since the proportional value in particular reflects the pressure difference as a control value. If the priority value corresponds to the smallest speed index, then the priority of the control lies in particular on the Regulation of inlet temperature at the first compressor. In this scheme, the speeds of the compressor should not increase.
  • the respective inlet temperature is detected, in particular at the input of each compressor of the series.
  • the pump-down process can take place parallel to the cool-down.
  • the temperature no longer drops as soon as the cooling-down process is ended.
  • the temperature of the fluid at the outlet is already regulated in a temperature range, the downstream components, such as
  • Another advantage is that overspeeds are avoided in all compressors, since in particular a reduction in the inlet temperature pulls lower speeds. Moreover, it is advantageous in the method according to the invention that the pump-down process without interruption, which would be necessary for example due to excessive speeds of the compressors, can take place.
  • the speed index for each compressor the ratio (quotient) from the difference of the maximum speed n i, max ur
  • the priority value influences the control such that, if the smallest speed index of all compressors is smaller than the proportional value, the actual inlet temperature is lowered, in particular by stepwise or continuous lowering of the determined target inlet temperature, until the proportional value is smaller than the smallest speed index is, and that in particular the actual speed of the respective compressor is not increased as long as the smallest speed index is smaller than the proportional value.
  • the proportional value is used in particular for controlling the actual input pressure.
  • Compressor determined from a reduced actual speed and the target speed of each compressor from a reduced target speed, wherein the reduced actual speed is determined from the actual speed and an actual temperature at the input of the respective compressor, and wherein the reduced Target speed is determined from the setpoint speed and the actual temperature at the input of the respective compressor.
  • an integral value is determined from the priority value, the integral value being used in particular for determining the reduced setpoint rotational speed.
  • the integral value is in particular from the
  • Proportional value prop or in general the priority value to the integral value mt t n + 1 together.
  • an actual total pressure ratio is determined, wherein the actual total pressure ratio is the quotient of an actual outlet pressure, which corresponds to the pressure at an output of the farthest downstream compressor corresponds, and the actual inlet pressure of the first compressor is the same.
  • a capacitance factor is determined from the actual total pressure ratio and a proportional integral value determined from the priority value and the integral value, wherein the reduced target rotational speed for each compressor is determined as a function value of a control function assigned to the respective compressor in particular assigns a reduced desired speed to each pair of values of capacity factor and model total pressure ratio, which is determined in particular from the actual total pressure ratio.
  • Fig. 1 is a schematic representation of the method according to the invention.
  • FIG. 1 schematically shows a process circuit diagram with which the method according to the invention can be carried out.
  • Four compressors V ⁇ V 2 , V 3 , V 4 are arranged in series, and have on their suction side each an inlet pressure p is , pi. p 2 , p 3 and a temperature at its input T is , ⁇ , T 2 , T 3 on.
  • Upstream of the first compressor Vi of the series, is an inlet for cool fluid having a temperature T C0
  • dbO x for example, 200K, 100K, 50K, 20K and / or K
  • each compressor V ⁇ , V 2 , V 3 , V 4 the temperature T is detected, Ti, T 2 , T 3 at its input.
  • T ist the actual inlet temperature
  • p ist Pi, p 2 , p 3 at the input of the respective compressor Vi, V 2 , V 3 , V detected.
  • an actual total pressure ratio n is calculated, which is used to determine the reduced rotational speeds ⁇ - ⁇ red , n 2 SO II , red , n 3 so n red , n 4 soii , red the compressor V 1 t V 2 , V 3 , V 4 is used:
  • a capacity factor X can be determined, which is the same for all compressors i, V 2 , V 3 , V. With this capacity factor X is for each compressor V ⁇ V 2 , V 3 , V 4 via the respective compressor Vi, V 2 , V 3 , V 4 associated control function F, the For example, in the form of a table or a polynomial precalculated for each compressor, the respective reduced target speed n- ⁇ soN! ed , n 2 so n , red, n 3 S oii, red, n 4 so ,, red , determined so that the compressors Vi, V 2 , V 3 , V 4 of the series possible
  • an upper and lower limit int max and int mln of the integral value int is determined by X max and X min, and by the natural value
  • the capacity factor X is calculated from the difference of the proportional integral value PI and the natural logarithm of the actual total pressure ratio n ist . Otherwise, the proportional integral value PI will be the sum of the natural logarithm of the design total pressure ratio n DeS ign ur
  • d is limited to the maximum value of the capacity factor X max, in particular for calculating the capacity factor X, that is to say:
  • a model total pressure ratio n model is determined, which is then passed to the control function F for determining the reduced nominal rotational speeds ⁇ ⁇ ⁇ soii, red, n 2 soii, red, n 3 S oii, red, n s oii, red is handed over.
  • the model total pressure ratio ⁇ Modei is equal to the actual total pressure ratio n is when the determined
  • Capacity factor X between the minimum and maximum value X m i n , Xmax. If the capacity factor X is outside this value range, then the model total pressure ratio n model is modified via a saturation function SF.
  • the capacity factor X is limited to its minimum or maximum value X min , X max and then forwarded, in particular together with the model total pressure ratio n model , to the control function F, which from these arguments the reduced target speed SO ii i red , n 2 S oii, red, n 3 s oii, red, n 4 so n, red determined for the respective compressor V ⁇ V 2 , V 3 , V 4 .
  • the saturation function SF can for values of the capacity factor X, which are not between the minimum and the maximum value X min , X max , for example, by
  • This modification of the model total pressure ratio n model ensures that in operating conditions in which the capacity factor X is in saturation, the regulation still has an influence on the compressors V 1, V 2 , V 3 , V 4 , since then instead of the Capacity factor X is the model total pressure ratio n model is changed, whereby the control function F reduced target speeds rii SO . red, n 2 S oi !, red, n 3 S oii, red, n 4 S oii, red can call, which lead out of these operating conditions.
  • the reduced desired rotational speeds n, so M> red , n 2 s oii, red, ⁇ 3 50 , red, n 4 s oii, red can for each compressor V ⁇ V 2 , V 3 , V 4 in particular in a table ( look-up table).
  • this table can be constructed by model calculations using Eulerian Turbomachine equations.
  • Capacity factor X and the model total pressure ratio n Model in particular, a software for reading the reduced target speeds soNi re d, n 2 soii, red, n 3 S oii, red, n 4 soii, red n red 3us the table are used.
  • Values of the capacity factor X that are not listed in the table are determined by interpolation.
  • the capacity factor X is selected as a function of the model total pressure ratio n Model and the reduced rotational speeds ⁇ soNi red , n 2 s oii, red, n 3 soii, ed, n 4 soii, red n red so that the control of the Control function F, the actual inlet pressure p is equal to the desired inlet pressure p so n.
  • the smallest speed index D is now compared with the proportional value prop.
  • the smaller of the two values is allocated to the priority value PW, which is then (for the determination of other control values, such as the reduced target speed n 1 such n, re d, n 2 S oii, red, r soii, red, n 4 30 ⁇ , re d- in particular with the help of the capacity factor or the target inlet temperature T so n) is used. That is, if a compressor V, already very high speeds n, has its speed index D, almost or equal to zero.
