DE10208676A1

DE10208676A1 - Process for controlling several turbomachines in parallel or in series

Info

Publication number: DE10208676A1
Application number: DE10208676A
Authority: DE
Inventors: Wilfried Blotenberg
Original assignee: MAN Turbomaschinen AG GHH Borsig
Current assignee: MAN Energy Solutions SE
Priority date: 2002-02-28
Filing date: 2002-02-28
Publication date: 2003-09-04
Also published as: EP1340919A3; EP1340919B1; EP1340919A2; US20030161731A1; ATE325951T1; DE50303267D1; ES2262901T3

Abstract

A preset common process variable is sent directly to machine controllers (28-30). The preset common process variable is controlled based on deviation of preset common process variable and an actual value associated with the variable sensed at the particular machine unit exclusively via the machine controllers associated with the particular machine unit. The machine unit of each turbo engine with a drive machine (4-6), with which a machine controller is associated, is formed after presetting a process variable common to all turbo engines (1-3) of a station. An Independent claim is also included for a control system for turbo engines.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von mehreren in einer Station zusammenwirkenden Strömungsmaschinen im Parallel- oder Reihenbetrieb zur Einhaltung mindestens einer von der Station vorgegebenen und allen Strömungsmaschinen gemeinsamen Prozessgröße mit den Merkmalen des Oberbegriffes des Anspruches 1. The invention relates to a method for controlling several in one Flow machines interacting in parallel or Row operation to comply with at least one of the station given process variable common to all turbo machines the features of the preamble of claim 1.

In der EP-B-0 132 487 ist ein Verfahren zum Betreiben von mehreren parallel geschalteten Turbokompressoren beschrieben, die jeweils zur Verhinderung des Pumpens mit einer Pumpgrenzregelung versehen sind. Die Turbokompressoren werden gemeinsam von Lastverteilungsreglern und einzeln von je einem Druckregler gesteuert. Die Lastverteilungsregler regeln die Einstellung der Kompressoren untereinander derart, dass bei allen Kompressoren gleiche Abstände des Betriebspunktes gegenüber der Abblaselinie vorliegen. Dabei wird nur einer der Kompressoren von seinem Druckregler gesteuert, während die übrigen über die Lastverteilungsregelung nachgeführt werden. EP-B-0 132 487 describes a method for operating several parallel turbo compressors described, each for Prevention of pumping are provided with a surge limit control. The turbo compressors are shared by load distribution regulators and individually controlled by a pressure regulator. The load balancing controller regulate the setting of the compressors among themselves in such a way that All compressors have the same operating point distances from the Blow-off line is present. Only one of the compressors from its pressure regulator controlled while the rest of the Load distribution control to be tracked.

Aus der EP-B-0 431 287 ist ein Verfahren zum optimierten Betreiben mehrerer Kompressoren im Parallel- oder Reihenbetrieb bekannt. Dabei wird für einen beliebigen Arbeitspunkt unter Anwendung von Algorithmen stets die Kombination von Maschinenparameter ermittelt, in der die Gesamtleistungsaufnahme aller Antriebsmaschinen minimal wird. Bei diesem Verfahren wird ein übergeordneter Masterregler verwendet. EP-B-0 431 287 describes a method for optimized operation several compressors in parallel or series operation known. there is for any working point using algorithms always determines the combination of machine parameters in which the Total power consumption of all prime movers becomes minimal. at This process uses a higher-level master controller.

Nach dem bisher üblichen Stand der Technik muss bei einer Reihen- oder Parallelschaltung von Strömungsmaschinen mit individuellen Regelorganen und individuellen Reglern stets ein übergeordneter Masterregler, auch Führungsregler genannt, erforderlich sein. Der Masterregler hat eine übergeordnete Aufgabe. Er ermittelt aus der geforderten Gesamtkapazität (gewünschter Druck oder gewünschter Durchfluss aller Kompressoren) die erforderlichen Stellbefehle für die individuellen Maschineneinheiten. Insbesondere bei unsymmetrisch aufgebauten Anlagen errechnet der Masterregler unterschiedliche Stellgrößen für die individuellen Maschinenregler. Nach dem einschlägigen Stand der Technik wird immer wieder betont, dass es für die Lastverteilung der Last auf verschiedene Kompressoren nur einen Regler geben darf, der nur einen Sollwert und nur einen Istwert als Messgröße verarbeitet, da es ansonsten zu Konflikten in den nachgeschaltenen Maschinenreglern kommen kann. Jede Maschineneinheit benötigt eine eindeutige Stellgröße, die derart auf die anderen Stellgrößen abgestimmt ist, dass es zu keinen Widersprüchen kommen kann. Bei Durchflussregelungen darf der Durchfluss nur ein einer einzigen Stelle gemessen werden. Bei einer Druckregelung darf der Druck ebenfalls nur an einer einzigen Stelle gemessen werden. Es darf auch nur einen einzigen Sollwert für den gemeinsamen Druck- oder Durchflussregler geben. Die Beachtung dieser Regel ist insbesondere bei Verwendung als Druckregler für den Enddruck oder den Saugdruck besonders wichtig. Wäre jede Maschineneinheit mit einem eigenen Druckregler ausgerüstet, und würden Drucksollwert und Druckistwert zwischen den verschiedenen Reglern auch nur geringfügig voneinander abweichen, was allein schon durch die Analog/Digitalwandlung der Einganssignale erfolgen kann, würden die Regler der Parallelkompressoren derart gegeneinander arbeiten, dass der eine Regler die Maschine herunterfährt und der andere herauffährt. Die Maschinenregler mit ihren nachgeschalteten Maschinen arbeiten so lange gegeneinander, bis eine der beiden Maschinen die obere oder die untere Leistungsgrenze erreicht hat. Darüber hinaus ist der Masterregler ein aufwendiges Bauteil, dessen Ausfall zu einem Stillstand der gesamten Anlage führt. According to the current state of the art, a row or Parallel connection of flow machines with individual Control bodies and individual controllers are always superordinate Master controller, also called master controller, may be required. The Master controller has a higher-level task. He determines from the required total capacity (desired pressure or desired Flow of all compressors) the necessary control commands for the individual machine units. Especially with asymmetrical the master controller calculates different systems Control variables for the individual machine controllers. After this Relevant prior art is repeatedly emphasized that it is for the load distribution of the load on different compressors only one Controller that only has one setpoint and only one actual value as Measured variable processed, otherwise there would be conflicts in the downstream machine controllers can come. Every machine unit needs a clear manipulated variable that is so related to the others It is coordinated that there are no contradictions can. With flow control, the flow may only be one single point can be measured. With a pressure control, the Pressure can also only be measured at a single point. It may even a single setpoint for the common pressure or Give flow controller. Compliance with this rule is particularly important when used as a pressure regulator for the final pressure or the suction pressure particularly important. Would each machine unit be with its own Pressure regulator equipped, and would set pressure and actual pressure even slightly apart between the different controllers deviate, which is due to the analog / digital conversion of the Input signals can take place, the controller would Parallel compressors work against each other in such a way that one Controller shuts down the machine and the other starts up. The Machine controllers with their downstream machines work so long against each other until one of the two machines the upper or the lower Has reached its performance limit. In addition, the master controller is on elaborate component, the failure of which comes to a standstill of the entire Plant leads.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, die gattungsgemäße Regelung zu vereinfachen, die Verfügbarkeit der einzelnen Regler zu erhöhen und kollidierende Wechselwirkungen der Regler aufeinander zu vermeiden. The invention has for its object the generic regulation to simplify, to increase the availability of the individual controllers and to avoid colliding interactions between the controllers.

Die Aufgabe wird bei einem gattungsgemäße Verfahren erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung sind Gegenstand der Unteransprüche. The object is achieved according to the invention in a generic method solved by the characterizing features of claim 1. Advantageous embodiments of the invention are the subject of Dependent claims.

Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren wird auf einen alle Strömungsmaschinen beeinflussenden Masterregler zur Regelung der Prozessgröße verzichtet, indem die Funktionität dieses Prozessgrößenreglers aufgeteilt wird auf die einzelnen Maschinenregler. Der Algorithmus für die Aufteilung der Last auf die einzelnen Kompressoren, der nach dem bekannten Stand der Technik ausschliesslich im Masterregler abläuft, ist erfindungsgemäß in jedem einzelnen Maschinenregler realisiert. Als Prozessgröße können einzeln oder in Kombination der Durchfluss, der Enddruck, der Saugdruck, das Druckverhältnis, die Temperatur, das Niveau in einem Behälter, die Leistung der Antriebsmaschine oder die Lastverteilung der Kompressoren herangezogen werden. Da Speicherplatz und Rechenleistung bei moderner Hardware in ausreichendem Maße vorhanden sind, gibt es von dieser Seite her keine Einschränkungen. Durch den Wegfall des übergeordneten Masterreglers kann eine bestehende Station problemlos durch weitere Maschineneinheiten erweitert werden. Es ist lediglich eine Maschineneinheit mit einem Maschinenregler hinzufügen, der die gleiche Steuerung und Regelung enthält wie jede der vorhandenen Maschineneinheiten. Durch die Anwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens entstehen keine Investitions-, Betriebs- oder Wartungskosten für einen Masterregler. Ebenso wenig kann es zu Betriebsstörungen in der Station durch einen Ausfall des Masterreglers kommen. Da keine über- und untergeordneten Regler vorhanden sind, entfallen kollidierende Wechselwirkungen verschiedener Regler aufeinander. Das erfindungsgemäße Verfahren ist anwendbar auf den Parallelbetrieb, den Reihenbetrieb und den kombinierten Parallel- und Reihenbetrieb der Strömungsmaschinen in einer Station. Weitere Vorteile der Erfindung werden im Zusammenhang mit nachfolgend Beschreibung von in der Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispielen der Erfindung und des Standes der Technik genannt. In the method according to the invention, all of them are used Master controllers influencing turbomachines for regulating the Process size waived by the functionality of this Process size controller is divided among the individual Machine controller. The algorithm for sharing the load on the individual compressors, according to the known prior art runs exclusively in the master controller, according to the invention is in everyone individual machine controller. As a process variable, individually or in combination the flow, the final pressure, the suction pressure, the Pressure ratio, the temperature, the level in a container, the Power of the prime mover or the load distribution of the compressors be used. Because storage space and computing power in modern Hardware is available in sufficient quantities from this No restrictions. By eliminating the parent Master controller can easily add an existing station Machine units are expanded. It's just one Add machine unit with a machine controller that is the same Control and regulation contains like any of the existing ones Machine units. By using the invention Procedures do not arise investment, operating or Maintenance costs for a master controller. Neither can it Malfunctions in the station due to a failure of the master controller come. Since there are no higher and lower-level controllers, there are no colliding interactions between different controllers each other. The inventive method is applicable to the Parallel operation, series operation and the combined parallel and Series operation of the turbomachines in one station. Further Advantages of the invention will be apparent in connection with the following Description of exemplary embodiments shown in the drawing called the invention and the prior art.

