DE1403467A1 - Steuerungs- und UEberwachungs-Einrichtung fuer ein- und mehrstufige Kolben-,Rotations- und Turboverdichter - Google Patents

Description

• Steuerungs- und Überwachungseinrichtung für ein-und mehrstufige Kolben-$ Rotations- und Turboverdichter Die Erfindung betrifft eine Anordnung von Steuer- und 'Regeleinrichtungen zur vollautomatischen Überwachung von Kolben-, Rotations- und Turboverdichtern. Es sind bereits Verdichter bekannt, bei denen die Aussetzerregulierung durch Druckschalter erfolgt> d. h. daß je nach Druckluftbedarf der Verdichter zu-bzw. abgeschalten wird. Eine solche Vorrichtung hat den Vorteil, daß bei Leerlaufkraftbedarf das Scbmiieröl und das Kühlwasser während der Stillstandszeit gespart werden und eine Verschlechtei-ang des Leistungsfaktors des Motors verhindert wird. Es hat jedoch den Ilfachteil, daß, um die An-#ahl der Schaltungen nicht zu g ,rob werden zu lassen, die Differenz zwischen dem riia.-#zi,Tialen und minimalen Druck groß gewählt werden muß bzw. daß bei -eringer Schaltdifferenz ein auß'erordentlich großer Wind-1:essol erforderlich i.,jiru'. Ferner ergibt sich in Zeiten hohen Drackverbrauchs der --!"a-chtei.1-, daß die Stillstandszeiten so kurz ausfallen, daß sie ledig ,lich noch eine störende Unterbrechung

  der mechanischen FunI:tion und eine unnötige Inanspi-uchnalu.ia der

  G#lektrischen Schalteinrichtuncen darstellen, mithin eine wirk-

  rm

  lic.ho. Ersparnis an Betrie'i)s-#iiittcln nicht eintritt.

  Fornor ist das Prinzip der Leerlaufregulierung bekanntg bei den

  din 2örderung des Verdichters durch Abschließen des Satigstutzens

  bei ,-,gleichzeitiger Entlastung des Druckstutzens mit Hilfe der

  71)

  eführt wird. Bei Kolbenverdichtern

  ,#u.Iierventilspindel herbeig

  .,er I

  worden mittels Grei-.L#e#ür#-beuerurig die Ansaugventilplatten abge-

  hol-) en.