  • the control of the plant is prioritized so that cold fluid upstream of the inlet of the first compressor V
  • the rotational speeds n, the compressor V are also reduced, so that the rotational speed index D, of this compressor V, again increases - and in particular until the proportional value prop is lower.
  • a temperature control unit TE determines the target inlet temperature T S0
  • the target inlet temperature T so n is set to 90% of the measured actual inlet temperature T jst .
  • the downgrading to this value is realized, for example, by a ramp function. If during the downgrading of the target inlet temperature T as the speed indices "still
  • Control priority a new downgrade of the target inlet temperature T so n to 90% of the last measured actual inlet temperature T is executed. At each downgrading of the set inlet temperature T soN to 90% of the measured actual Inlet temperature T is is checked whether the determined target inlet temperature T so n is greater than a design temperature at the inlet of the compressor series. If the design temperature is 4K and the temperature setpoint is 3.8K, the value is limited to 4K.
  • the corresponding amount of cold fluid upstream of the inlet of the first compressor Vi is acted upon by the warm fluid, so that by mixing the two differently warm fluids, the fluid has a mixing temperature which is smaller than the previously measured - inlet temperature T is is.
  • PW the fluid at the inlet of the first compressor is not acted upon or supplied with only a small amount of cold fluid, since the compressors V ⁇ V 2 , V 3 , V 4 of the series are not already running at too high rotational speeds n.
  • Priority value PW makes the calculation of the target inlet temperature T so n are affected - for example, so that a smoothing or a certain slope of a temperature ramp for T so n is achieved.
  • reduced values are used to control the system and in particular the compressors V ⁇ V 2 , V 3 , V.
  • the reduced speed n ir red of a compressor V is calculated from the following formula:
  • n the rotational speed of the compressor (target or actual speed), n, re d the reduced speed (target or actual rotational speed) of the compressor V ,, n, design, the design or design speed of the compressor V h T M is the temperature at the entrance of the compressor
  • Pist TD, esign where rh red is the reduced mass flow through the compressor, rh is [ the instantaneous mass flow, rh design designates the mass flow for which the particular compressor is designed, p d eS i gn represents the design pressure at the respective compressor, T design the design temperature and p is the actual inlet pressure at the respective compressor.
  • Pist is the inlet pressure at the first compressor

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Abstract

Verfahren zur Druck- und Temperaturregelung eines Fluids, insbesondere Helium in einer Serie von kryogenen Verdichtern, umfassend die Schritte: Erfassen einer Ist-Drehzahl für jeden Verdichter (V1, V2, V3, V4), Erfassen eines Ist-Eintrittsdrucks (pist), sowie einer Ist-Eintrittstemperatur (Tist) am Eingang des am weitesten stromauf angeordneten, ersten Verdichters (V1) der Serie, Bereitstellen einer Maximaldrehzahl (ni, max) für jeden Verdichter (V1, V2, V3, V4) der Serie, sowie eines Soll-Eintrittsdrucks (psoll) für den ersten Verdichter (V1) der Serie, Bestimmung eines Drehzahlindex (Di) für jeden Verdichter (V1, V2, V3, V4) aus der Maximaldrehzahl (ni, max) und der Ist-Drehzahl (ni) jedes Verdichters (V1, V2, V3, V4), Bestimmung eines Proportionalwertes (prop) aus der Abweichung des Ist- vom Soll-Eintrittsdruck (pist, psoll), Bestimmung eines Prioritätswertes (PW) aus dem kleineren von beiden Werten: Proportionalwert (prop) und dem kleinsten Drehzahlindex (Di) aller Verdichter (V1, V2, V3, V4) der Serie, Ermitteln einer Soll-Eintrittstemperatur (Tsoll) für den ersten Verdichter (V1) der Serie und einer Soll-Drehzahl (n1 soll, n2 soll, n3 soll, n4 soll) für jeden Verdichter (V1, V2, V3, V4), aus dem Prioritätswert, Bestimmung der Ist-Eintrittstemperatur (Tist) des ersten Verdichters (V1), auf die ermittelte Soll-Eintrittstemperatur (Tsoll), Bestimmung der Ist-Drehzahl (ni) für jeden Verdichter (V1, V2, V3, V4) auf die ermittelte Soll-Drehzahl (n1 soll, n2 soll, n3 soll, n4 soll).

Description

Verfahren zur Druck- und Temperaturreglung eines Fluids in einer Serie von kryoqenen
Verdichtern
Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Druck- und Temperaturregelung eines Fluids, insbesondere Helium, insbesondere beim Anfahren einer kryogenen Kühlanlage, oder beim Abkühlprozess (englisch: Cool-Down) in einer Serie von kryogenen Verdichtern gemäß Anspruch 1.
Radial- oder Turbo-Verdichter (im Folgenden Verdichter genannt) in Serie werden zur Überwindung oder zur Erzeugung von großen Druckdifferenzen (in der Größenordnung von 1 bar) eingesetzt.
Derartige Verdichter sind aus dem Stand der Technik bekannt und weisen in der Regel eine Welle mit mindestens einem Laufrad (Verdichterrad) bzw. direkt mit der Welle verbundenen Laufschaufeln auf, mit denen das Fluid beim Rotieren der Welle verdichtet wird. Im Rahmen der vorliegenden Erfindung wird dabei unter der Drehzahl des Verdichters die Anzahl der vollständigen Rotationen (360°) der Welle um die Wellenachse pro Zeiteinheit verstanden. Verdichter, wie z.B. Turboverdichter, unterteilen sich insbesondere in Radial- und Axialverdichter. Beim Radialverdichter strömt das Fluid axial zur Welle ein und wird in radialer Richtung nach außen abgelenkt. Beim Axialverdichter hingegen strömt das zu verdichtende Fluid in paralleler Richtung zur Welle durch den Verdichter.