Mehrere Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im Folgenden näher erläutert. Es zeigen: Several embodiments of the invention are in the drawing are shown and are explained in more detail below. Show it:

Fig. 1 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß dem Stand der Technik, Fig. 1 shows a control system for compressors operating in parallel according to the prior art,

Fig. 2 ein Regelsystem für Kompressoren im Reihenbetrieb gemäß dem Stand der Technik, Fig. 2 shows a control system for compressors in series operation according to the prior art,

Fig. 3 ein Signalflussdiagramm für das Regelsystem nach Fig. 1 oder 2, Fig. 3 is a signal flow diagram for the control system of Fig. 1 or 2,

Fig. 4 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß der Erfindung, Fig. 4 shows a control system for compressors operating in parallel according to the invention,

Fig. 5 ein Regelsystem für Kompressoren im Reihenbetrieb gemäß der Erfindung, Fig. 5 is a control system for compressors operating in series according to the invention,

Fig. 6 ein System zur Pumpgrenzregelung gemäß dem Stand der Technik, Fig. 6, a system for surge control according to the prior art,

Fig. 7 ein Signalflussdiagramm für das Regelsystem nach Fig. 4 oder 5, Fig. 7 is a signal flow diagram for the control system of Fig. 4 or 5,

Fig. 8 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallelbetrieb gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung, Fig. 8 is a control system for compressors operating in parallel, according to another embodiment of the invention,

Fig. 9 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb, Fig. 9 is a control system for compressors in parallel and series operation,

Fig. 10 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb, wobei die Regelung eines der Kompressoren aufgeblendet ist und Fig. 10 shows a control system for compressors in parallel and series operation, the control of one of the compressors is displayed and

Fig. 11 ein Regelsystem für Kompressoren im Parallel- und Reihenbetrieb, wobei die Regelung eines der Kompressoren aufgeblendet ist, gemäß einer anderen Ausführungsform der Erfindung. Fig. 11 is a control system for compressors in parallel and series operation, wherein the control of one of the compressors is set hidden, according to another embodiment of the invention.

Die Fig. 1 zeigt drei Kompressoren 1, 2, 3 im Parallelbetrieb, die jeweils durch eine als Antriebsmaschine dienende Turbine 4, 5, 6 angetrieben werden. Jeweils ein Kompressor bildet mit einer Antriebsmaschine eine Maschineneinheit. Die drei Maschineneinheiten sind zu einer Station zusammengefasst, die ihrerseits Teil eines Pipelinesystems sein kann oder in einen Prozess eingebunden ist. Durch Variation der Turbinendrehzahl kann die Förderkapazität des Kompressors 1, 2, 3 variiert werden. Alternativ können die Turbinen auch durch Motoren mit fester Drehzahl ersetzt werden, wobei in diesem Anwendungsfall verstellbare Leitschaufeln mit den Stellantrieben 7, 8, 9 in den Kompressoren 1, 2, 3 oder Drosselklappen vor den Kompressoren (nicht gezeigt) verwendet werden. Fig. 1 shows three compressors 1, 2, 3 in parallel, which are each driven by a turbine serving as drive engine 4, 5, 6. One compressor each forms a machine unit with a drive machine. The three machine units are combined into one station, which in turn can be part of a pipeline system or integrated into a process. The delivery capacity of the compressor 1 , 2 , 3 can be varied by varying the turbine speed. Alternatively, the turbines can also be replaced by fixed-speed motors, in which case adjustable guide vanes with the actuators 7 , 8 , 9 in the compressors 1 , 2 , 3 or throttle valves in front of the compressors (not shown) are used.

Die Kompressoren 1, 2, 3 sind durch Eintrittsleitungen 10, 11, 12 mit einer saugseitigen Sammelschiene 13 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem saugseitigen Prozess 14 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Druckseitig sind die Kompressoren 1, 2, 3 über Austrittsleitungen 15, 16, 17 mit einer druckseitigen Sammelschiene 18 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem druckseitigen Prozess 19 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. The compressors 1 , 2 , 3 are connected by inlet lines 10 , 11 , 12 to a suction-side bus bar 13 , which in turn has a connection to a suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas storage device. On the pressure side, the compressors 1 , 2 , 3 are connected via outlet lines 15 , 16 , 17 to a pressure-side busbar 18 , which in turn has a connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas store.

Überlagert über der ganzen Station ist eine Stationsleitebene, die als Sollwertvorgabe 20 die Sollwerte für den Betrieb der Station vorgibt. Die tatsächliche Kapazität der Maschinenanlage, üblicherweise der Enddruck oder der Saugdruck der Kompressoranlage oder der Durchfluss wird mit einem Sensor 22 gemessen und über eine Signalleitung 23 einem Masterregler 24 als Istwert übermittelt. Der Prozessgrößensollwert für die gesamte Station wird von der Sollwertvorgabe 20 über eine Signalleitung 21 an den Masterregler 24 gegeben, der nach einem vorgegebenen Algorithmus die erforderliche Belastung der einzelnen Maschineneinheiten errechnet und über die Signalleitungen 25, 26 und 27 den jeweiligen Maschinenreglern 28, 29, 30 den Sollwert für die Drehzahl oder die Position der Leitschaufeln oder die Drosselarmatur vorgibt. Die Maschinenregler 28, 29, 30 stellen nun ihrerseits die Drehzahl der Turbinen 4, 5, 6 bzw. die Stellung der Drosselklappen bzw. Saugdrosseln auf diesen Sollwert ein. A station control level is superimposed over the entire station and, as setpoint specification 20, specifies the setpoints for the operation of the station. The actual capacity of the machine system, usually the final pressure or the suction pressure of the compressor system or the flow is measured with a sensor 22 and transmitted to a master controller 24 as an actual value via a signal line 23 . The process variable setpoint for the entire station is given by the setpoint specification 20 via a signal line 21 to the master controller 24 , which calculates the required load on the individual machine units according to a predetermined algorithm and via the signal lines 25 , 26 and 27 to the respective machine controllers 28 , 29 , 30 specifies the setpoint for the speed or the position of the guide vanes or the throttle valve. The machine controllers 28 , 29 , 30 in turn now set the speed of the turbines 4 , 5 , 6 or the position of the throttle valves or intake throttles to this setpoint.

Der Masterregler 24 hat eine übergeordnete Aufgabe. Er ermittelt aus der geforderten Gesamtkapazität (gewünschter Druck oder gewünschter Durchfluss) aller drei Kompressoren 1, 2, 3 die erforderlichen Stellbefehle für die individuellen Maschineneinheiten. Insbesondere bei unsymmetrisch aufgebauten Anlagen errechnet der Masterregler 24 unterschiedliche Stellgrößen für die individuellen Maschinenregler 28, 29, 30. The master controller 24 has a higher-level task. It determines the required control commands for the individual machine units from the total capacity required (desired pressure or desired flow) of all three compressors 1 , 2 , 3 . In the case of asymmetrically constructed systems in particular, the master controller 24 calculates different manipulated variables for the individual machine controllers 28 , 29 , 30 .

Fig. 2 zeigt den Anwendungsfall für drei Kompressoren 1, 2, 3 im Reihenbetrieb. Der Aufbau dieser Station entspricht weitgehend dem der in Fig. 1 dargestellten Station für den Parallelbetrieb. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass der erste Kompressor 1 mit der Eintrittsleitung 11 und über die Austrittsleitung 15 mit dem zweiten Kompressor 2 verbunden ist, und dieser ist über die Austrittsleitung 16 und die Eintrittsleitung 12 mit dem dritten Kompressor 3 verbunden. Die saugseitige Sammelschiene 13 gibt es nicht, der Prozess 14 ist direkt mit der als Saugleitung dienenden Eintrittsleitung 10 verbunden. Ebenso fehlt die druckseitige Sammelschiene, vielmehr ist der Austritt des dritten Kompressors 3 über die Austrittsleitung 17 direkt mit dem Prozess 19 verbunden. Fig. 2 shows the application for three compressors 1 , 2 , 3 in series operation. The structure of this station largely corresponds to that of the station shown in FIG. 1 for parallel operation. The only difference is that the first compressor 1 is connected to the inlet line 11 and via the outlet line 15 to the second compressor 2 , and this is connected to the third compressor 3 via the outlet line 16 and the inlet line 12 . The suction-side busbar 13 does not exist, the process 14 is connected directly to the inlet line 10 serving as a suction line. Likewise, the pressure-side busbar is missing, rather the outlet of the third compressor 3 is directly connected to the process 19 via the outlet line 17 .

Für die Regelung von Kompressoren im Reihenbetrieb gelten nach dem bekannten Stand der Technik genau die gleichen Aussagen wie für den Parallelbetrieb. Sollen die Kompressoren 1, 2, 3 im Reihenbetrieb auf konstanten Durchfluss gefahren werden, ermittelt der Masterregler 24, auf welche Drehzahlen die einzelnen Maschineneinheiten zu fahren sind, damit der gewünschte Durchfluss erreicht wird. Werden die Kompressoren 1, 2, 3 auf konstanten Enddruck bzw. auf konstantes Druckverhältnis gefahren, ermittelt der Masterregler 24, welches Druckverhältnis jeder einzelne Kompressor 1, 2, 3 zu erbringen hat, um das geforderte Gesamtdruckverhältnis zu erreichen. Auch für den Reihenbetrieb gilt nach dem allgemeinen Stand der Technik, dass es nur einen Masteregler geben darf, der nur einen Sollwert und einen Istwert erhält. According to the known prior art, the same statements apply to the control of compressors in series operation as for parallel operation. If the compressors 1 , 2 , 3 are to be run in constant flow in series, the master controller 24 determines the speeds at which the individual machine units are to be driven so that the desired flow is achieved. If the compressors 1 , 2 , 3 are operated at a constant final pressure or a constant pressure ratio, the master controller 24 determines which pressure ratio each individual compressor 1 , 2 , 3 has to provide in order to achieve the required total pressure ratio. For series operation, according to the general state of the art, there can only be one master controller that only receives one setpoint and one actual value.

Die Fig. 3 zeigt ein Signalflussdiagramm für ein Regelsystem für eine Station mit drei Kompressoren 1, 2, 3. Der Stationssollwert (Durchflusssollwert oder Drucksollwert) wird über die Signalleitung 21 und einen Wandler 31 auf eine Soll/Ist-Vergleichsstelle 32 gegeben. Der Istwert (gemessener Durchfluss oder Druck) gelangt über die Signalleitung 23 und einen Wandler 33 zu der gleichen Vergleichsstelle 32. In dieser Vergleichsstelle 32 wird die Differenz aus Sollwert und Istwert gebildet und an einen Stationsregler 34 gegeben. Der Stationsregler 34 verstellt seine Ausgangsgröße so lange, bis der Istwert dem Sollwert entspricht. Der Ausgang des Stationsreglers 34 wird über Anteilsteller 35, 36, 37 und Wandler 38, 39 und 40 den Signalleitungen 25, 26, 27 zugeleitet. Diese Signalleitungen 25, 26, 27 verbinden den Stationsregler 34 mit den drei Einheitenreglern 41, 42, 43. Jeder Einheitenregler 41, 42, 43 besitzt einen Wandler 44, 45 und 46 für die Eingangsgröße und einen weiteren Eingangswandler (nicht dargestellt) für den Maschinenistwert, typischerweise die Drehzahl der Antriebsturbine 4, 5, 6 oder die Position der Eintrittsleitschaufeln bei leitschaufelgeregelten Kompressoren. In den Vergleichern 47, 48 und 49 wird die Differenz zwischen Maschinenistwert und Maschinensollwert gebildet und dem jeweiligen Einheitenregler 41, 42und 43 zugeführt. Diese verstellen nun ihrerseits über Wandler 50, 51 52 die Drehzahl der Turbine 4, 5, 6 (oder die Stellung der Leitschaufeln) derart, dass der Maschinenistwert genau dem Maschinensollwert entspricht. Fig. 3 shows a signal flow diagram for a control system for a station with three compressors 1, 2, 3. The station setpoint (flow setpoint or pressure setpoint) is sent via the signal line 21 and a converter 31 to a setpoint / actual comparison point 32 . The actual value (measured flow or pressure) reaches the same comparison point 32 via the signal line 23 and a converter 33 . The difference between the setpoint value and the actual value is formed in this comparison point 32 and sent to a station controller 34 . The station controller 34 adjusts its output variable until the actual value corresponds to the target value. The output of the station controller 34 is fed to the signal lines 25 , 26 , 27 via share adjusters 35 , 36 , 37 and converters 38 , 39 and 40 . These signal lines 25 , 26 , 27 connect the station controller 34 to the three unit controllers 41 , 42 , 43 . Each unit controller 41 , 42 , 43 has a converter 44 , 45 and 46 for the input variable and a further input converter (not shown) for the actual machine value, typically the speed of the drive turbine 4 , 5 , 6 or the position of the inlet guide vanes in the case of compressors regulated by guide vanes. In the comparators 47 , 48 and 49 , the difference between the actual machine value and the nominal machine value is formed and fed to the respective unit controller 41 , 42 and 43 . These, in turn, adjust the speed of the turbine 4 , 5 , 6 (or the position of the guide vanes) via converters 50 , 51 52 such that the actual machine value corresponds exactly to the machine setpoint.