  D(-#.v 3inbau von 1"'.anoitio-berii dient zur Überwachung des Druckes im

  Iti der i'L'egel (-Iie Kontrolle, des der

  oowie der Tc"rfi.percLti-ir der Hoch- und Uleder-

  der Ter#ipeL,-,#i-ti-ir der Kreuzkopfführung, der Hauptlagrer,

  (leus Öltilfl.la-Lifs u1-1(1 dor Ölrtieri,gj#-e durch stUndig anwesende Kom-

  pressorenwärter. Die Erfahrung hat gelehrt, daß trotz laufender» Überwachung die mechanische Betriebssicherheit häufig nichtgewährleistet ist, da insbesondere die ständige Temperaturüberwachung an mehreren Stellen durch eine Person unmöglich ist und somit entsprechende Schäden nicht rechtzeitig zu erkennen sind.
• Bei steigenden Temperaturen in der Hoch- bzw.-Niederdruckstufe kann bei Rotations- bzw. Kolbenverdichtern nicht sofort bzw. erst nach eingehender Untersuchung festgestellt werden » ob dies auf defekte Ventilplatten, auf Unterbrechung bzw. Reduzierung des Kühlwasserumlaufs oder erlföhte KühlwaBsertemperatur zurückzuführen ist.
• Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde» #ttels Kombination von Kontaktmanometern 34, Thermostaten oder Kontaktthermometern 35, Wasser- oder Öldurchflußschaltern oder Durchflußelektroden bzw. fotoelektrischen Lichtschranken 12 bzw. 28 die automatische Verdichtersteuerung und -überwachung sowohl in de.r Station selbst als auch ail sonstig geeigneten ständig besetzten Betriebspunkten, z. B. Dispatcherraum, Betriebsschutz, Telefonzentrale, Werkstatt usw. selbsttätig ohne jegliche manuelle Bedienung zu gewährleisten. Damit soll nicht nur die Einsparung von Arbeitskräften bewirkt, sondern insbesondere gleichzeitig die mechanische Betriebssicherheit von Kompreasorenstationen erhöht werden. Ferner gestattet die Verwendung von Fallklappenrelais" die mit den jew . eiligen Überwachungsorganen im Steuerotromkreie gekoppelt sind, die Abgrenzung der evtl. auftretenden Störung insofern, als durch optische Anzeige am Fallklappenrelais sichtbar wird, ob der Kühlwasserzufluß unterbrochen wird, die Ölschmierung aussetzt, unzulässige Temperaturerhöhungen an den Lagern sowie an der Hoch- oder Niederdruckstufe eingetreten äi-nd" usw. Erfindungsgemäß wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß alle Überwachungsorgane (Kontaktthermometer, Kontaktmanometerg Ölschwimmerschalter, gegebenenfalls Durchflußschalter und Wasser-,durchflußelektroden mit den jeweil s dazugehörigen Fallklappenrelais) in Reihenschaltung im Stiuerstromkreis des Verdichters anzuo4nen sind.
• Ferner ist durch den Einbau eines Detriebsartenwahlschalters die Möglichkeit e--u x-eben, in der Stellung l'Entriegelt11 jeden Ci Verdichter je nach Bedarf einzeln vollautomatisch zu fahren, in der Stellung "Verriegelt" zwei oder mehrere Verdichter vollautomatisch im Block zu fahren (hierbei ist zu bemerken, diaß je nach Freßluftbedarf, gesteuert über Kontaktmanometer und Zeitrelais, ein, zwei oder mehrere Ve:#dichter selbsttätig zu- bzw. abgeschaltet'werden können), und in de'r Stellung "Aus" alle Verdichter vom elektrischen Leitungsnet.- zu trennen, also abzuschalteng Am Zwischenkühler ist in der vorgesehenen Theniiometertasche ein Thermostat bzw. elektrisches Kontaktthermoneter möglichst mit fest eingeschmolzenen Kontakten - einzubauen, welches auf eine bestimmte Temperatur eingestellt wird und bei Erreichen dieser Maximaltemperatur über das dazugehörige Fallklappenrelais den Verdichter abschaltet.
• Die Temperaturüberwachung der Hoch- und Niederdruckstufe wird durch Einbau von Thermostaten oder Kontaktthermometern - möglichst mit fest eingeschmolzenen Kontakten - an den vorgesehenen Thermometertaschen, die sich sowohl an der Hoch- als auch an der Niederdruckstufe befinden, gewährleistet. Bei Erreichen der eingestellten Maximaltemperatur wird der Verdichter über das dazugehörige Fallklappenrelais abgeschaltet.