Durch das Einstellen der Drehzahlen der Verdichter wird der Eintrittsdruck des Fluids an einem ersten Verdichter, also der Druck an einem Eingang des am weitesten stromauf angeordneten Verdichters der Serie, geregelt. Dadurch werden insbesondere auch die Eintrittszustände an den jeweiligen Eingang der anderen - stromab des ersten Verdichters angeordneten - Verdichter festgelegt. Ein Eintrittszustand ist durch den Druck und die Temperatur am Eingang des jeweiligen Verdichters bestimmt. Dabei entspricht der jeweilige Eintrittszustand an einem Verdichter jeweils dem Zustand des Fluids am Ausgang des vorangehenden Verdichters. Dadurch ergibt sich, dass eine Änderung der Drehzahl eines Verdichters immer auch die Eintrittszustände des Fluids der anderen Verdichter der Serie beeinflusst. Bei kryogenen Systemen, also bei Kühlanlagen, die für sehr niedrige Temperaturen (1.5K-100K), hier insbesondere für Temperaturen zwischen 1 ,5K und 2,2K ausgelegt sind, wird durch die Regelung des Eintrittsdrucks die gewünschte
Sättigungstemperatur für die kalte Flüssigkeit auf der Saugseite, also der Seite von der die Verdichter die Gasphase (Dampf) absaugen, erreicht. Bei dem
Verdichtungsprozess in der Serie (aber auch bei einem einzelnen Verdichter) wird der Druck am Ausgang der Serie sowie die Temperatur des durch die Verdichter strömenden Fluids erhöht (polytroper Verdichtungsprozess). Um den Einfluss von Betriebspunktschwankungen zu glätten, verwendet man sogenannte reduzierte Größen, wie beispielsweise den reduzierten Massenstrom durch den Verdichter oder die reduzierte Drehzahl für den Verdichter bei der Regelung. Zur Berechnung dieser reduzierten Größen benötigt man die Größe an sich (also beispielsweise den
Massenstrom oder die Drehzahl des Verdichters), die Temperatur, den Druck und die Auslegungswerte (oder auch Designpunkte) der Verdichter. Die Auslegungswerte sind die Betriebszustände eines Verdichters, bei denen der Verdichter mit größter Effizienz (am wirtschaftlichsten) arbeitet. Verdichter weisen Auslegungswerte beispielsweise bezüglich der Drehzahl, der Temperatur und des Drucks über dem jeweiligen
Verdichter auf. Ziel ist es, die Verdichter der Serie nahe an ihren Designpunkten zu betreiben.
Üblicherweise wird bei Inbetriebnahme einer solchen Tiefsttemperatur Kühlanlage zunächst das Fluid auf der Saugseite der Verdichterserie sehr weit heruntergekühlt (beispielsweise von 300K auf 4K). Dies kann bei Atmosphärendruck, also 1 bar geschehen. Tiefere Temperaturen werden dann mit Unterdrücken realisiert. Diesen Prozess nennt man auch Cool-Down. Die Druckabsenkung auf der Saugseite der
Anlage erfolgt durch Inbetriebnahme der Verdichterserie. Sie dient insbesondere dazu, die Temperatur über dem Fluid weiter abzusenken (Pump-Down). Die
Temperaturerhöhung des Fluids aufgrund des Verdichtungsprozesses beim
Durchströmen der Verdichterserie von beispielsweise drei bis vier Verdichtern liegt im Bereich von ca. 4K auf 23K.
Falls die Verdichter der Serie nicht in Betrieb sind, also keine Verdichtung stattfindet, liegt die Temperatur des Massenstroms bei 4K am Austritt der Verdichterserie, was, wie im Folgenden erläutert wird, problematisch sein kann. Ein stromab der
Verdichterserie angeordneter Wärmetauscher, der zur Kühlung eines parallelen Massenstroms verwendet wird, ist beispielsweise auf 23K ausgelegt. Wenn dieser Wärmetauscher jedoch längere Zeit von dem 4K kalten Massenstrom aus der
Verdichterserie durchgeströmt wird, wird der parallele Massenstrom im Wärmetauscher sehr weit abgekühlt. Da dieser parallele Massenstrom stromab jedoch noch durch eine Turbine expandiert wird, könnte eine Kondensation des parallelen Massenstroms innerhalb der Turbine stattfinden. Um diese Kondensation zu vermeiden, wird die Turbine abgeschaltet, wodurch temporär der Abkühlvorgang unterbrochen wird. Diese Betriebsbedingungen sind zu vermeiden und werden als Trip der Anlage bezeichnet. Wenn die Verdichter andererseits gleichzeitig mit der Anlage gestartet werden, also das Fluid verdichten, strömt warmes Fluid von der Saugseite durch die Verdichter, da die Anlage noch warm ist. Bei diesen Temperaturen ist die Gasdichte des Fluids sehr gering. Daher werden die Verdichter aufgrund eines vorgegebenen Solldrucks von beispielsweise 20mbar auf der Saugseite sehr hohe Drehzahlen aufweisen. Die hohe Gastemperatur führt jedoch dazu, dass die Verdichter schnell ihre maximalen
Drehzahlen erreichen. Die Ursache der hohen Drehzahlen ist einerseits der niedrige vorgegebene Solldruck und andererseits die vergleichsweise hohen Temperaturen an den Verdichtern. In diesem Bereich kommt es im ungünstigsten Fall zu
Überdrehzahlen. Überdrehzahlen sind Drehzahlen, für die die Verdichter nicht ausgelegt sind und die daher zu vermeiden sind. Daher müsste beim parallelen Cool- Down und Pump-Down die Verdichtung des Fluids in der Verdichterserie immer wieder unterbrochen werden, damit die Temperatur in den Verdichtern nicht zu hoch wird. Wie oben erwähnt, geht die Temperatur in die reduzierten Steuergrößen, wie
beispielsweise die reduzierte Drehzahl, mit ein, d.h., ein Ansteigen der Temperatur am Verdichter bewirkt ein Ansteigen der reduzierten Drehzahl. Es wäre daher
wünschenswert, über eine Temperaturregelung für den Eintritt der Verdichterserie insbesondere für die Cool-Down bzw. die Pump-down Phase zu verfügen, die einen unterbrechungsfreien Pump-down bei gleichzeitigem Cool-Down gewährleistet.
Dieses Problem wird durch das erfindungsgemäße Verfahren gelöst. Dazu sind folgende Schritte vorgesehen:
Erfassen einer Ist-Drehzahl für jeden Verdichter, wobei die Ist-Drehzahl die momentane Drehzahl des Verdichters ist,
Erfassen eines Ist-Eintrittsdrucks, sowie einer Ist-Eintrittstemperatur am Eingang des am weitesten stromauf angeordneten, ersten Verdichters der Serie, wobei die Strömungsrichtung der Serie insbesondere von der Saugseite der Verdichter in Richtung steigenden Drucks weist, und wobei die Ist-Eintrittstemperatur und der Ist-Eintrittsdruck insbesondere die momentan herrschende Temperatur bzw. der momentan herrschende Druck am Eingang des ersten Verdichters ist,
Vorgeben einer Maximaldrehzahl für jeden Verdichter der Serie sowie eines Soll- Eintrittsdrucks für den ersten Verdichter der Serie, wobei die Maximaldrehzahl insbesondere die höchste zulässige Drehzahl des jeweiligen Verdichters ist, bei der ein stabiler Betrieb des jeweiligen Verdichters gewährleistet ist, und wobei der Soll-Eintrittsdruck der am Eingang des ersten Verdichters zu erreichende Druck ist,
- Bestimmung eines Drehzahlindex für jeden Verdichter der Serie aus der
Maximaldrehzahl und der Ist-Drehzahl jedes Verdichters,
Bestimmung eines Proportionalwertes aus der Abweichung des Ist- vom Soll- Eintrittsdruck,
Bestimmung eines Prioritätswertes aus dem kleineren von beiden Werten:
Proportionalwert und dem kleinsten Drehzahlindex aller Verdichter der Serie
(bevorzugt wird der Prioritätswert dem kleineren der beiden besagten Werte gleichgesetzt),
Ermitteln einer Soll-Eintrittstemperatur für den ersten Verdichter der Serie und einer Soll-Drehzahl für jeden Verdichter aus dem Prioritätswert,
- Einstellen der Ist-Eintrittstemperatur des ersten Verdichters, auf die ermittelte Soll- Eintrittstemperatur,
Einstellen der Ist-Drehzahl für jeden Verdichter auf die ermittelte Soll-Drehzahl.