In den Anteilstellern 38, 39 und 40 wird die Stellgröße des Stationsregler 34 auf die einzelnen Maschineneinheiten aufgeteilt. Das Verstellgesetz kann je nach Anlagenerfordernis linear oder nichtlinear sein. Es kann bei Bedarf von verschiedenen Parametern abhängig sein. Es soll vereinfachend ein lineares Verstellgesetz angenommen werden, nach dem die Turbinen 4 und 6 jeweils 30% der Gesamtleistung und die Turbine 5 40% der Gesamtleistung aufzubringen haben. In den Anteilstellern 35 und 37 ist demzufolge ein Faktor 0,3 eingestellt, im Anteilsteller 36 ist ein Faktor 0,4 eingestellt. Sollte nun der Stationsregler 34 10% mehr Leistung verlangen und sein Ausgang deshalb um 10% ansteigen, steigt der Maschinensollwert, der der Turbine 4 über die Signalleitung 25 zugeführt wird, um 3%, der Maschinensollwert von Turbine 5 um 4% und der Maschinensollwert von Turbine 6 um 3%. In the actuators 38 , 39 and 40 , the manipulated variable of the station controller 34 is divided between the individual machine units. The adjustment act can be linear or non-linear depending on the system requirements. If necessary, it can depend on various parameters. To simplify matters, a linear adjustment law is to be assumed, according to which turbines 4 and 6 each have to produce 30% of the total output and turbine 5 40% of the total output. A factor of 0.3 is accordingly set in the unit registers 35 and 37 , and a factor of 0.4 is set in the unit converter 36 . If the station controller 34 now requires 10% more power and its output therefore increases by 10%, the machine setpoint which is fed to the turbine 4 via the signal line 25 increases by 3%, the machine setpoint of turbine 5 by 4% and the machine setpoint of Turbine 6 by 3%.

Gemäß Fig. 3 gehören die Elemente 31 bis 40 zu dem gemeinsamen Masterregler 24, die Komponenten 44, 47, 41 und 50 gehören zu dem Maschinenregler 28 der Turbine 4 mit dem Kompressor 1; die Komponenten 45, 48, 42 und 51 gehören zu dem Maschinenregler 29 der Turbine 5 mit dem Kompressor 2 und die Komponenten 46, 49, 43 und 52 gehören zu dem Maschinenregler 30 der Turbine 6 mit dem Kompressor 3. Referring to FIG. 3, the elements 31 to 40 belong to the common master controller 24, the components 44, 47, 41 and 50 belonging to the machine controller 28 of the turbine 4 to the compressor 1; the components 45 , 48 , 42 and 51 belong to the machine controller 29 of the turbine 5 with the compressor 2 and the components 46 , 49 , 43 and 52 belong to the machine controller 30 of the turbine 6 with the compressor 3 .

In vielen Anwendungen ist es üblich, dass der Maschinenregler eine weitere Regelfunktion enthält. So kann z. B. ein Druckregelkreis derart aufgebaut sein, dass dem Master-Druckregler Durchflussregler unterlagert sind, die den jeweiligen Durchfluss durch die einzelnen Maschinen regeln. Diesen Durchflussreglern sind nochmals Drehzahlregler unterlagert, die dann die Drehzahl regeln. In diesen Anwendungsfällen ist der den Maschinen zugeordnete Durchflussregler Teil des jeweiligen Einheitenreglers 41, 42, 43. In many applications it is common for the machine controller to contain an additional control function. So z. B. a pressure control circuit can be constructed in such a way that the master pressure regulator is subordinated to flow regulators that regulate the respective flow through the individual machines. Speed controllers are subordinate to these flow controllers, which then regulate the speed. In these applications, the flow controller assigned to the machines is part of the respective unit controller 41 , 42 , 43 .

Jeder Turbokompressor benötigt eine Pumpgrenzregelung, die Teil einer jeden Maschinenregelung ist und deren Aufgabe es ist, den Kompressor vor einem Betrieb im instabilen Arbeitsbereich zu schützen. Der Betrieb im instabilen Arbeitsbereich wird Kompressorpumpen genannt. Fig. 6 zeigt ein Blockschaltbild einer typischen Pumpgrenzregelung für einen Kompressor mit variablem Saugdruck. Bin Kompressor 53 ist mit einer Saugleitung 54 und einer Druckleitung 55 ausgerüstet. Ein Umblaseventil 56 in einer Umblaseleitung 57 kann bei Bedarf geregelt geöffnet werden und damit den Durchfluss durch den Kompressor erhöhen, wenn die Gasabnahme durch den Prozess kleiner ist als der minimal zulässige Kompressordurchfluss. Ein Umblaseventil 56, auch Pumpgrenzregelventil genannt, wird über eine Steuerleitung 58 vom Pumpgrenzregler 59 angesteuert, dessen Eingangsgrößen der mit dem Sensor 60 gemessene Eintrittsdruck, der mit dem Sensor 61 gemessene Eintrittsdurchfluss, der mit dem Sensor 62 gemessene Enddruck und die mit dem Sensor 63 gemessenen Eintrittstemperatur ist. Da der Pumpgrenzregler 59 üblicherweise innerhalb der gleichen Reglerhardware realisiert ist wie der Maschinenregler (er ist ein wesentlicher Teil des Maschinenreglers), stehen Signale wie Kompressordurchfluss sowie Druck vor und hinter dem Kompressor innerhalb des Maschinenreglers zur Verfügung und können damit auch für den Lastverteilungsfegler und den Kapazitätsregler verwendet werden. Every turbo compressor requires a surge limit control, which is part of every machine control and whose task is to protect the compressor from operation in an unstable working area. Operation in an unstable work area is called compressor pumps. Fig. 6 is a block diagram showing a typical surge control for a compressor with a variable suction pressure. A compressor 53 is equipped with a suction line 54 and a pressure line 55 . A blow-by valve 56 in a blow-by line 57 can be opened in a controlled manner if necessary and thus increase the flow through the compressor if the gas removal by the process is smaller than the minimum permissible compressor flow. A bypass valve 56 , also known as surge limit control valve, is controlled via a control line 58 by surge limit regulator 59 , the input variables of which are the inlet pressure measured by sensor 60 , the inlet flow measured by sensor 61 , the final pressure measured by sensor 62 and the one measured by sensor 63 Inlet temperature is. Since the surge limit controller 59 is usually implemented within the same controller hardware as the machine controller (it is an essential part of the machine controller), signals such as compressor flow and pressure upstream and downstream of the compressor are available within the machine controller and can therefore also be used for the load distribution controller and the capacity controller be used.

In den Fig. 4 und 5 ist das erfindungsgemäße Regelverfahren für drei zu einer Station zusammengefasste Kompressoren 1, 2, 3 im Parallelbetrieb und im Reihenbetrieb dargestellt. Wie im Zusammenhang mit den Fig. 1 und 2 bereits beschrieben, sind die Kompressoren 1, 2, 3 mit Turbinen 4, 5, 6 als Antriebsmaschinen gekoppelt und werden von diesen angetrieben. Durch Variation der Turbinendrehzahl kann die Förderkapazität des Kompressors 1, 2, 3 variiert werden. Alternativ können die Antriebsturbinen auch durch Motoren mit fester Drehzahl ersetzt werden, wobei in diesem Anwendungsfall verstellbare Leitschaufeln mit den Stellantrieben 7, 8, 9 in den Kompressoren 1, 2, 3 oder Drosselklappen vor den Kompressoren (nicht gezeigt) verwendet werden. In Figs. 4 and 5 2, the control method according to the invention for three combined to form a station compressors 1, represented 3 in parallel and in series operation. As already described in connection with FIGS. 1 and 2, the compressors 1 , 2 , 3 are coupled to turbines 4 , 5 , 6 as drive machines and are driven by them. The delivery capacity of the compressor 1 , 2 , 3 can be varied by varying the turbine speed. Alternatively, the drive turbines can also be replaced by fixed-speed motors, in which case adjustable guide vanes with the actuators 7 , 8 , 9 in the compressors 1 , 2 , 3 or throttle valves in front of the compressors (not shown) are used.

Die in Fig. 4 gezeigten Kompressoren 1, 2, 3 sind durch die Eintrittsleitungen 10, 11, 12 mit der saugseitigen Sammelschiene 13 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu dem saugseitigen Prozess 14 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Druckseitig sind die Kompressoren 1, 2, 3 über die Austrittsleitungen 15, 16, 17 mit der druckseitigen Sammelschiene 18 verbunden, die ihrerseits Verbindung zu einem druckseitigen Prozess 19 oder zu einer Pipeline bzw. zu einem Gasspeicher hat. Gemäß Fig. 5 ist der erste Kompressor 1 der in Reihe geschalteten Kompressoren 1, 2, 3 mit der Eintrittsleitung 11 und über die Austrittsleitung 15 mit dem zweiten Kompressor 2 verbunden ist. Dieser ist über die Austrittsleitung 16 und die Eintrittsleitung 12 mit dem dritten Kompressor 3 verbunden. Der Prozess 14 ist direkt mit der Saugleitung 10 und der Austritt des dritten Kompressors 3 ist über die Austrittsleitung 17 direkt mit dem Prozess 19 verbunden. The compressors 1 , 2 , 3 shown in FIG. 4 are connected through the inlet lines 10 , 11 , 12 to the suction-side busbar 13 , which in turn has a connection to the suction-side process 14 or to a pipeline or to a gas storage device. On the pressure side, the compressors 1 , 2 , 3 are connected via the outlet lines 15 , 16 , 17 to the pressure-side busbar 18 , which in turn has a connection to a pressure-side process 19 or to a pipeline or to a gas storage device. Referring to FIG. 5, the first compressor 1 of the series-connected compressors 1, 2, 3 is connected to the inlet line 11 and through the outlet line 15 to the second compressor 2. This is connected to the third compressor 3 via the outlet line 16 and the inlet line 12 . The process 14 is connected directly to the suction line 10 and the outlet of the third compressor 3 is connected directly to the process 19 via the outlet line 17 .

Bei dem erfindungsgemäßen Regelverfahren entfällt der Masterregler. Stattdessen erhält jeder der Maschinenregler 28, 29, 30 den Gesamtsollwert von der Sollwertvorgabe 20 der Station direkt über die Signalleitung 21 zugeführt. Der Istwert wird über die Signalleitung 23 ebenfalls direkt jedem Maschinenregler 28, 29, 30 zugeführt, so dass jeder Maschinenregler 28, 29, 30 für sich die erforderlichen Berechnungen durchführen und die nachgeschalteten Stellorgane genauso verstellen kann als würde ein gemeinsamer überlagerter Masterregler eingesetzt. The master controller is omitted in the control method according to the invention. Instead, each of the machine controllers 28 , 29 , 30 receives the total setpoint from the setpoint specification 20 of the station directly via the signal line 21 . The actual value is also fed directly to each machine controller 28 , 29 , 30 via the signal line 23 , so that each machine controller 28 , 29 , 30 can carry out the necessary calculations for itself and can adjust the downstream actuators in the same way as if a common master controller were used.