• Die Temperaturüberwachung der Hauptlager wird durch Einbau von Thermostaten oder KontakttIr2?mometern mög lichst mit fest eingeschmolzenen Kontakten - in vorzusehende Therwometertaschen an einer Lagerschale-gewährleistet. Bei Erreichen der eingestellten Maximaltemperatur wird der Verdichter über das dazugehörige Pallklappenrelais abgeschaltet.
• Bei Verdichtern mit Kreuzkopfbahn ist zur TemperaturUberwachung ein Thermostat oder Kontaktthermometer - möglichst nit fest eingeschmolzenen Kontakten - an der Rippe der Kreuzhopfführung einzubauen. Bei Erreichen der eingestellten Maximaltemperatur wird der Verdichter über das dazugehörige Fallklappenrelais abgeschaltet. Zur Überwachung der Ventile bei Kolbenverdichtern wird auf der Niederdruckseite des Verdichters an Stelle des in der Regel dort vorhandenen Zoriaalinanometer ein Kontakttherliloneter mit Unter-und Oberwertkontakt eingebaut, welches bei eu.-w5#'ti-ete)-iCieri Über-bzw. Unterdruck den Verdichter abschaltet. Beim Defektwerden einer Ventilplatte im Niederdruck- bzw. Hochdruckteil tritt in der Niederdruckstufe - und damit an dem dort angeschlossenen Kontaktthermometer - entsprechend ein Unter- bzw. Überdruck auf. Bei Ein- oder Zweimaschinenbetrieb - meist in kleinen Anlagen - genügt unter Umständen zum Anzeigen defekter Ventilplatten eine optische und akustische Warnung, welcheebenfalls vom Kontaktmanometer ausgelöst wird. Dies ist insofern vorteilhaft, da der oder die Verdichter noch so lange in Betrieb bleiben können, bis der Produktionsablauf entsprechend umorganisiert werden kann. Evtl. kann auch jede Ventilplatte durch Anbringen eines Termostaten oder Kontaktthermometers am Ventilplattenteller separat überwacht werden.
• Der Kühlwasserumlauf ist bei Kolben- und Rotationsverdichtern dadurch zu überwachen, daß am Kühlwasseraustritt in das Leitungsrohr eine Viasserdurchflußelektrode oder ein schwimmerge-' steuerter Wasserdurchflußschalter oder ein Wasserdurchflußmendenmesser einzubauen ist, welche durch das im Anlaßgerät vorgesellene Zeitglied erst nach erfolgtem Verdichteranlauf in Betriebsbereitschaft gesetzt werden. Bei auftretenden Störungen im Kühlwasserumlauf , d. h. bei Unterbrechung des Kühlwasserdurchflusses, wird der Verdichter über das zugehörige Fallklappenrelais abgeschaltet. Die Kühlwasserzuleitung wird mit Hilfe eines Hu'mag "netventils beim Anfahren des Verdichters geöffnet und bei Außerbetriebnahme desselben geschlossen.
• Bei Triebwerkschmierung wird der Ölumlauf mit einem Öldurchflußschalter oder einem Kontaktmanometerg welches an Stelle des in der Regel vorhabenen manometers zu verwenden ist, überwacht.
• Ist die Schmierstoffzu.L'Uhruilg unterbrochen oder der Elindestdru ' ck unterschritten, so erfolgt selbstt#,*#*ipc Abschaltung des Verdichters über das entsprechende Fallklappenrelais.
• Bei Verdichtern mit Trop--'ölern kann zur Überwachung der ordnungs-Punktion desselben eine fotocle'£-,trische Lichtschrankensteuerung, gekoppelt mit einem Zeitglied, welches den Steuerstromkreis auftrennt, wenn der Tropföler über die zulässige Zeitdifferenz hinaus nicht arbe:tet,> vorgesehen werden. Un das iTachfüllen der Selu.liernittel in größeren Zeitabständen zu ermög- .lichen, ist den vorhandenen Schmierstoffbehältern ein Zusatzbehälter mit je nach Verdichterart größtmöglichstem Fassungsvermögen zuzuordnen. (Dies gilt für die Zylinder- als auch für die Triebwerkschmierung). Die Überwachung des Schmiers-to.-,L,-L'-'Vorrats erfolgt dadurch, daß am Behälter ein schwimmergesteuerter Schalter anzubringen ist, der bei Schmierstoffmangel den Verdichter über das dazugehörige Fallklappenrelais abschaltet.
• Nachstehend wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung beschrieben.
• Fig.:1:stellt den Wirkschaltplan einer automatisch gesteuerten und fernüberwachten Verdichteranlage, bestehend aus 2 Kolbenverdichtern, Fig. 2: den Stromlaufplan für die gleiche Anlage dar. #Z Es bedeuten in Fig. 1 (Wirkschaltplan):