Der Proportionalwert ist insbesondere der Differenz aus dem Soll-Eintrittsdruck und dem Ist-Eintrittsdruck proportional: prop = -k(psoll - pist),
wobei k ein Proportionalitätsfaktor ist.
Über den Prioritätswert wird also insbesondere festgelegt, welcher der beiden Werte, der Proportionalwert oder der kleinste der Drehzahlindices, zum Regeln der
Verdichterserie verwendet wird. Wenn der Prioritätswert beispielsweise dem
Proportionalwert entspricht, dann liegt die Priorität der Regelung auf der Druckregelung (also insbesondere dem Pump-Down), da der Proportionalwert insbesondere die Druckdifferenz als Steuerwert widerspiegelt. Wenn der Prioritätswert dem kleinsten Drehzahlindex entspricht, dann liegt die Priorität der Reglung insbesondere auf der Regelung der Eintrittstemperatur am ersten Verdichter. Bei dieser Regelung sollen die Drehzahlen der Verdichter nicht weiter steigen.
Für die Ermittlung der Soll-Drehzahl für jeden Verdichter wird insbesondere am Eingang jedes Verdichters der Serie die jeweilige Eintrittstemperatur erfasst.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren, kann der Pump-Down Prozess parallel zum Cool-Down stattfinden. Durch das erfindungsgemäße Verfahren, sinkt die Temperatur nicht mehr weiter ab, sobald der Abkühlprozess (Cool-Down) beendet wird. Außerdem wird so die Temperatur des Fluids am Ausgang schon in einen Temperaturbereich geregelt, der für stromab angeordnete Komponenten, wie beispielsweise
Wärmetauscher günstig sind.
Ein weiterer Vorteil ist, dass Überdrehzahlen bei allen Verdichtern vermieden werden, da insbesondere eine Herabsetzung der Eintrittstemperatur geringere Drehzahlen nach sich zieht. Außerdem ist es bei dem erfindungsgemäßen Verfahren von Vorteil, dass der Pump-Down Prozess ohne Unterbrechung, die beispielsweise durch zu hohe Drehzahlen der Verdichter nötig würde, von statten gehen kann.
Vorteilhaft ist des Weiteren, dass der Einfluss von unerwünschter Wärmezufuhr durch die Umwelt, also von Außen, minimiert werden kann. Weiterhin ist es besonders vorteilhaft, dass beim Pump-Down-Betrieb die Soll-Eintrittstemperatur transient und automatisiert geregelt werden kann. Das erfindungsgemäße Verfahren ist
insbesondere auch zur Temperaturregelung bei superkritischen Heliumpumpen geeignet.
In einer vorteilhaften Variante der Erfindung, ist vorgesehen, dass der Drehzahlindex für jeden Verdichter dem Verhältnis (Quotient) aus der Differenz der Maximaldrehzahl ni,max ur|d der Ist-Drehzahl , des jeweiligen Verdichters und der Maximaldrehzahl gleich ist: n
L/j —— ^i'max ~ _— i i
Tli.max Π-ί,τηαχ
, wobei / der den jeweiligen Verdichter bezeichnende Index ist. Besonders bevorzugt beeinflusst der Prioritätswert die Regelung derart, dass, wenn der kleinste Drehzahlindex von allen Verdichtern kleiner als der Proportionalwert ist, die Ist-Eintrittstemperatur solange abgesenkt wird, insbesondere durch stufenweise oder kontinuierliche Absenkung der ermittelten Soll-Eintrittstemperatur, bis der Proportionalwert kleiner als der kleinste Drehzahlindex wird, und dass insbesondere die Ist-Drehzahl der jeweiligen Verdichter nicht erhöht wird, solange der kleinste Drehzahlindex kleiner als der Proportionalwert ist. Der Proportionalwert wird insbesondere zur Regelung des Ist-Eingangsdrucks verwendet. In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die Ist-Drehzahl jedes
Verdichters aus einer reduzierten Ist-Drehzahl und die Soll-Drehzahl jedes Verdichters aus einer reduzierten Soll-Drehzahl ermittelt, wobei die reduzierte Ist-Drehzahl aus der Ist-Drehzahl und einer Ist-Temperatur am Eingang des jeweiligen Verdichters ermittelt wird, und wobei die reduzierte Soll-Drehzahl aus der Soll-Drehzahl und der Ist- Temperatur am Eingang des jeweiligen Verdichters ermittelt wird. Die detaillierte Umrechnung von reduzierten Größen in reale / absolute Größen ist in einer beispielhaften Formel weiter unten aufgeführt.
In einer Variante der Erfindung wird ein Integralwert aus dem Prioritätswert bestimmt, wobei der Integralwert insbesondere zur Bestimmung der reduzierten Soll-Drehzahl verwendet wird. Der Integralwert setzt sich dabei insbesondere aus dem
Proportionalwert prop oder allgemein dem Prioritätswert zu dem Integralwert mtt=n+1 zusammen. Dabei wird der Proportionalwert prop bzw. der Prioritätswert PW mit einer Zykluszeit At multipliziert, einer Integralzeit Tint dividiert und zu dem Integralwert des vorangegangenen Zyklus intt=n addiert:
At
intt=n+ i = wtt=n + prop■—
' int
bzw.
At
intt=n+1 = intt=n + PW■—
' int
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Ist- Gesamtdruckverhältnis ermittelt, wobei das Ist-Gesamtdruckverhältnis dem Quotienten aus einem Ist-Austrittsdruck, der dem Druck an einem Ausgang des am weitesten stromab angeordneten Verdichters entspricht, und dem Ist-Eintrittsdruck des ersten Verdichters gleich ist.
In einer Variante der Erfindung wird aus dem Ist-Gesamtdruckverhältnis und einem, aus dem Prioritätswert und dem Integralwert bestimmten, Proportional-Integral-Wert ein Kapazitätsfaktor bestimmt, wobei die reduzierte Soll-Drehzahl für jeden Verdichter als Funktionswert einer dem jeweiligen Verdichter zugeordneten Regelungsfunktion bestimmt wird, die insbesondere jedem Wertepaar aus Kapazitätsfaktor und Modell- Gesamtdruckverhältnis, das insbesondere aus dem Ist-Gesamtdruckverhältnis bestimmt wird, eine reduzierte Soll-Drehzahl zuordnet.
In der folgenden Figurenbeschreibung werden vorteilhafte Ausführungsformen und Beispiele sowie weitere Merkmale des erfindungsgemäßen Verfahrens beschrieben. Es zeigt:
Fig. 1 eine schematischen Darstellung des erfindungsgemäßen Verfahrens.