Die Fig. 7 zeigt das Signalflussdiagramm für eine Parallel- oder Reihenschaltung von drei Kompressoren 1, 2, 3 gemäß Erfindung. Der Stationssollwert der Sollwertvorgabe 20 wird aufgeteilt, parallel drei Wandlern 64, 65, 66 aufgeschaltet und an die Vergleicher 70, 71, 72 weitergeleitet. Der Istwert aus der Signalleitung 23 wird drei Wandlern 67, 68, 69 aufgeschaltet und an die Vergleichern 70, 71, 72 weitergeleitet. In den Anteilstellern 35, 36 und 37, die zwischen den Wandlern 64, 65, 66 angeordnet sind, wird der Sollwert auf die einzelnen Maschineneinheiten, bestehend aus den Kompressoren 1, 2, 3 und den Turbinen 4, 5, 6, aufgeteilt. In der Vergleichern 70, 71, 72 wird die Differenz aus Sollwert und Istwert gebildet und über je einen Verstärker 73, 74, 75 den Einheitenreglern 76, 77, 78 zugeführt. Die Einheitenregler 76, 77, 78 verstellen ihrerseits über die Wandler 79, 80 und 81 die Turbinendrehzahl bzw. die Leitschaufeln des jeweiligen Kompressors 1, 2 oder 3. Die Wandler 67, 64, der Anteilsteller 35, der Vergleicher 70, der Verstärker 73, der Einheitenregler 76 und der Wandler 79 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 28, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 4 und Kompressor 1 gebildet ist. Die Wandler 68, 65, der Anteilsteller 36, der Vergleicher 71, der Verstärker 74, der Einheitenregler 77 und der Wandler 80 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 29, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 5 und Kompressor 2 gebildet ist. Die Wandler 69, 66, der Anteilsteller 37, der Vergleicher 72, der Verstärker 75, der Einheitenregler 78 und der Wandler 81 sind gemeinsam Teile des Maschinenreglers 30, der der Maschineneinheit zugeordnet ist, die aus der Turbine 5 und Kompressor 3 gebildet ist. FIG. 7 shows the signal flow diagram for a parallel or series connection of three compressors 1 , 2 , 3 according to the invention. The station setpoint of the setpoint specification 20 is divided, three converters 64 , 65 , 66 connected in parallel and forwarded to the comparators 70 , 71 , 72 . The actual value from the signal line 23 is applied to three converters 67 , 68 , 69 and passed on to the comparators 70 , 71 , 72 . In the setters 35 , 36 and 37 , which are arranged between the converters 64 , 65 , 66 , the setpoint is divided between the individual machine units, consisting of the compressors 1 , 2 , 3 and the turbines 4 , 5 , 6 . The difference between the setpoint value and the actual value is formed in the comparators 70 , 71 , 72 and fed to the unit controllers 76 , 77 , 78 via an amplifier 73 , 74 , 75 each. The unit controllers 76 , 77 , 78 in turn adjust the turbine speed or the guide vanes of the respective compressor 1 , 2 or 3 via the converters 79 , 80 and 81 . The converters 67 , 64 , the share adjuster 35 , the comparator 70 , the amplifier 73 , the unit controller 76 and the converter 79 are together parts of the machine controller 28 which is assigned to the machine unit which is formed from the turbine 4 and compressor 1 . The converters 68 , 65 , the share adjuster 36 , the comparator 71 , the amplifier 74 , the unit controller 77 and the converter 80 are together parts of the machine controller 29 which is assigned to the machine unit which is formed from the turbine 5 and compressor 2 . The converters 69 , 66 , the share adjuster 37 , the comparator 72 , the amplifier 75 , the unit controller 78 and the converter 81 are together parts of the machine controller 30 which is assigned to the machine unit which is formed from the turbine 5 and compressor 3 .

Istwert und Sollwert der Prozessgröße als Eingang der Wandler 67 bis 66 können beliebige Größen sein. Häufig sind es der Durchfluss durch die Kompressoren, der Druck vor oder hinter der Station, es kann aber auch die Lastverteilung der Kompressoren im Reihen- oder Parallelbetrieb sein. Denkbar ist auch das Druckverhältnis der gesamten Station oder eine Temperatur bzw. ein Flüssigkeitsstand in einem Behälter. The actual value and setpoint of the process variable as the input of the converters 67 to 66 can be any quantity. Often it is the flow through the compressors, the pressure in front of or behind the station, but it can also be the load distribution of the compressors in series or parallel operation. The pressure ratio of the entire station or a temperature or a liquid level in a container are also conceivable.

Der wesentliche Unterschied zwischen dem Stand der Technik gemäß Fig. 3 und der Erfindung gemäß Fig. 7 besteht darin, dass der in Fig. 3 gezeigte Masterregler 24 mit den Elementen 31 bis 40 komplett entfallen ist und seine Funktion auf die ohnehin vorhandenen Maschinenregler 28, 29, 30 aufteilt sind. Die Elemente 31 bis 34 sind ersatzlos entfallen und durch jeweils drei Elemente 64, 70 und 76; 65, 71 und 77 sowie 66, 72 und 78 ersetzt worden. Dafür entfallen die Wandler 38 bis 46. Viel wesentlicher ist jedoch, dass die dargestellten Funktionalitäten reine softwaremäßig realisierte Zusatzfunktionen in den jeweils ohnehin vorhandenen Maschinenreglern sind. The essential difference between the prior art according to FIG. 3 and the invention according to FIG. 7 is that the master controller 24 shown in FIG. 3 with the elements 31 to 40 has been completely dispensed with and its function on the machine controllers 28 which are present anyway. 29 , 30 are divided. The elements 31 to 34 are omitted without replacement and by three elements 64 , 70 and 76 ; 65 , 71 and 77 and 66 , 72 and 78 have been replaced. This eliminates the converters 38 to 46 . It is much more important, however, that the functionalities shown are purely software-implemented additional functions in the machine controllers which are present anyway.

Nachfolgend sollen die Vorteile der erfindungsgemäßen Lösung gegenüber dem Stand der Technik an einem Beispiel durch Vergleich des Standes der Technik mit der Erfindung beschrieben werden. Drei Kompressoren 1, 2, 3 gemäß Fig. 2 werden mit einem Regelsystem gemäß Fig. 3 im Reihenbetrieb (Stand der Technik) gefahren. Jeder der Kompressoren 1, 2, 3 fahre zu Beginn des Regelvorgangs mit einem Druckverhältnis von 3. Regelgröße sei der Druck in der druckseitigen Sammelleitung 19. Der Sollwert betrage 99 bar und der Istwert 90 bar. Die Kompressoren 1 bis 3 sollen jeweils ein Drittel des Gesamtdruckverhältnisses aufbringen. Der Vergleicher 32 stellt eine Abweichung von 9 bar fest und übermittelt dies an den Stationsregler 34. Dieser Stationsregler 34 erhöht seinen Ausgang um einen Anteil, der einer Erhöhung des Druckverhältnisses um 10% von 90 bar auf 99 bar entspricht, es soll hier beispielhaft eine Steigerung des Ausgangssignals von 45 auf 50% angenommen werden. Jede der drei Maschineneinheiten erhöht ihre Leistung im gleichen Maße so lange, bis der gemessene Istwert dem Sollwert entspricht. The advantages of the solution according to the invention compared to the prior art are described below using an example by comparing the prior art with the invention. Three compressors 1 , 2 , 3 according to FIG. 2 are operated in series operation (prior art) with a control system according to FIG. 3. At the beginning of the control process, each of the compressors 1 , 2 , 3 runs with a pressure ratio of 3. The controlled variable is the pressure in the pressure-side manifold 19 . The setpoint is 99 bar and the actual value is 90 bar. The compressors 1 to 3 should each apply one third of the total pressure ratio. The comparator 32 detects a deviation of 9 bar and transmits this to the station controller 34 . This station controller 34 increases its output by a proportion which corresponds to an increase in the pressure ratio by 10% from 90 bar to 99 bar. An increase in the output signal from 45 to 50% is to be assumed here as an example. Each of the three machine units increases their output to the same extent until the measured actual value corresponds to the target value.

Bei einem erfindungsgemäßen System nach Fig. 7 ergibt sich folgender Funktionsablauf. Der Istwert auf der Signalleitung 23 beträgt 90 bar und der Sollwert auf der Signalleitung 21 beträgt 99 bar. Über die Wandler 67 bis 69 erhalten alle drei Einheitenregler (Kapazitätsreglern) 76, 77 und 78 die gleiche Regeldifferenz von 9 bar. Jeder der drei Einheitenregler 76, 77 und 78 reagiert genau so wie der Masterregler 24 in Fig. 3. Jede der drei Maschineneinheiten erhöht ihre Leistung im gleichen Maße so lange, bis der gemessene Istwert dem Sollwert entspricht. In the case of a system according to the invention according to FIG. 7, the following functional sequence results. The actual value on signal line 23 is 90 bar and the setpoint on signal line 21 is 99 bar. All three unit regulators (capacity regulators) 76 , 77 and 78 receive the same control difference of 9 bar via the converters 67 to 69 . Each of the three unit controllers 76 , 77 and 78 reacts in exactly the same way as the master controller 24 in FIG. 3. Each of the three machine units increases their output to the same extent until the measured actual value corresponds to the target value.

Bei Kompressoren im Reihenbetrieb mit variablem Saugdruck erfolgt eine Regelung des Enddrucks stets derart, dass die Regelgröße das Druckverhältnis über der gesamten Station, sprich der Reihenschaltung aller Kompressoren ist. Auch bei Kompressoren im Reihenbetrieb, die auf konstanten Durchfluss gefahren werden, ist das Verhältnis der Druckverhältnisse der einzelnen Kompressoren die zu regelnde Größe für die Einheitenregler. For compressors in series operation with variable suction pressure there is a Regulation of the final pressure always in such a way that the controlled variable Pressure ratio over the entire station, i.e. the series connection of all compressors. Even with compressors in series operation are driven to constant flow, the ratio is the Pressure ratios of the individual compressors the size to be regulated for the unit controller.

Nach dem Stand der Technik muss davon ausgegangen werden, dass Probleme auftreten können, wenn die Eingangswandler für Sollwert und Istwert der einzelnen Einheitenregler eine voneinander abweichende Drift aufweisen oder durch die inkrementale Analog/Digitalwandlung unterschiedliche Zahlenwerte für Sollwert oder Istwert der einzelnen Maschinenregler ermitteln. In diesem Fall wird sich eine Abweichung der Gesamtförderleistung aller Kompressoren von der geforderten Leistung ergeben. Nach dem Stand der Technik wird dieser Nachteil als Grund dafür angesehen, dass ein überlagerter Masterregler zwingend erforderlich ist. Eingangs wurde auf diesen Nachteil bei Verwendung von drei individuellen Druckreglern bereits hingewiesen. According to the state of the art, it must be assumed that Problems can arise if the input converters for setpoint and The actual value of the individual unit controllers is different Have drift or due to the incremental analog / digital conversion different numerical values for setpoint or actual value of the individual Determine the machine controller. In this case there will be a deviation the total delivery capacity of all compressors from the required Performance. According to the prior art, this disadvantage is considered Reason considered that a superimposed master controller is mandatory is required. Initially this disadvantage was in use already pointed out by three individual pressure regulators.