  Pos.:

  1 u. 16: Hilfsschütz (schaltet Kompressoren bei Störung

  ab, Impuls hierzu geben die Überwachungsorg "ane)

  2 2 u. 22': Netzschütze (mit thermischer und Kurzschlußschnell-

  auslösung)

  3 u. 23: Stern-Dreieckschütze

  4 u. 24: Zeitrolais fUr Sterndreieckschütze (3 bzw. 23)

  5 u. 25: Kora#pressor-Antriebsriiotore

  6 u. 17: Zeitrelais mit Abfallverzögerung

  7 u. 19: Schaltschütze mit üieria. Auslösung für Hubmagnet-

  Entlastungsvelitil

  -Li. 21: Hilfsschütze (dienen zum Abschalten des aktistischen

  Signals/Hupe)

  9 SQhwirmerges-beuerter Schalter am Schmierstoffzusatz-

  behälter

  10 Paketschalter (Umschalter mit den Schaltstellunp ,en

  "Verriegelt" , "Aus" 9"Bntriep "elt11)

  11 n. 2G:'llul)na,r',net für Entlastungsventil

  12 u. 2ä: Wasserdurchflußschalter

  13 u. 27: Elektror..1"ipiietvent;I,(#_-' KU.111vW!2ser

  kü;r

  14 u. 20: Hilfsschütze für Signalgabe Pos. 15 Zeitrelais mit Anzugsverzögerung (schaltet den Kompressor II ab, wenn der Druck im Druckkessel länger als 10 min über 6,8 at ansteigt) 29 t Signalhupe (für Störung) 30 : Signallampen (für Laufkontrolle und Störung) 18 : Hilfsschütz (dient zum Einschalten des Kompressors II über Kontaktmanometer) 31 u. 32: Kontaktmanometer 33 z Fallklappenrelais (Sichtmelder) 34 : Kontaktmanometer 35 : Thermostate oder Kontaktthermometer (dient zur Überwachung der Lager, Hoch- und Niederdruckstufe usw.) 36 : Zeitrelais mit Anzugsverzögerung (Bereitschafterelais für Zusatzkompreasor) Der Verdichter I arbeitet als Grundlastkompressor, während der Verdichter II als Zusatzkompressor zu betrachten ist. Zwischen Grundlast- und Zusatzkompressor ist ein Faketschalter vorzusehen, der es ermöglichtg in Stellung "Verriegelt" beide Verdichter vollautomatisch im Block, in Stellung "Entriegelt" nach Bedarf jeden Verdichter einzeln zu fahren, und in Stellung "Aus" beide Verdichter vom Net3 zu trennen, also abzuschalten.
• Es sei erwähnt, daß der Größe des Verdichters entsprechend das zweckmäßigste Anlaßgerät für die selbsttätige Zu- bzw. Abschaltung zu wählen ist, z. B. selbsttätiger Motorschutz-Sterndreieckschalter-oder für größere Einheiten einen Schützenselbstanlasser oder einen Walzenselbstanlasser mit Hilfsmotorantrieb.
• Den Überlastungeschutz des Antriebemotors übernimmt das Anlaßgerät, indem es mit einer entsprechenden thermischen Sicherheitsauslösung zu versehen ist.
• Der Kurzschlußschutz kann entweder vom Anlaßgerät, von einem magnetischen Schnellauslöser oder von den ihm vorgeschalteten Sicherungen übernommen werden.
• Der Kompressor I arbeitet als Grundlastkompressor ständig. Der Kompressor II wird als Zusatzkompressor je!'nach Druckluftbedarf automatisch zu- bzw. abgeschaltet. Tritt an einem laufenden Verdichter eine Störung auf, z. B. Ausbleiben des Kühlwassers, Unterbrechung der Schmierstoffzuführung oder Übertemperatur in der Hochdruckstufe usw.. so erfolgt selbsttätige Abschaltung, die an den Überwachungsstellen (W6rkstattg Betriebsschutz usw.) zwecks StörungsbeAeitigung optisch und akaisch gemeldet wird. An dem jeweiligen Fallklappenrelais 33 ist sofort ersichtlich, an welcher Stelle die Störung eingetreten ist, wodurch erhebliche Verkürzungen der Reparaturzeiten eintreten werden.
• Die In- und Außerbetriebnahme der Anlage ist so vereinfacht, daß sie von jedermann vorgenommen werden kann.