In Figur 1 ist ein Verfahrensschaltplan schematisch dargestellt, mit dem das erfindungsgemäße Verfahren durchgeführt werden kann. Vier Verdichter V^ V2, V3, V4 sind in Serie angeordnet, und weisen auf Ihrer Saugseite je einen Eintrittsdruck pist, pi. p2, p3 und eine Temperatur an ihrem Eingang Tist, ΤΊ, T2, T3 auf. Stromauf des ersten Verdichters Vi der Serie, ist ein Einlass für kühles Fluid mit einer Temperatur TC0|dbOx (beispielsweise 200K, 100K, 50K, 20K und /oder K) das insbesondere über ein Ventil dem zu kühlenden Fluid zugeführt werden kann. Bei jedem Verdichter V-^ , V2, V3, V4 wird die Temperatur Tist, Ti, T2, T3 an seinem Eingang erfasst. Beim ersten Verdichter Vi ist dies die Ist-Eintrittstemperatur Tist. Weiterhin wird auch der Ist-Druck pist, Pi,p2,p3 am Eingang des jeweiligen Verdichters Vi , V2, V3, V erfasst. Aus dem Ist-Eintrittsdruck Pist und dem Ist-Austrittsdruck p4 wird ein Ist-Gesamtdruckverhältnis nist berechnet, welches zur Bestimmung der reduzierten Drehzahlen η-ι ^ red ,n2 SOII, red ,n3 son red ,n4 soii, red der Verdichter V1 t V2, V3, V4 verwendet wird:
P4
Pist
Aus dem Ist- und Soll-Eintrittsdruck pist, Psoii, sowie dem Ist-Gesamtdruckverhältnis 7risi lässt sich ein Kapazitätsfaktor X bestimmen, der für alle Verdichter i , V2, V3, V gleich ist. Mit diesem Kapazitätsfaktor X wird für jeden Verdichter V^ V2, V3, V4 über eine dem jeweiligen Verdichter Vi , V2, V3, V4 zugeordnete Regelungsfunktion F, die beispielsweise in Form einer Tabelle oder eines Polynoms für jeden Verdichter vorberechnet ist, die jeweilige reduzierte Soll-Drehzahl n-ι soN !ed ,n2 son, red ,n3 Soii, red ,n4 so,,, red, ermittelt, so dass die Verdichter Vi , V2, V3, V4 der Serie möglichst
wirtschaftlich arbeiten.
Der Kapazitätsfaktor X ist insbesondere so geartet, dass er Werte zwischen 0 (Xpum 0 Pump-Regime) und 1 {Xsperr = 1, Sperr-Regime) annehmen kann. Sowohl das Pump als auch das Sperr-Regime sind Betriebszustände des Verdichters, die es zu vermeiden gilt. Das Pump-Regime entspricht den Betriebszuständen, bei denen der Verdichter die sogenannte Surge-Kondition erfüllt während hingegen das Sperr- Regime Betriebszuständen entspricht, die die sogenannte Choke-Kondition erfüllen. Damit die Verdichter nicht in diese Regimes gefahren werden, beschränkt man den Kapazitätsfaktor X auf Werte zwischen einem Minimalwert Xmin = Xpurnp + 0,05 und einem Maximalwert Xmax = Xsperr
Ebenso wird für den Integralwert intt=n+1 ein oberer und unterer Grenzwert intmax bzw. intmln des Integralwertes int durch Xmax bzw. Xmin und vom natürlichen
Logarithmus des Ist-Gesamtdruckverhältnisses \n(nist) abgeleitet: intmin = Xmln + ln(7rist)
Da das gemessene Ist-Gesamtdruckverhältnis nist im transienten Betrieb (Pump-down) immer größer wird (der Ist-Eintrittsdruck pist wird immer kleiner), werden dadurch die Grenzwerte des Integral wertes auch immer größer. Im umgekehrten Fall (Pump-up), also wenn der Soll-Eintrittsdruck pson kleiner als der Ist-Eintrittsdruck pist ist, werden diese Grenzwerte immer kleiner.
Wenn der Integralwert intt=n+1 größer bzw. kleiner als der obere bzw. untere
Grenzwert intmax, intmin wird, wird er auf den jeweiligen Grenzwert begrenzt.
Prioritätswert PW und Integralwert intt=n+1 werden addiert, um einen Proportional- Integral-Wert PI zu generieren.
PI = PW + intn+1
Wenn alle Verdichter V^ V2, V3, V in Serie an ihrem Designpunkt laufen, erreicht die Verdichterserie ihren Design- oder Arbeitspunkt bei einem Design- Gesamtdruckverhältnis nDeslgn. Wenn der Proportional-Integral-Wert PI kleiner ist als die Summe aus dem
Maximalwert des Kapazitätsfaktors Xmax und aus dem natürlichen Logarithmus des Design-Gesamtdruckverhältniswertes nDesign , dann wird der Kapazitätsfaktor X aus der Differenz des Proportional-Integral-Wertes PI und dem natürlichen Logarithmus des Ist-Gesamtdruckverhältnisses nist berechnet. Andernfalls wird der Proportional- Integral-Wert PI auf die Summe aus dem natürlichen Logarithmus des Design- Gesamtdruckverhältnisses nDeSign ur|d dem Maximalwert des Kapazitätsfaktors Xmax insbesondere zur Berechnung des Kapazitätsfaktors X beschränkt, d.h., es gilt:
X = PI - ln(7rist), wenn PI < \n{nDesign) + Xsperr
X = T ( Design) + Xsperr ~ ln(7Tist), SOnSt
Anhand des so berechneten Kapazitätsfaktors X, wird nun im erfindungsgemäßen Verfahren entschieden, wie ein Modell-Gesamtdruckverhältnis nModel ermittelt wird, das dann an die Regelungsfunktion F zur Ermittlung der reduzierten Soll-Drehzahlen π·ι soii, red ,n2 soii, red ,n3 Soii, red ,n soii, red übergeben wird. Das Modell-Gesamtdruckverhältnis π Modei ist gleich dem Ist-Gesamtdruckverhältnis nist, wenn der ermittelte
Kapazitätsfaktor X, zwischen dem Minimal- und Maximalwert Xmin, Xmax liegt. Wenn der Kapazitätsfaktor X außerhalb dieses Wertebereichs liegt, dann wird das Modell- Gesamtdruckverhältnis nModel über eine Sättigungsfunktion SF abgeändert.
Anschließend wird der Kapazitätsfaktor X auf seinen Minimal, bzw. Maximalwert Xmin, Xmax beschränkt und dann, insbesondere zusammen mit dem Modell- Gesamtdruckverhältnis nModel, an die Regelungsfunktion F weitergeleitet, die aus diesen Argumenten die reduzierte Soll-Drehzahl SOiii red ,n2 Soii, red ,n3 soii, red , n4 son, red für den jeweiligen Verdichter V^ V2, V3, V4 ermittelt.