Erfindungsgemäß wird dieses Problem durch den Einsatz eines Lastverteilungsreglers gelöst. Dieser Lastverteilungsregler wirkt zusätzlich zum Einheitenregler 76 bis 78 (Kapazitätsregler) und verwendet den gleichen Maschinenregler 28, 29, 30. Nachfolgend soll zunächst nur die Funktion des Lastverteilungsreglers unter Verwendung der bekannten Funktionsgruppen beschrieben werden. Anschließend wird die Kombination aus Kapazitätsregler und Lastverteilungsregler beschrieben. Dieser Lastverteilungsregler ist genau so aufgebaut wie der Einheitenregler 76 bis 78 (Kapazitätsregler) gemäß Fig. 7. Allerdings ist der Sollwert einer Lastverteilungsregelung der Soll- Lastanteil des Kompressors und der Istwert die aktuelle Last. Üblich ist, dass bei Kompressoren im Parallelbetrieb der Abstand des Arbeitspunkts von der Stabilitätsgrenze die Regelgröße ist und bei Kompressoren im Reihenbetrieb das Druckverhältnis. Bei einer Lastverteilungsregelung für Reihenbetrieb gemäß Fig. 7 ist der Istwert für jede Maschineneinheit das jeweilige Druckverhältnis des jeweiligen Kompressors und der Sollwert ist der Soll-Anteil des jeweiligen Kompressors am Gesamtdruckverhältnis. Der Istwert des Druckverhältnisses lässt sich durch Division des für die Pumpgrenzregelung gemessenen Enddrucks durch den für die Pumpgrenzregelung gemessenen Saugdrucks ermitteln. Das Gesamtdruckverhältnis errechnet sich durch Division des Stationsaustrittsdrucks durch den Stationseintrittsdruck. Üblich ist, dass alle Kompressoren im Reihenbetrieb mit jeweils gleichem Druckverhältnis gefahren werden, so dass der Sollwert für jeden einzelnen Lastverteilungsregler ein Drittel des Gesamtstationsdruckverhältnisses ist. Sollte das Verhältnis für einzelne Maschinen unterschiedlich sein, kann ein Skalierungsfaktor innerhalb der Sollwertbildung berücksichtigt werden. Sollte der Lastanteil der einzelnen Maschineneinheiten von weiteren Prozessgrößen abhängig sein, können variable Skalierungsfaktoren eingeführt werden. According to the invention, this problem is solved by using a load distribution controller. This load distribution controller acts in addition to the unit controller 76 to 78 (capacity controller) and uses the same machine controller 28 , 29 , 30 . In the following, only the function of the load distribution controller will be described using the known function groups. The combination of capacity controller and load distribution controller is then described. This load distribution controller is constructed in exactly the same way as the unit controller 76 to 78 (capacity controller) according to FIG. 7. However, the setpoint of a load distribution control is the setpoint load share of the compressor and the actual value is the current load. It is common that the distance between the working point and the stability limit is the controlled variable for compressors in parallel operation and the pressure ratio for compressors in series operation. In a load distribution control for series operation according to FIG. 7, the actual value for each machine unit is the respective pressure ratio of the respective compressor and the target value is the target share of the respective compressor in the total pressure ratio. The actual value of the pressure ratio can be determined by dividing the final pressure measured for the surge limit control by the suction pressure measured for the surge limit control. The total pressure ratio is calculated by dividing the station outlet pressure by the station inlet pressure. It is common for all compressors to be operated in series with the same pressure ratio, so that the setpoint for each individual load distribution controller is one third of the total station pressure ratio. If the ratio is different for individual machines, a scaling factor can be taken into account when forming the setpoint. If the load share of the individual machine units depends on further process variables, variable scaling factors can be introduced.

Der Lastverteilungsalgorithmus errechnet für jeden der Kompressoren eine Teillast, bei Kompressoren im Parallelbetrieb z. B. einen vorgebenden Anteil des Gesamtdurchflusses. Beim Reihenbetrieb gibt der Algorithmus z. B. einen fest vorgegebenen Anteil des gesamten geforderten Druckverhältnisses vor. Der Einheitenregler jedes Kompressors regelt nun die individuelle Maschineneinheit auf diesen Wert ein. The load distribution algorithm computes for each of the compressors a partial load, for compressors in parallel z. B. one predetermined proportion of the total flow. In series operation, the Algorithm z. B. a fixed proportion of the total required pressure ratio. The unit controller each The compressor now controls the individual machine unit on this Value.

Weicht durch einen Messfehler oder einen Wandlerfehler der im Regler verarbeitete Istwert in einem der drei Einheitenregler vom im Kompressoren tatsächlich gefahrenen Istwert ab, erfassen alle Lastverteilungsregler diese vermeintliche Abweichung von der Soll-Lastverteilung und regelt diese durch Verstellung aller drei Kompressoren derart aus, dass die Lastverteilungsregler eine gleichmäßige Lastaufteilung sehen. Liefert der Wandler 67 für den Istwert der Einheit 1 z. B. einen 10% zu hohen Wert, so merkt jeder der jedem Kompressor zugeordneten Einheitenregler (Lastverteilungsregler) diese Abweichung und verfährt sein nachgeschaltetes Stellorgan um das vorgegebene Verhältnis. Im abgeglichenen Zustand fährt die Maschineneinheit 1 stabil mit einer 6,66% zu geringen Last und die Maschineneinheiten 2 und 3 stabil mit je einer um 3,33% zu hohen Last. Die Folge ist ein Unbalance aller drei Kompressoren. Diese ist aber geringer als der einzelne Fehler der betroffenen Maschineneinheit. If, due to a measurement error or a converter error, the actual value processed in the controller in one of the three unit controllers deviates from the actual value actually driven in the compressor, all load distribution controllers record this supposed deviation from the target load distribution and regulate this by adjusting all three compressors in such a way that the load distribution controller see an even load sharing. Returns the converter 67 for the actual value of the unit 1 z. B. a 10% too high value, each of the unit controllers assigned to each compressor (load distribution controller) notices this deviation and moves its downstream actuator by the predetermined ratio. In the balanced state, machine unit 1 runs stably with a load that is 6.66% too low and machine units 2 and 3 stably with a load that is too high by 3.33%. The result is an unbalance of all three compressors. However, this is less than the individual error of the machine unit concerned.

Das System arbeitet sogar robust, wenn Sollwert und Istwert für jede Maschineneinheit getrennt ermittelt werden und dadurch größere Abweichungen zwischen den Sollwerten und Istwerten der einzelnen Regler vorliegen. Dieses stellt einen weiteren Vorteil des Verfahrens gemäß Erfindung dar. Eine Störung an einer gemeinsamen Istwertmessung beeinflusst den Betrieb aller Maschineneinheiten in der Station. Gleiches gilt für eine Störung des Sollwertstellers. Nach diesem Verfahren kann die Istwertmessung jeder einzelnen Maschineneinheit zugeordnet werden. Fig. 8 zeigt z. B. eine Anordnung mit individueller Istwertmessung. Statt einer gemeinsamen Istwertmessung in der druckseitigen Sammelschiene 18 kann der Istwert (Enddruck hinter den Kompressoren, vor den Kompressoren oder Durchfluss durch die Kompressoren) in den jeweiligen Austrittsleitungen 15, 16 und 17 mit Sensoren gemessen werden, die mit Wandlern 90, 91 und 92 verbunden sind. Die einzelnen Istwerte werden dann über die Wandler 69, 64 und 65 auf die Vergleicher 70, 71 und 72 gemäß Fig. 7 gegeben und den Maschinenreglern 28, 29, 30 zugeführt. Möglich ist auch, den Sollwert individuell vorzugeben. Damit sind dann alle erforderlichen Funktionalitäten individuell jeder Maschineneinheit zugeordnet. Wandlungsfehler der Sollwert- und Istwerterfassung beim Einsatz des erfindungsgemäßen Regelverfahrens als Kapazitätsregler (Durchflussregler, Druckregler) werden in gleicher Weise ausgeglichen. The system even works robustly if the setpoint and actual value are determined separately for each machine unit and there are major deviations between the setpoint and actual values of the individual controllers. This represents a further advantage of the method according to the invention. A fault in a common actual value measurement influences the operation of all machine units in the station. The same applies to a malfunction of the setpoint adjuster. Using this method, the actual value measurement can be assigned to each individual machine unit. Fig. 8 shows e.g. B. an arrangement with individual actual value measurement. Instead of a common actual value measurement in the pressure-side busbar 18 , the actual value (final pressure behind the compressors, upstream of the compressors or flow through the compressors) can be measured in the respective outlet lines 15 , 16 and 17 using sensors which are connected to converters 90 , 91 and 92 are. The individual actual values are then transferred to the comparators 70 , 71 and 72 according to FIG. 7 via the converters 69 , 64 and 65 and fed to the machine controllers 28 , 29 , 30 . It is also possible to specify the setpoint individually. All the necessary functionalities are then individually assigned to each machine unit. Conversion errors in the setpoint and actual value acquisition when using the control method according to the invention as a capacity controller (flow controller, pressure controller) are compensated in the same way.

Der Vorteil einer solchen Anordnung liegt zum Einen darin, dass jede der Istwertmessungen einer Maschineneinheit zugeordnet werden kann und die Versorgung der Wandler mit Hilfsenergie aus den Steuerschränken der jeweils zugeordneten Maschineneinheit erfolgen kann. Weiterhin sind selbst bei einem Totalausfall von Sollwert- oder Istwertwandlern einer Maschineneinheit die entsprechenden Einheiten der anderen Maschineneinheiten aktiv und reduzieren dadurch die negativen Auswirkungen dieses Ausfalls. Es ist auch möglich, Sollwert und Istwert getrennt für jede Maschineneinheit zu bilden. Vorteil ist, dass keinerlei gemeinsame Komponenten mehr vorhanden sind und nur identische Maschinenanlagen ohne überlagerte Anlagenteile zum Einsatz kommen. The advantage of such an arrangement is, on the one hand, that each the actual value measurements can be assigned to a machine unit and the supply of the converter with auxiliary energy from the control cabinets the assigned machine unit can take place. Farther are even in the event of a total failure of setpoint or actual value converters one machine unit the corresponding units of the other Machine units active and thereby reduce the negative ones Impact of this failure. It is also possible to setpoint and To form the actual value separately for each machine unit. Advantage is that there are no more common components and only identical machine systems without superimposed system parts come.

Als Beispiel sei der zuvor beschriebene Fall bei Einsatz des Einheitenreglers als Druckregler benannt. Der gewünschte Enddruck beträgt 99 bar. Die Kompressoren 1 bis 3 sollen jeweils ein Drittel der aktuell benötigten Gesamtleistung erbringen. Hierzu erbringe jede Turbine 4 bis 6 jeweils 20% der insgesamt verfügbaren Leistung. Nun falle die Istwertmessung in der Druckleitung 17 des Kompressors 3 aus und gebe einen Istwert von 0 bar aus. Die Turbine 6 fährt wegen des fehlenden Istwerts auf ihre Maximalleistung und erbringt dadurch 33% der Gesamtleistung. Dadurch steigt der Druck in der druckseitigen Sammelleitung 18 und damit auch der Enddruck aller Kompressoren 1, 2, 3. Die beiden intakten Messeinrichtungen in den Kompressoraustrittsleitungen 15 und 16 der Kompressoren 1 und 2 bemerken diesen Anstieg und fahren die Kompressoren 1 und 2 in der Leistung so weit herunter, dass der Enddruck aller drei Kompressoren 1, 2, 3 wieder dem Sollwert 99 bar entspricht. Eine Station, die nach dem Stand der Technik mittels Masterregler geregelt wird, fährt alle Kompressoren in diesem Betriebsfall auf 100% Leistung. Gleiches passiert bei Ausfall eines Sollwerts. Ein Masterregler fährt alle Maschinen auf null und die gesamte Station bringt keine Leistung mehr. Bei einem Regelverfahren gemäß der Erfindung fährt der Kompressor, dessen Sollwert auf null fällt, fährt in seiner Leistung auf null, die beiden anderen Kompressorregelungen bemerken diese Abweichung und regeln sie durch Steigern der jeweils eigenen Leistung aus, so dass der Betrieb der Station als Gesamtheit nicht beeinflusst wird. The case described above when using the unit regulator as a pressure regulator is mentioned as an example. The desired final pressure is 99 bar. The compressors 1 to 3 should each provide a third of the total power currently required. For this purpose, each turbine 4 to 6 each provide 20% of the total available power. Now the actual value measurement fails in the pressure line 17 of the compressor 3 and outputs an actual value of 0 bar. Because of the missing actual value, the turbine 6 runs to its maximum output and thereby achieves 33% of the total output. As a result, the pressure in the pressure-side manifold 18 increases, and with it the end pressure of all compressors 1 , 2 , 3 . The two intact measuring devices in the compressor outlet lines 15 and 16 of the compressors 1 and 2 notice this increase and reduce the output of the compressors 1 and 2 to such an extent that the final pressure of all three compressors 1 , 2 , 3 again corresponds to the setpoint 99 bar. A station that is controlled according to the state of the art by means of a master controller runs all compressors to 100% output in this operating case. The same happens if a setpoint fails. A master controller drives all machines to zero and the entire station is no longer performing. In a control method according to the invention, the compressor, whose setpoint falls to zero, runs to zero in its output, the other two compressor controls notice this deviation and regulate it by increasing their own output, so that the operation of the station as a whole does not being affected.