Die Sättigungsfunktion SF kann für Werte des Kapazitätsfaktors X, die nicht zwischen dem Minimal- und dem Maximalwert Xmin, Xmax liegen, beispielsweise durch
SF = exp(0,5 * (X - Xmax)) für X > Xmax
bzw. SF = exp(0,5 * (X - Xmin)) für X < Xmin
gegeben sein. Damit ergibt sich: nModel ~ πίΞΐ " + 0.5■ (X— Xnün/max)
Diese Modifikation des Modell-Gesamtdruckverhältnisses nModel stellt sicher, dass in Betriebszuständen, in denen der Kapazitätsfaktor X in Sättigung ist, die Regelung dennoch weiter Einfluss auf die Verdichter V^ V2, V3, V4 hat, da dann anstelle des Kapazitätsfaktors X das Modell-Gesamtdruckverhältnis nModel verändert wird, womit die Regelungsfunktion F reduzierte Soll-Drehzahlen rii SO . red ,n2 Soi!, red ,n3 Soii, red ,n4 Soii, red aufrufen kann, die aus diesen Betriebszuständen herausführen. Die reduzierten Soll-Drehzahlen n, soM> red ,n2 soii, red ,η3 50ιι, red ,n4 soii, red können für jeden Verdichter V^ V2, V3, V4 insbesondere in einer Tabelle (look-up Tabelle) hinterlegt sein. Diese Tabelle kann insbesondere durch Modellberechnungen unter Verwendung von Eulerschen Turbomaschinen-Gleichungen erstellt werden. Entsprechend des
Kapazitätsfaktors X und des Modell-Gesamtdruckverhältnisses nModel kann insbesondere eine Software zum Auslesen der reduzierten Soll-Drehzahlen soNi red ,n2 soii, red ,n3 Soii, red ,n4 soii, red nred 3us der Tabelle herangezogen werden. Diese Tabelle entspricht dann insbesondere der Regelungsfunktion F und umfasst zumindest für mehrere Kapazitätsfaktoren X (beispielsweise X = 0, 0,25, 0,5, 0,75 und 1 ), und Modell-Gesamtdruckverhältnisse nModeL die jeweiligen reduzierten Drehzahlen ni 5θΝι red , na soH, red ,n3 Soii, red ,π4 soii, red nred für den jeweiligen Verdichter Vi, V2, V3, V4. Werte des Kapazitätsfaktors X, die nicht in der Tabelle aufgeführt sind, werden durch Interpolation ermittelt. Weiterhin ist der Kapazitätsfaktor X in Abhängigkeit des Modell- Gesamtdruckverhältnisses nModel und der reduzierten Drehzahlen η soNi red ,n2 soii, red ,n3 soii, ed ,n4 soii, red nred so gewählt, dass sich durch die Regelung der Regelungsfunktion F, der Ist-Eintrittsdruck pist dem Soll-Eintrittsdruck pson angleicht.
Um beim Cool-Down der Anlage parallel einen Pump-Down zu gewährleisten, also während der Abkühlphase gleichzeitig den Druck auf der Saugseite der Verdichter V·,, V2, V3, V4 zu verringern, muss entschieden werden, ob die Ist-Eintrittstemperatur Tist, am Eingang des ersten Verdichters V-i verringert werden muss, um zu hohe
Drehzahlen bei den Verdichtern V1 ( V2, V3, V zu vermeiden, oder ob der Betrieb ohne zusätzliche Kühlung am Eingang des ersten Verdichters V! gewährleistet werden kann. Dazu werden zwei Werte miteinander verglichen. Zum einen wird ein Proportionalwert prop aus dem Ist- und dem Soll-Eintrittsdruck pist, pson berechnet. Und zum anderen wird aus einer Drehzahlquota ein Drehzahlindex für jeden Verdichter berechnet, wobei die Drehzahlquota durch
ni,max gegeben ist und der Drehzahlindex D, durch Di = l - Qi = l
, . gegeben ist. Dabei ist niimax die Maximaldrehzahl des i-ten Verdichters V,. / ist ein Index (i = 1 - 4).
Wenn der Drehzahlindex D, eines Verdichters V, also gegen null strebt, bedeutet dies, dass der Verdichter V, nahe seiner Maximaldrehzahl n,, max operiert, und keine höheren Drehzahlen n, durch eine Erhöhung der reduzierten Soll-Drehzahlen Soii, red, n2 soii, red, n3 soii, red, n4 soii, red eingestellt werden sollten.
Aus der Menge der Drehzahlindices Dj für jeden Verdichter V, wird nun der kleinste Drehzahlindex D, mit dem Proportionalwert prop verglichen. Der kleinere der beiden Werte wird dem Prioritätswert PW zugeordnet, der dann für die Ermittlung weiterer Steuerwerte (wie beispielsweise der reduzierten Soll-Drehzahlen n1 son, red, n2 Soii, red, r soii, red, n4 30ιι, red- insbesondere mit Hilfe des Kapazitätsfaktors oder der Soll- Eintrittstemperatur Tson) verwendet wird. D.h. wenn ein Verdichter V, schon sehr hohe Drehzahlen n, aufweist, wird sein Drehzahlindex D, fast oder gleich null sein. Dadurch wird der Steuerung der Anlage so priorisiert, dass über ein Kältereservoir kaltes Fluid stromauf des Eingangs des ersten Verdichters V| zugegeben wird, so dass sich die Ist- Eintrittstemperatur Tist verringert. Als Folge verringern sich auch die Drehzahlen n, der Verdichter V,, so dass der Drehzahlindex D, dieses Verdichters V, wieder ansteigt - und zwar insbesondere solange bis der Proportionalwert prop geringer ist. Auf diese Weise ist ein wirtschaftlicher Betrieb der Verdichterserie gewährleistet, insbesondere beim Cool-Down und Pump-Down. Aus dem Prioritätswert PW ermittelt eine Temperaturregelungseinheit TE die Soll- Eintrittstemperatur TS0||. Die Berechnung ist dabei qualitativ so geartet, dass bei einem niedrigen Prioritätswert PW, die Soll-Eintrittstemperatur Tson stufenweise
heruntergeregelt wird. Beispielsweise wird dabei die Soll-Eintrittstemperatur Tson auf 90% der gemessenen Ist-Eintrittstemperatur Tjst gesetzt. Die Herabstufung auf diesen Wert wird beispielsweise durch eine Rampenfunktion realisiert. Wenn während der Herabstufung der Soll-Eintrittstemperatur Tso„ die Drehzahlindices immer noch
Regelungspriorität haben, wird eine neue Herabstufung der Soll-Eintrittstemperatur Tson auf 90% der zuletzt gemessenen Ist-Eintrittstemperatur Tist ausgeführt. Bei jeder Herabstufung der Soll-Eintrittstemperatur TsoN auf 90% der gemessenen Ist- Eintrittstemperatur Tist wird geprüft, ob die ermittelte Soll-Eintrittstemperatur Tson grösser ist als eine Auslegungstemperatur am Eintritt der Verdichterserie. Wenn die Auslegungstemperatur 4K ist, und der Temperatursollwert 3.8K, dann wird der Wert auf 4K limitiert.
Über eine Kühlreservoir-Kontrollbox C, wird die entsprechende Menge an kaltem Fluid stromauf des Eingangs des ersten Verdichters Vi auf das warme Fluid beaufschlagt, so dass durch Mischung der beiden unterschiedlich warmen Fluide, das Fluid eine Mischungstemperatur aufweist, die kleiner als die zuvor gemessene Ist- Eintrittstemperatur Tist ist. Bei einem höheren Prioritätswert PW wird das Fluid am Eingang des ersten Verdichter nicht oder mit nur einer geringen Menge von kaltem Fluid beaufschlagt, da die Verdichter V^ V2, V3, V4 der Serie bereits nicht mit zu hohen Drehzahlen n, laufen.
In einer Variante kann auch von einem Integrator, der insbesondere ein Teil eines PI (Proportional-Integral)-Reglers darstellt, und der eine zeitliche Integration des
Prioritätswertes PW vornimmt, die Berechnung der Soll-Eintrittstemperatur Tson beeinflusst werden - beispielsweise so, dass eine Glättung oder eine bestimmte Steilheit einer Temperaturrampe für Tson erreicht wird. Wichtig bei der gesamten Regelung ist, dass reduzierte Werte zum Steuern der Anlage und insbesondere der Verdichter V^ V2, V3, V verwendet werden. So berechnet sich beispielsweise die reduzierte Drehzahl nir red eines Verdichters V aus der folgenden Formel:
wobei n, die Drehzahl des Verdichters ist (Soll, oder Ist-Drehzahl), n, red die reduzierte Drehzahl (Soll- oder Ist Drehzahl) des Verdichters V,, n,, Design die Auslegungs- oder Design-Drehzahl des Verdichters Vh TM ist die Temperatur am Eingang des
Verdichters V, und T,, DeSign die Design- oder Auslegungstemperatur des Verdichters V, Wobei T0 (i = 1 ) gleich der Ist-Eintrittstemperatur Tist des ersten Verdichters V! ist. Analog dazu gilt für den reduzierten Massenstrom rhred :
Vüesign ist
Pist T D, esign wobei rhred der reduzierte Massenstrom durch den Verdichter ist, rhis[ der momentane Massenstrom, rhDesign den Massenstrom bezeichnet, für den der jeweilige Verdichter ausgelegt ist, pD eSign den Designdruck am jeweiligen Verdichter darstellt , TDesign die Design-Temperatur ist und pist der Ist-Eintrittsdruck am jeweiligen Verdichter ist.
Bezugszeichenliste:
PW Prioritätswert
prop Proportionalwert
int Integralwert
Pist Ist-Eintrittsdruck am ersten Verdichter
Psoll Soll-Eintrittsdruck am ersten Verdichter
TE Temperaturregelungseinheit
C Kühlreservoir-Kontrollbox
F Regelungsfunktion
X Kapazitätsfaktor
Di Drehzahlindex des i-ten Verdichters (i = 1 -4)
rii Ist-Drehzahl des i-ten Verdichters (i = 1 -4)
Γ\ max Maximaldrehzahl i-ten Verdichters (i = 1 -4)
Vi i-ter Verdichter der Serie (i = 1-4)
Pi Ist-Druck am Ausgang des i-ten Verdichters, bzw. am Eingang des
(i+1)-ten Verdichters (i = 1 -4)
ni, soll Soll-Drehzahl des i-ten Verdichters (i = 1 -4)
l~li soll, red reduzierte Soll-Drehzahl des i-ten Verdichters (i = 1 -4)
l Design Auslegungs- bzw. Designdrehzahl des i-ten Verdichters (i = 1-4)
Tist Ist-Eintrittstemperatur (am ersten Verdichter)
Tsoll Soll-Eintrittstemperatur (am ersten Verdichter)
Ti Ist-Temperatur am Eingang des (i+1 )-ten Verdichters, bzw. am
Ausgang des i-ten Verdichters (i = 1-4)
Ti, Design Auslegungs- bzw. Designtemperatur des i-ten Verdichters (i = 1-4)
Tcoldbox Temperatur des kalten Fluids
SF Sättigungsfunktion
nModel Modell-Gesamtdruckverhältnis
Kist Ist-Gesamtdruckverhältnis
^Design Design-Gesamtdruckverhältnis
X Kapazitätsfaktor
Xmin Minimalwert des Kapazitätsfaktors
Xmax Maximalwert des Kapazitätsfaktors
PI Proportional-Integral-Wert

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Druck- und Temperaturregelung eines Fluids, insbesondere Helium, in einer Serie von kryogenen Verdichtern, umfassend die Schritte:
Erfassen einer Ist-Drehzahl für jeden Verdichter (Vi, V2, V3, V4),
- Erfassen eines Ist-Eintrittsdrucks (pist) sowie einer Ist-Eintrittstemperatur (Tist) am Eingang des am weitesten stromauf angeordneten, ersten Verdichters (V-i) der Serie,
Vorgeben eines Soll-Eintrittsdrucks (pson) für den ersten Verdichter (Vi) der Serie, Bestimmung eines Drehzahlindex (D,) für jeden Verdichter (Vi, V2, V3, V4) aus einer Maximaldrehzahl (nj, max) des jeweiligen Verdichters und der Ist-Drehzahl (n,) des jeweiligen Verdichters (V1 ; V2, V3, V4),
Bestimmung eines Proportionalwertes (prop) aus der Abweichung des Ist- Eintrittsdrucks (Pist) vom Soll-Eintrittsdruck (pson),
Bestimmung eines Prioritätswertes (PW), wobei der Prioritätswert (PW) aus dem Proportionalwert (prop) bestimmt wird, wenn der Proportionalwert (prop) kleiner ist als der kleinste Drehzahlindex (D,) aller Verdichter (V1 t V2, V3, V4) der Serie, und wobei der Prioritätswert (PW) aus dem kleinsten Drehzahlindex (D,) aller
Verdichter (Vi, V2, V3, V4) der Serie bestimmt wird, wenn der Proportionalwert größer als der kleinste Drehzahlindex (D aller Verdichter (Vi, V2, V3, V4) der Serie ist,
Ermitteln einer Soll-Eintrittstemperatur (Tson) für den ersten Verdichter (Vi) der Serie und einer Soll-Drehzahl (ni son, n2 Soii. n3 son, n son) für jeden Verdichter (Vi, V2, V3, V4), mit Hilfe des Prioritätswerts (PW),
Einstellen der Ist-Eintrittstemperatur (Tist) des ersten Verdichters (Vi) auf die ermittelte Soll-Eintrittstemperatur (TS0|[), und
Einstellen der Ist-Drehzahl (n,) für jeden Verdichter (Vi, V2, V3, V4) auf die ermittelte Soll-Drehzahl (ni so , n2 SOII, n3 soii, n4 Soii)-
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Drehzahlindex (Dj) für jeden Verdichter (Vi, V2, V3, V4) dem Verhältnis aus der Differenz der
Maximaldrehzahl (n,, ma ) und der Ist-Drehzahl (n,) des jeweiligen Verdichters (V,, V2, V3, V4), und der Maximaldrehzahl (ni max) entspricht.