Der Vorteil der erfindungsgemäßen Lösung liegt auf der Hand, es kann auf den Masterregler verzichtet werden, dadurch werden Kosten eingespart und die Verfügbarkeit erhöht. Darüber hinaus bietet dieses Verfahren den Vorteil, auf eine gemeinsame Istwertmessung und auf eine gemeinsame Sollwertgenerierung zu verzichten und sowohl Istwertmessung als auch Sollwerteinstellung jeder Kompressoreinheit zuzuordnen. Ganz wesentlich ist außerdem, dass die Verfügbarkeit erhöht und die Gesamtanlage weniger störungsanfällig wird. The advantage of the solution according to the invention is obvious, it can the master controller can be dispensed with, which increases costs saved and availability increased. In addition, this offers Process the advantage of a common actual value measurement and one to dispense with common setpoint generation and both actual value measurement as well as assigning setpoint values to each compressor unit. All it is also essential that the availability increases and the Entire system is less prone to failure.

Nachfolgend sollen einige Varianten und Ausgestaltungen für die Aufteilung der Last auf die einzelnen Kompressoren beschrieben werden. Below are some variants and designs for the Allocation of the load to the individual compressors are described.

In vielen Anwendungsfällen ist es erforderlich, den Anteil der einzelnen Maschineneinheiten an der Gesamtlast beeinflussen zu können. In einigen Fällen kann z. B. das Personal, das die Fahrweise der Station vorgibt, den Anteil der Belastung einzelner Maschineneinheiten beeinflussen wollen. Soll z. B. eine Maschineneinheit außer Betrieb genommen werden, ist es sinnvoll, den Anteil dieser Einheit an der Gesamtlast herunterzufahren. Dieses kann dadurch geschehen, dass der Summierstelle 70, 71 oder 72 ein fester Wert zum Vertrimmen des Gleichgewichts aufaddiert wird. Dies führt dazu, dass der Lastverteilungsregler nicht mehr alle Maschineneinheiten gleich belastet, sondern unterschiedlich. Beispiel: Ohne diese Vertrimmung fährt jeder von drei Kompressoren im Serienbetrieb mit einem Drittel des gesamten Druckverhältnisses. Wird nun dem Summierer 71 (für den mittleren Kompressor) eine Vertrimmgröße von minus 20% aufaddiert, regeln die drei Maschinenregler so lange, bis das Druckverhältnis des mittleren Kompressors genau 20% kleiner ist als das der anderen beiden. In many applications it is necessary to be able to influence the share of the individual machine units in the total load. In some cases, e.g. B. the personnel who dictate the way the station is operated want to influence the proportion of the load on individual machine units. Should z. For example, if a machine unit is taken out of operation, it makes sense to shut down that unit's share of the total load. This can be done by adding a fixed value to the summing point 70 , 71 or 72 to trim the balance. This means that the load distribution controller no longer loads all machine units equally, but differently. Example: Without this trim, each of three compressors runs in series operation with a third of the total pressure ratio. If a trim value of minus 20% is added to the summer 71 (for the middle compressor), the three machine controllers regulate until the pressure ratio of the middle compressor is exactly 20% smaller than that of the other two.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, den Sollwert für die Lastverteilung für jeden der Kompressoren individuell und unterschiedlich vorzugeben. Dies kann z. B. erforderlich sein, wenn eine Unsymmetrie in den Maschineneinheiten vorliegt. Es können z. B. Maschineneinheiten unterschiedlicher Baugröße zusammen in einer Station fahren. In diesem Fall muss der Faktor an die Baugröße der Maschineneinheiten angepasst sein. Another option is to set the setpoint for the Load distribution for each of the compressors individually and to specify differently. This can e.g. B. may be required if there is an asymmetry in the machine units. It can e.g. B. Machine units of different sizes together in one Drive station. In this case, the factor must match the size of the Be adapted to machine units.

Eine weitere Möglichkeit ist, dass ein Optimierungsalgorithmus eine für den jeweiligen Betriebspunkt optimale Kombination der Maschinenbelastung der einzelnen Maschineneinheiten ermittelt. Solche Optimierungsalgorithmen sind z. B. in der eingangs erwähnten EP-B-0 431 287 beschrieben. Bei Anwendung der Erfindung auf dieses bekannte Verfahren kann auch bei dem bekannten Verfahren auf einen überlagerten Rechner und Masterregler verzichtet werden, wenn der Algorithmus in jeden Maschinenregler programmiert wird. Another possibility is that an optimization algorithm is a optimal combination for the respective operating point Machine load of the individual machine units determined. Such Optimization algorithms are e.g. B. in the aforementioned EP-B-0 431 287 described. When applying the invention to this known The known method can also be based on a superimposed method Calculator and master controller are dispensed with if the algorithm is in every machine controller is programmed.

Ein weiteres Bedürfnis zum Eingriff in die Wahl der Lastaufteilung auf die einzelnen Maschineneinheiten kann z. B. auch das Erreichen einer Grenze des zulässigen Betriebsbereich an einer der Komponenten sein. Werden z. B. Gasturbinen unterschiedlicher Bauart als Antriebsmaschinen für Kompressoren eingesetzt, kann eine der Gasturbinen z. B. die maximale Abgastemperatur erreicht haben, während die anderen Gasturbinen noch über Stellreserven verfügen. Die Erfindung bietet zwei Lösungsansätze für dieses Problem. Der eine Ansatz besteht darin, dass der Faktor für die Aufteilung der Last auf die nicht in der Grenze befindlichen Maschineneinheiten derart verändert wird, dass die Faktoren im Verhältnis der nicht mehr zur Verfügung stehenden Maschineneinheiten erhöht wird. Der Faktor für die Maschine im Grenzbetrieb wird auf null gestellt, solange die Maschine in der Grenze betrieben wird. Das erfindungsgemäße Verfahren kompensiert diesen Vorgang aber auch ohne diesen Eingriff. Da die an der Grenze betriebene Einheit keine weitere Leistung mehr abgibt, stellt der Kapazitätsregler eine Abweichung vom Sollwert fest und erhöht die Leistung der anderen Einheit derart, dass die zu regelnde Prozessgröße genau dem Sollwert entspricht. Stellorgan bzw. Eingriffsteile für alle diese Faktoren zur Vertrimmung sind die Anteilsteller 35 bis 37 bzw. die Addition eines Festwertes auf die Summierer 70 bis 72. Another need to intervene in the choice of load distribution on the individual machine units can e.g. B. also reaching a limit of the permissible operating range on one of the components. Are z. B. gas turbines of different types used as prime movers for compressors, one of the gas turbines z. B. have reached the maximum exhaust gas temperature while the other gas turbines still have reserve capacity. The invention offers two approaches to solving this problem. One approach is to change the factor for distributing the load among the machine units that are not in the limit in such a way that the factors are increased in proportion to the machine units that are no longer available. The factor for the machine in limit operation is set to zero as long as the machine is operated in the limit. The method according to the invention compensates for this process even without this intervention. Since the unit operated at the limit no longer outputs any more power, the capacity controller detects a deviation from the setpoint and increases the output of the other unit in such a way that the process variable to be controlled corresponds exactly to the setpoint. Actuators or interventional parts for all of these factors for trimming are the share adjusters 35 to 37 or the addition of a fixed value to the summers 70 to 72 .

In den Fig. 9 bis 11 sind drei parallel geschaltete Kompressoren der Niederdruckstufe (ND-A, ND-B, ND-C) mit drei parallel geschalteten Kompressoren der Mitteldruckstufen (MD-A, MD-B, MD-C) und drei parallel geschalteten Kompressoren der Bochdruckstufe (HD-A, BD-B, BD- C) in Reihe geschaltet. In den Fig. 10 und 11 ist das Regelsystem für den Kompressor MD-B vergrößert dargestellt. Die übrigen Kompressoren sind mit einem identischen Regelsystem ausgerüstet. Jeder Kompressor ist mit einer Pumpgrenzregelung versehen, die in Verbindung mit der Fig. 6 bereits beschrieben ist. Ferner ist jeder aus Kompressor und Turbine bestehenden Maschineneinheit ein Maschinenregler 85 zugeordnet. In FIGS. 9 to 11 three parallel-connected compressors of the low-pressure stage (ND-A, ND-B, ND-C) with three parallel-connected compressors of the medium pressure stage (MD-A, MD-B, MD-C) and three parallel switched compressors of the Bochdruckstufe (HD-A, BD-B, BD-C) connected in series. In Figs. 10 and 11, the control system for the compressor MD-B is shown enlarged. The other compressors are equipped with an identical control system. Each compressor is provided with a surge limit control, which has already been described in connection with FIG. 6. Furthermore, a machine controller 85 is assigned to each machine unit consisting of compressor and turbine.

In der druckseitigen Sammelschiene 18 ist ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Enddruckes der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 86 zugeführt, der über eine Signalleitung 87 mit einem Vergleicher 88 verbunden ist. Diesem Vergleicher 88 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Enddruckes zugeführt. A sensor for determining the actual value of the final pressure of the station is arranged in the pressure-side busbar 18 . The measured value is fed to a converter 86 , which is connected to a comparator 88 via a signal line 87 . This comparator 88 is also supplied with the target value of the final pressure from the target value specification.

In der druckseitigen Sammelschiene 18 ist ferner ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Durchflusses der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 89 zugeführt, der über eine Signalleitung 90 mit einem Vergleicher 91 verbunden ist. Diesem Vergleicher 91 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Durchflusses zugeführt. A sensor for determining the actual value of the flow of the station is also arranged in the pressure-side busbar 18 . The measured value is fed to a converter 89 , which is connected to a comparator 91 via a signal line 90 . The setpoint value of the flow is also fed to this comparator 91 from the setpoint specification.

In der saugseitigen Sammelschiene 13 ist ein Sensor zur Bestimmung des Istwertes des Saugdruckes der Station angeordnet. Der Messwert wird einem Wandler 92 zugeführt, der über eine Signalleitung 93 mit einem Vergleicher 94 verbunden ist. Diesem Vergleicher 94 wird außerdem von der Sollwertvorgabe der Sollwert des Saugdruckes zugeführt. A sensor for determining the actual value of the suction pressure of the station is arranged in the suction-side busbar 13 . The measured value is fed to a converter 92 , which is connected to a comparator 94 via a signal line 93 . This comparator 94 is also supplied with the setpoint of the suction pressure from the setpoint.

Die Signalleitung 93 des Saugdruckes und die Signalleitung 87 des Enddruckes sind zu einer Rechenstelle 95 geführt, in der das Gesamtdruckverhältnis errechnet wird. Das Druckverhältnis kann zusätzlich mit einem festen oder auch einem von anderen Größen abhängigen variablen Faktor bewertet werden. Im ersten Ansatz ist der Faktor 1/3, das heißt alle drei Kompressoren werden gleich gelastet. Hinter dem Wandler 62 für den Enddruck des Kompressors MD-B ist eine Signalleitung 96 abgezweigt, die zu einer Rechenstelle 97 geführt ist. Hinter dem Wandler 61 für den Saugdruck des Kompressors MD-B ist eine Signalleitung 98 abgezweigt, die ebenfalls zu einer Rechenstelle 97 geführt ist. In der Rechenstelle 97 wird das Druckverhältnis eines einzelnen Kompressors ermittelt. Die Rechenstellen 95 und 97 sind mit einem Vergleicher 99 verbunden, in dem das Einzeldruckverhältniss dieses Kompressors MD-B mit seinem Soll-Anteil (des mit einem Faktor bewerteten) Gesamtdruckverhältnisses verglichen wird. The signal line 93 of the suction pressure and the signal line 87 of the final pressure are led to a computing point 95 , in which the total pressure ratio is calculated. The pressure ratio can also be assessed with a fixed factor or a variable factor that depends on other sizes. In the first approach, the factor is 1/3, i.e. all three compressors are loaded equally. A signal line 96 , which leads to a computing point 97 , is branched off behind the converter 62 for the final pressure of the compressor MD-B. A signal line 98 is branched off behind the converter 61 for the suction pressure of the compressor MD-B, which is also led to a computing point 97 . The pressure ratio of an individual compressor is determined in the computing unit 97 . The computing points 95 and 97 are connected to a comparator 99 , in which the individual pressure ratio of this compressor MD-B is compared with its nominal proportion (of the total pressure ratio assessed by a factor).

Von dem Pumpgrenzregler 59 ist eine Signalleitung 100 zu einer Rechenstelle 101 geführt. Die Signalleitung 100 führt ein den Abstand des Betriebspunktes eines einzelnen Kompressors beinhaltendes Signal. Der Rechenstelle 101 werden außerdem die entsprechenden Signale der übrigen parallel geschalteten Kompressoren zugeführt. In der Rechenstelle 101 wird der Mittelwert der Abstände der Betriebspunkte ermittelt. In einem Vergleicher 102 wird der Mittelwert der Abstände mit dem Einzelwert eines Kompressors verglichen. Die Vergleicher 88, 91, 94 sind über Signalleitungen, in denen jeweils ein Umschalter 103 angeordnet ist, mit einem Summierer 104 verbunden. Die Vergleicher 99, 102 sind über Signalleitungen, in denen jeweils ein Umschalter 105angeordnet ist, mit einem Summierer 106 verbunden. Auch der Summierer 104 ist mit dem Summierer 106 verbunden. A signal line 100 is led from the surge limit controller 59 to a computing point 101 . The signal line 100 carries a signal including the distance of the operating point of a single compressor. The computer 101 is also supplied with the corresponding signals from the other compressors connected in parallel. The mean value of the distances between the operating points is determined in the computing unit 101 . The mean value of the distances is compared in a comparator 102 with the individual value of a compressor. The comparators 88 , 91 , 94 are connected to a summer 104 via signal lines, in each of which a changeover switch 103 is arranged. The comparators 99 , 102 are connected to a summer 106 via signal lines, in each of which a changeover switch 105 is arranged. The summer 104 is also connected to the summer 106 .

Die Summierer 104, 106 sind über eine Signalleitung 107, in der ein Handeingriff 108 angeordnet ist, mit dem zu einer Maschineneinheit gehörenden Maschinenregler 85 verbunden, der die Funktionen eines Kapazitäts-, eines Enddruck-, eines Saugdruck-, eines Durchfluss- und eines Lastverteilungsreglers ausübt. The summers 104 , 106 are connected via a signal line 107 , in which a manual intervention 108 is arranged, to the machine controller 85 belonging to a machine unit, which functions as a capacity, end pressure, suction pressure, flow and load distribution controller exercises.

Das in der Fig. 11 dargestellte Regelsystem enthält zusätzlich noch eine Maximalauswahl 109 und eine Minimalauswahl 110, um Drehzahl und Last der Antriebsmaschine oder sonstige Größen zu begrenzen. The control system shown in FIG. 11 additionally contains a maximum selection 109 and a minimum selection 110 in order to limit the speed and load of the drive machine or other variables.

Bei dem gezeigten Regelsystem für den Reihen- und Parallelbetrieb wird die Kapazitätsregelung und die Lastverteilungsregelung der Station von jeweils eine einzigen jeder Maschineneinheit zugeordneten Maschinenregler vorgenommen. Vor dem Maschinenregler werden Regeldifferenzen für die Kapazitätsregelung, die Lastverteilungsregelung im Parallelbetrieb und die Lastverteilungsregelung im Reihenbetrieb gebildet. Bei diesem Regelsystem kann zwischen drei verschiedenen Kapazitätsregelalgorithmen gewählt werden (Durchflussregelung, Enddruckregelung hinter dem Hochdruckkompressor und Saugdruckregelung vor dem Niederdruckkompressor). Da der Kapazitätsregler nur eine Größe regeln kann, werden die beiden anderen Regeldifferenzen der Kapazitätsregelung über die Schalter 103 zu null geschaltet. Hier ist eine gegenseitige Verriegelung sinnvoll. Soll z. B. die Durchflussregelung aktiv sein, wird die Regeldifferenz für die Saugdruck- und die Enddruckregelung zu null geschaltet. Alternativ kann auch der Sollwert für den nicht aktiven Regler auf den Istwert geschaltet werden. Auch dadurch wird die Regeldifferenz zu null. In the control system shown for series and parallel operation, the capacity control and the load distribution control of the station are each carried out by a single machine controller assigned to each machine unit. Control differences for capacity control, load distribution control in parallel operation and load distribution control in series operation are formed in front of the machine controller. With this control system, you can choose between three different capacity control algorithms (flow control, final pressure control behind the high-pressure compressor and suction pressure control before the low-pressure compressor). Since the capacity controller can only control one variable, the two other control differences of the capacity control are switched to zero via the switches 103 . Mutual locking makes sense here. Should z. B. the flow control is active, the control difference for the suction pressure and the final pressure control is switched to zero. Alternatively, the setpoint for the inactive controller can be switched to the actual value. This also makes the control difference zero.

Soll einer der Lastverteilungsregler deaktiviert werden, geschieht das Gleiche. Die zugehörige Regeldifferenz wird einfach zu null geschaltet. Dies kann auf elegante Weise dadurch geschehen, dass die Optimierungsgröße (Istwert der Lastverteilung) auf den Sollwert geschaltet wird. Gleiches geschieht auch, wenn ein Kompressor außer Betrieb ist. Die Lastverteilungsreglern der anderen Kompressoren gehen einfach davon aus, dass die außer Betrieb befindlichen Kompressoren optimiert sind und daher keinen Einfluss auf die Lastverteilung auf die anderen Kompressoren haben. This is done if one of the load distribution controllers is to be deactivated Same. The associated control difference simply becomes zero connected. This can be done in an elegant way by the fact that Optimization variable (actual value of the load distribution) to the setpoint is switched. The same thing happens when a compressor is out Operation is. The load balancing regulators of the other compressors go just assume that the compressors are out of service are optimized and therefore have no influence on the load distribution the other compressors have.

Es besteht auch die Möglichkeit, die Maschinen ausschließlich im Handbetrieb zu betreiben. Hierzu werden alle Regeldifferenzen auf null geschaltet, d. h. alle Regler sind ausgeschaltet. Der in Bild 10 und 11 gezeigte Handeingriff kann genutzt werden, um per Hand gesteuert eine künstliche Regeldifferenz als Steuergröße aufzuprägen. Der jeweilige Maschinenregler folgt dieser Differenz so lange, wie die Größe ansteht. Da der Regler in aller Regel auch integrales Verhalten hat (PI- oder PID-Regler), reagiert der Integralteil des Reglers auf diese feste Regeldifferenz im Eingang durch kontinuierliche Verstellung des Ausgangs. In einer besonderen Ausgestaltung kann diese Handverstellung nur auf den Integralteil des Reglers wirken, so dass der Proprotional- (P) und der Differentialanteil (D) auf diesen Handeingriff nicht reagieren. Alternativ kann die Handverstellung auch dadurch erfolgen, dass der Regler 85 auf "Hand" geschaltet wird. It is also possible to operate the machines only in manual mode. For this purpose, all control differences are switched to zero, ie all controls are switched off. The manual intervention shown in Figure 10 and 11 can be used to impart controlled by hand an artificial control difference as a control variable. The respective machine controller follows this difference as long as the size is present. Since the controller generally also has an integral behavior (PI or PID controller), the integral part of the controller reacts to this fixed control difference in the input by continuously adjusting the output. In a special embodiment, this manual adjustment can only act on the integral part of the controller, so that the proprotional (P) and the differential component (D) do not react to this manual intervention. Alternatively, the manual adjustment can also be carried out by switching the controller 85 to "manual".

Zur Verdeutlichung soll nachfolgend ein Beispiel beschrieben werden. Die Kompressoren in Reihe werden Niederdruck- (ND), Mitteldruck- (MD) und Hochdruckkompressor (HD) genannt. Die Parallelkompressoren heißen A, B, C. Es sei angenommen, die Anlage sei in Betriebsart Durchflussregelung und alle Kompressoren sind in Betrieb. An example will be described below for clarification. The compressors in series are low pressure (LP), medium pressure (MD) and called high pressure compressor (HD). The parallel compressors are called A, B, C. It is assumed that the system is in the operating mode Flow control and all compressors are in operation.

Im Parallelbetrieb sei der Durchflusssollwert sei 2% größer als der Istwert, Kompressor ND-A fördere genau 1/3 des gesamten Massenstroms, Kompressor ND-B 5% zu wenig und Kompressor ND-C 5% zu viel. Kompressor MD-A und MD-B fördern 30% des Massenstroms und Kompressor MD-C 40%. Jeder der HD-Kompressoren fördere den gleichen Massenstrom. In parallel operation, the flow setpoint is 2% larger than that Actual value, compressor ND-A delivers exactly 1/3 of the total mass flow, Compressor ND-B 5% too little and compressor ND-C 5% too much. compressor MD-A and MD-B convey 30% of the mass flow and compressor MD-C 40%. Each of the HD compressors convey the same mass flow.

Im Reihenbetrieb werde Kompressor ND-A 2% zu gering belastet, Kompressor MD-A werde richtig belastet und Kompressor HD-A 2% zu hoch belastet. Kompressor ND-B wird richtig belastet, Kompressor MD-B 3% zu hoch und Kompressor HD-B 3% zu niedrig. Kompressor ND-C werde mit 29% belastet, MD-C mit 36% und HD-C mit 35%. In series operation, compressor ND-A 2% is under-loaded, Compressor MD-A is loaded correctly and compressor HD-A 2% too high loaded. Compressor ND-B is loaded correctly, compressor MD-B 3% high and compressor HD-B 3% too low. Compressor ND-C with 29% loaded, MD-C with 36% and HD-C with 35%.

Es stellen sich folgende Regeldifferenzen an den Summierern ein:

The following control differences occur at the totalizers:

Der Regelagorithmus bildet nun jeweils vor den Reglern die resultierende Regeldifferenz. Daraus ergibt sich

The control algorithm now forms the resulting control difference in front of the controllers. This results in

Trotz der z. T. widersprüchlichen Anforderungen der einzelnen Regelaufgaben (Kapazitätsregler verlangt eine Leistungssteigerung, der Lastverteilungsregler eine Absenkung) erhält jeder Maschinenregler einen eindeutigen Stellbefehl in die erforderliche Richtung, um direkt das Optimum zu erreichen. Eine Wechselwirkung zwischen den unterschiedlichen Anforderungen ist per Design ausgeschlossen. Despite the z. T. conflicting requirements of each Control tasks (capacity controller requires an increase in performance, the Every machine controller receives a load distribution controller a clear command in the required direction to go directly to achieve the optimum. An interaction between the different requirements are excluded by design.

In einer weiteren Ausgestaltung können noch weitere Algorithmen zugefügt werden. Die Antriebsmaschinen eines oder mehrerer Kompressoren können z. B. eine Leistungsgrenze erreichen. Dies kann zusätzlich in dem Algorithmus dergestalt verarbeitet werden, dass die Regeldifferenz der Maschinenregler der Antriebsmaschinen, die an der Grenze betrieben werden, zu null gemacht werden (wie im Handbetrieb). Diese Antriebsmaschinen nehmen dann an einer weiteren Leistungssteigerung nicht mehr teil. Zur Kompensation dieses Einflusses kann die Differenz aus der optimalen Verstelldifferenz gemäß obiger Tabelle und der tatsächlich wirksamen Differenz auf die Regeldifferenz der anderen Parallel- und Reihenkompressoren aufaddiert wird. Hiermit wird auch dieser Eingriff optimal kompensiert. Das Verfahren funktioniert selbstverständlich auch für mehrere Begrenzungsregler pro Maschineneinheit. In a further embodiment, further algorithms can be used be added. The drive machines of one or more Compressors can e.g. B. reach a performance limit. This can are additionally processed in the algorithm such that the Control difference of the machine controller of the prime movers operating on the Limit operated, be made zero (as in manual operation). These prime movers then take on another Performance increase no longer part. To compensate for this The difference from the optimal adjustment difference can influence according to the table above and the effective difference on the Control difference of the other parallel and series compressors added becomes. This also optimally compensates for this intervention. The Of course, the process also works for several Limit controller per machine unit.