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der Prioritätswert (PW) die Regelung so beeinflusst, dass wenn der kleinste Drehzahlindex (D,) von allen Verdichtern (V, , V2, V3, V4) kleiner als der
Proportionalwert (prop) ist, die Ist-Eintrittstemperatur (Tist) solange abgesenkt wird, insbesondere durch stufenweise Absenkung der ermittelten Soll-
Eintrittstemperatur (TSOH), bis der Proportionalwert (prop) kleiner als der kleinste Drehzahlindex (D,) wird, und dass insbesondere die Ist-Drehzahlen (n,) der Verdichter (V1 : V2, V3, V4) nicht erhöht werden, solange der kleinste Drehzahlindex (Di) kleiner als der Proportionalwert (prop) ist.
4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass die Ist-Drehzahl (n,) jedes Verdichters (V,, V2, V3, V4) aus einer reduzierten Ist-Drehzahl ermittelt wird, und dass die Soll-Drehzahl (n^ son, ri2 soii- n3 s0ii, n4 son) jedes Verdichters aus einer reduzierten Soll-Drehzahl (n-^ son, red, n2 son, red, i"i3 Soii, red, n soii, red) ermittelt wird, wobei die reduzierte Ist-Drehzahl aus der
Ist-Drehzahl (n,) und einer Ist-Temperatur (Tist, T-i , T2, T3) am Eingang des jeweiligen Verdichters (V1 : V2, V3, V4) ermittelt wird, und wobei die reduzierte Soll- Drehzahl (ΠΪ son, red, n2 soll, red, l"l3 SOll, red, Π4 soll, red) 3US der Soll-Drehzahl (n, soll, n2 soll, n3 soii, n4 s0ii) und der Ist-Temperatur (Tist, T-i , T2, T3) am Eingang des jeweiligen Verdichters (Vi , V2, V3, V4) ermittelt wird.
5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Integralwert (int) aus dem Prioritätswert (PW) bestimmt wird, wobei der Integralwert (int) insbesondere zur Bestimmung der reduzierten Soll-Drehzahl (ni soN, red, n2 son, red, n3 son, red, n4 so , red) des jeweiligen Verdichters (V! ,
V2, V3, V4) verwendet wird.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch
gekennzeichnet, dass ein Ist-Gesamtdruckverhältnis (nist) ermittelt wird, wobei das Ist-Gesamtdruckverhältnis (7rist) dem Quotienten aus einem Ist-Austrittsdruck
(p ), der dem Druck an einem Ausgang des am weitesten stromab angeordneten Verdichters (V4) entspricht, und dem Ist-Eintrittsdruck (pist) des ersten Verdichters (Vi) entspricht. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass aus dem Ist- Gesamtdruckverhältnis (nist) und einem Proportional-Integral-Wert, der aus dem Prioritätswert (PW) und dem Integralwert (int) bestimmt wird, ein Kapazitätsfaktor (X) bestimmt wird, wobei die reduzierte Soll-Drehzahl (n-i sol|, red. n2 Soii, red. n3 soii, red, n4 soii, red) für jeden Verdichter (V^ V2, V3, V4) als Funktionswert einer dem jeweiligen Verdichter ( ^ V2, V3, V4) zugeordneten Regelungsfunktion (F) bestimmt wird, die insbesondere jedem Wertepaar aus Kapazitätsfaktor (X) und Modell-Gesamtdruckverhältnis (nModel), das insbesondere aus dem Ist- Gesamtdruckverhältnis (nist) bestimmt wird oder diesem gleich ist, eine reduzierte Soll-Drehzahl (n1 SOi ed, n2 soii, red. n3 sou, red, n4 soMi red) zuordnet.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102014010104A1 (de) * 2014-07-08 2016-01-14 Linde Aktiengesellschaft Verfahren zur Regelung der Drehzahl von seriengeschalteten kryogenen Verdichtern zur Kühlung von tiefkaltem, kryogenen Helium
ES2905429T3 (es) * 2017-04-27 2022-04-08 Cryostar Sas Método para controlar un compresor de varias cámaras
USD982375S1 (en) 2019-06-06 2023-04-04 Sharkninja Operating Llc Food preparation device
GB2633788B (en) * 2023-09-21 2025-12-03 Airbus Operations Ltd Pump system
CN117847872B (zh) * 2024-02-01 2024-07-26 中国科学院合肥物质科学研究院 一种氦压缩机系统全自动运行的控制方法
CN117869356B (zh) * 2024-03-12 2024-05-14 中国空气动力研究与发展中心高速空气动力研究所 考虑真实气体效应的低温轴流压缩机喘振检测与控制方法

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62134462A (ja) * 1985-12-05 1987-06-17 株式会社神戸製鋼所 タ−ビン式膨張機の制御方法
US5203179A (en) * 1992-03-04 1993-04-20 Ecoair Corporation Control system for an air conditioning/refrigeration system
JPH06347115A (ja) * 1993-06-08 1994-12-20 Matsushita Refrig Co Ltd 多室型空気調和機の冷房制御装置
FR2708093B1 (fr) * 1993-07-23 1995-09-01 Air Liquide Installation de réfrigération à très basse température.
JP3276519B2 (ja) * 1994-11-10 2002-04-22 株式会社神戸製鋼所 タービン式膨張機の運転制御方法及び装置
DE19639733A1 (de) * 1996-09-27 1998-04-16 Linde Ag Verfahren zum Verdichten eines Gases
FR2760074B1 (fr) * 1997-02-24 1999-04-23 Air Liquide Procede de compression d'un gaz a basse temperature et a basse pression, ligne de compression et installation de refrigeration correspondantes
DE19933202B4 (de) * 1999-07-15 2006-04-06 Institut für Luft- und Kältetechnik gemeinnützige Gesellschaft mbH Verfahren zum Betreiben mehrstufiger Verdichter
JP3837278B2 (ja) * 2000-08-10 2006-10-25 株式会社神戸製鋼所 圧縮機の運転方法
DE10144018A1 (de) * 2001-09-07 2003-03-27 Linde Ag Verfahren zum Regeln eines Verdichtersatzes
FR2840060B1 (fr) * 2002-05-24 2004-07-02 Air Liquide Procede et installation de pilotage d'au moins un compresseur centrifuge cryogenique, ligne de compression et installation de refrigeration correspondantes
DE10393146B4 (de) * 2002-08-20 2015-07-02 Sumitomo Heavy Industries, Ltd. Tieftemperaturkühlvorrichtung
WO2009079421A2 (en) * 2007-12-14 2009-06-25 Carrier Corporation Control device for hvac systems with inlet and outlet flow control devices
DE102008058799B4 (de) * 2008-11-24 2012-04-26 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren zum Betrieb eines mehrstufigen Verdichters
JP5868224B2 (ja) * 2012-03-07 2016-02-24 住友重機械工業株式会社 クライオポンプシステム、クライオポンプシステムの運転方法、及び圧縮機ユニット

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