In einer weiteren Ausgestaltung können die Begrenzungsregler wie in Fig. 11 dargestellt über eine Extremwertauswahl (Maximalauswahl oder Minimalauswahl) geschaltet sein. Zusätzlich zu den oben beschriebenen Regeldifferenzen werden Regeldifferenzen für die Abstände des Betriebspunkts von den Grenzen gebildet, so in Fig. 11 z. B. von der Maximaldrehzahl und der Minimaldrehzahl. Zusätzlich sind die Bildung je einer weiteren Regeldifferenz für eine Maximal- und Minimalbegrenzung dargestellt. Die Regeldifferenzen für Begrenzungen auf Maximalwerte sind einer Minimalauswahl aufgeschaltet, die Regeldifferenzen für eine Minimalgrenze wirken auf eine Maximalauswahl. Die wirksame Regeldifferenz für den Maschinenregler ist somit entweder die Regeldifferenz gemäß obigem Algorithmus oder aber der Abstand des Betriebspunkts von der Grenze, wenn dieser Abstand geringer ist. Bei einer Überschreitung einer Grenze steuert der Ausgang der Max/Min-Auswahl 109/110 die Maschineneinheit auch bei widersprüchlicher Anforderung von Kapazität- oder Lastverteilungsregler vorrangig stets so, dass die Grenze im stationären Betrieb nicht überschritten wird. In a further embodiment, the limit controllers can be switched as shown in FIG. 11 via an extreme value selection (maximum selection or minimum selection). In addition to the control differences described above, control differences for the distances of the operating point from the limits are formed, for example in FIG . B. from the maximum speed and the minimum speed. In addition, the formation of a further control difference for a maximum and minimum limitation is shown. The control differences for limits on maximum values are activated for a minimum selection, the control differences for a minimum limit affect a maximum selection. The effective control difference for the machine controller is therefore either the control difference according to the above algorithm or the distance of the operating point from the limit if this distance is smaller. When exceeding a limit of the output of the Max / Min selection controls 109/110, the machine unit priority always so that the boundary in stationary operation is not exceeded even in conflicting requests for capacity- or load balancing controller.

Nach obigem Beispiel soll der Kompressor ND-C mit einer Regeldifferenz von 6,3% in seiner Leistung gesteigert werden. Die Antriebsturbine befinde sich aber 3% unterhalb der maximalen Betriebsdrehzahl. Die wirksame Regeldifferenz ist damit auf 3% begrenzt. Sobald die Turbine die maximale Betriebsdrehzahl erreicht hat, wird die Regeldifferenz der Drehzahlbegrenzungsregelung zu null und verhindert über die Minimalauswahl jegliche positive Regeldifferenz auf den Maschinenregler. Nur negative Regeldifferenzen in Richtung Drehzahlabsenkung können passieren. Bei Überschreiten der maximalen Drehzahl steuert der Einheitenregler die Drehzahl herunter. According to the above example, the compressor ND-C should have a control difference performance of 6.3%. The drive turbine but is 3% below the maximum operating speed. The effective control difference is limited to 3%. Once the turbine has reached the maximum operating speed, the control difference the speed limit control to zero and prevents over the Minimal selection any positive control difference on the Machine controller. Only negative control differences in the direction Speed reduction can happen. If the maximum is exceeded Speed, the unit controller reduces the speed.

Gelegentlich kann es erforderlich sein, dass die einzelnen Regelkreise (Druckregler, Durchflussregler, Lastverteilungsregler in Reihe, Lastverteilung parallel) auf unterschiedliche Reglerparameter eingestellt werden müssen, da das Streckenzeitverhalten der Regelstrecke für die einzelnen Regelgrößen unterschiedlich ist. Dies kann auf einfache Weise dadurch geschehen, dass die jeweiligen Regeldifferenzen mit unterschiedlichen Verstärkungsfaktoren behaftet werden. Wird z. B. die Regeldifferenz des Druckreglers mit einem Faktor 1 multipliziert, die Regeldifferenz des Durchflussreglers mit einem Faktor 2 und die des Lastverteilungsreglers mit einem Faktor 3, führt dies dazu, dass die Kreisverstärkung des Lastvereilungsreglers dreimal so groß ist wie die des Druckreglers. Occasionally, the individual control loops may be required (Pressure regulator, flow regulator, load distribution regulator in series, Parallel load distribution) to different controller parameters must be set because the track time behavior of the Controlled system is different for the individual controlled variables. This can easily be done by the fact that the respective Control differences have different amplification factors become. Is z. B. the control difference of the pressure regulator with a Multiplied by 1, the control difference of the flow controller with a factor of 2 and that of the load distribution controller with a factor of 3, this causes the loop gain of the load balancing controller is three times as large as that of the pressure regulator.

Soll die Reglernachstellzeit individuell angepasst werden, kann dies durch einfache Weise geschehen. Aus einem Vergleich von der einzelnen Eingänge der Maximal- und Minimalauswahl mit dem Ausgang kann ermittelt werden, welche Größe die führende ist. Aus einer Stellung der Umschalter für die Regeldifferenzen der Kapazitätsregler und der Lastverteilungsregler kann ermittelt werden, welcher dieser Regler in Betrieb ist. Eine Auswahlmatrix kann nun bestimmen, bei welcher Reglerkombination welche Reglernachstellzeit wirksam sein soll. Die im Maschinenregler wirksame Reglerzeitkonstante kann nun adaptiv genau so engepasst werden, wie es die Auswahlmatrix verlangt. If the controller reset time is to be adjusted individually, this can be done done in a simple way. From a comparison of the individual Inputs of the maximum and minimum selection with the output can determine which size is the leading. From one position the switch for the control differences of the capacity controller and the Load distribution controller can be determined which of these controllers in Operation is. A selection matrix can now determine which one Controller combination which controller reset time should be effective. The in Machine controller effective controller time constant can now adaptively do the same be adjusted as required by the selection matrix.

Bild 11 zeigt eine Anwendung mit insgesamt neun Regelkreisen. Würde ein solches System nach dem Stand der Technik aus neun einzelnen Reglern aufgebaut werden, wären umfangreiche Nachführungen und gegenseitige Verriegelungen erforderlich, die verhindern, dass einzelne nicht aktive Regler in die Sättigung laufen. Weiterhin besteht die große Gefahr, dass sich die neun Regler gegenseitig dynamisch beeinflussen. Alle diese Nachteile werden erfindungsgemäß umgangen. Es gibt nur einen einzigen Maschinenregler pro Maschineneinheit. Jegliche Nachführung kann entfallen und eine Wechselwirkung zwischen Reglern kann es auch nicht geben. Die Maschinenregler der anderen Kompressoren können sich auch nicht gegenseitig beeinflussen, da alle Maschinenregler für gleiche Regelgrößen auf gleiche Parameter eingestellt sind. Da alle Lastverteilungsregler mit gleichen Parametern optimiert sind, haben sie gleiches Zeitverhalten. Es kann demzufolge nicht geschehen, dass einzelne Maschinen in unterschiedliche Richtungen und damit auseinander laufen. Figure 11 shows an application with a total of nine control loops. If such a system according to the state of the art were to be constructed from nine individual controllers, extensive tracking and interlocking would be required, which would prevent individual inactive controllers from running into saturation. There is also a great risk that the nine controllers will influence one another dynamically. All of these disadvantages are circumvented according to the invention. There is only one machine controller per machine unit. Any tracking can be omitted and there can be no interaction between controllers. The machine controllers of the other compressors cannot influence each other either, since all machine controllers are set to the same parameters for the same control variables. Since all load distribution controllers are optimized with the same parameters, they have the same time behavior. As a result, it cannot happen that individual machines run in different directions and thus diverge.

Claims

1. A method for controlling a plurality of turbomachines interacting in a station in parallel or in series operation in order to comply with at least one process variable specified by the station and common to all turbomachines, each turbomachine forming a machine unit with the drive machine driving it, to which a machine controller is assigned, thereby characterized in that the predefined, common process variable is applied directly to each of the machine controllers and that this predefined, common process variable is regulated exclusively via the machine controller assigned to the respective machine unit.

2. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the final pressure of the compressors is used.

3. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the flow through the compressors is used.

4. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the suction pressure of the compressors is used.

5. The method according to claim 1, characterized in that as Process size the pressure ratio of the compressors is used.

6. The method according to claim 1, characterized in that as Process variable the load distribution is used in parallel operation.

7. The method according to claim 1, characterized in that as Process variable the load distribution is used in series operation.

8. The method according to claim 1, characterized in that as Process variable the performance of those serving as prime movers Turbines is used.

9. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the inlet pressure of the drive machines serving turbines is used.

10. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the outlet pressure as the prime mover serving turbines is used.

11. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the extraction pressure of the serving as drive machines Turbines is used.

12. The method according to claim 1, characterized in that as Process size of the flow through a drive machine serving turbine is used.

13. The method according to claim 1, characterized in that as Process variable of the current of an electric drive machine.

14. The method according to any one of claims 1 to 13, characterized characterized that several process variables within one station be combined.

15. The method according to claim 1, characterized in that the Output variables of the capacity regulator in the same ratio stand with each other to ensure an even load on all machines to reach.

16. The method according to claim 1, characterized in that the Setpoints for the load distribution controller in the fixed but not have the same relationship to each other to a predetermined to achieve uneven load on all machines.

17. The method according to claim 1, characterized in that the Factor with which the setpoints of the load distribution controller differ from each other, a function of a process variable is to to achieve a desired load on all machines.

18. The method according to claim 17, characterized in that as influencing process variable the performance of the drive machine serving turbine is used.

19. The method according to claim 17, characterized in that the Distance of a process variable from a limit or any other optimization algorithm is determined.

20. The method according to claim 1, characterized in that the Factor with which the setpoints of the load distribution controller deviate from one another, can be influenced arbitrarily to to achieve the desired load on all machines.

21. The method according to claim 1, characterized in that target values and actual values specified jointly for all machine units and be measured.

22. The method according to claim 1, characterized in that target values and actual values individually specified for each machine unit and be measured.

23. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized that between the control differences of several Process variables one selected and the remaining ones that are not required Control differences can be switched to zero.

24. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized that between the control differences of several Process variables one selected and the setpoint one of the not selected process variables is switched to the actual value.

25. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized that the control differences of all process variables on are switched to zero and that the regulation is carried out by hand becomes.

26. The method according to claim 23, characterized in that at Use of a machine controller with a proportional part and an integral part, the control is carried out by hand so that manual intervention only affects the integral part.

27. The method according to any one of claims 1 to 14, characterized characterized that the control difference of the machine controller of the Machine units operating at the upper performance limit be made zero and that the actually effective Control difference on the control difference of the others Machine units is added.

28. The method according to any one of claims 1 to 25, characterized characterized that the control difference over an extreme selection is switched.

29. The method according to any one of claims 1 to 26, characterized characterized that the control differences for limits out Maximum values of a minimum selection are activated and that the control differences for a minimum limit to one Maximum selection act.

30. The method according to any one of claims 1 to 26, characterized characterized that the control differences for different Process variables with different gain factors be multiplied.

31. The method according to any one of claims 1 to 28, characterized characterized that the reset time of the controller in the way that is customized from a comparison of each Inputs of the maximum and minimum selection determined with the output is what process size is the leading that from the position the switch of the controller for the process variables is determined, which controller is in operation and that via a selection matrix it is determined which reset time for which controller combination should be effective.