• Die Betätigung des "Ein"-Druckknopftasters bewirkt das Einschalten des Netzschützes 2, schließt den Selbsthaltekontakt desselben und öffnet den Ruhekontakt für die Signalanlage. Das HilfeschUtz 14 für die Signalanlage wird dadurch betriebsbereit. Ferner öffnet sich das Entlastungsventil 11 und das Kühlwasserventil 13. Das Öffnen des KühlwaBserventils hat das Schließen des Wasserdurchlauf-Überwachungeschalters 12 zur Folge. Außerdem wird das Zeitmlais 4 betätigt und schaltet nach erfolgtem Anlauf das Y,8 -Schütz 3 und den Motor von Stern auf Dreieck. Dadurch wird das Entlastungsventil geschlossen und der automatische Anlauf beendet. Der Verdichter'arbeitet normal auf den Druckkessel und das Druckluftnetz. Je nach Größe des Druckluftnetzes ist innerhalb eines bestimmten Zeitraumes der,erforderliche Arbeitsdruck - im vorliegenden Falle von 6,5 atü - erreicht. Das Bereitschaftsrelais 369 bestehend aus einem Zeitrelais mit Anzugsverzögerung, schaltet zu und damit den Kompressor II betriebebereit. Bei Absinken des Preßluftdruckes - bedingt durch zusätzliche Luftentnahme - im Druckkessel unter 6 atü schaltet das Kontaktmanometer.32 den Kompressor II ein.
• Der Kompressor I arbeitet nun mit dem Kompressor II parallel auf das Druckluftnetz. Kompres sor I regelt zwischen 6,5 bis 7,0 atü, der Kompressor II regelt zwischen 6,4 bis 6,9 atü.-Läßt der Druckluftverbrauch nachg so steigt der Druck im Kessel bzw. in Druckluftnetz. Bei Erreichen des eingestellten Druckes von 6,9 atü läuft der Zusatzkompressor II leer mit, wodurch der Druck sinkt. Steigt der Druck länger als die vorgesehene Zeitspanne -z. B. 10 Minuten über 6,9 atü - so schaltet der Kompressor II über das Kontaktmanometer 31, gekuppelt mit Zeitrelais 15 ab. Das Kühlwasserventil 27 schließt sich und das Entlastungsventil 26 hebt so lange an, bis die am Zeitrelais 17 eingestellte Zeit abgelaufen ist. Dadurch wird ein leer Auslaufen des Kompressors II ermöglicht. Der Kompressor I arbeitet nun so lange allein, bis entweder durch erhöhte Entnahme oder Ab- schaltung infolge Störung der Kompressor II selbsttätig zugeschaltet wird.
• Zur Außerbetriebnahme der Anlage ist der Paketschalter 10 auf "Aus" zÜschalten.
• Bei kontingentiertem Stromverbrauch kann der Zusatzkompressor während der Spitzenbelastungszeiten über eine Schaltuhr blockiert werden. Die Überwachung der Schmierstoffzuführung erfolgt mittels schwimmergesteuertem Schalter 9 am Schmierstoffzusatzbehälter,-Die Kühlwasserzuflußkontrolle erfolgt im Ausführungebeispiel mittels Wasserdurchflußschalter 12 bzw. 28. Die Kühlwassertemperatur, die Temperatur der Hauptlager und der Kreuzkopfbahn, die Temperatur der Niederdruck- und Hochdruckstufe wird mit Hilfe von Thermoastaten 35 überwacht. In gleicher Weise eignen sich dazu Kontaktthermotmeter. Man sollte jedoch nur solche mit fest eingeschmolzenen Kontakten verwendeng da diese größere Stoß-und Erschütterungssicherheit bieten.
• Zur Überwachung der Ventile sind Kontaktthermometer 34 an der Niederdruckstufe vorzusehenp welche bei Erreichen einer bestimmten unteren bzw. oberen Druckgrenze - im Ausführungsbeispiel 191 at untereg 2,2 at obere Druckgrenze abschalten.
• Unabhängig von den Verdichtern läuft die Kühlwasserpumpe mittels Schwimmeranlage und pumpt das Kühlwasser in den Kreislauf, in welchem es den Verdichtern durch natürliches Gefälle frei zuläuft. Die Pumpe schaltet sich selbsttätig. Eine zweite Kühlwasserpumpe wird zweckmäßigerweise zur Reserve aufgestellt und so mit der ersten Pumpe verriegeltg daß bei Störungen die Reservepumpe sich selbsttätig zuschaltet.
• Alle Überwachungeorgane liegen in Reihenschaltung im.Steuerstromkreie und schalten bei auftretenden Störungen unter gleichzeitiger Anzeige mittels Fallklappenrelais den jeweiligen Verdichter ab und im Bedarfsfall den Zusatzkompressor zu.

Claims (2)

1. PatentansprUche: 7pi"».-,steuer'unge- und Überwachungseinrichtung für ein- und mehrstufige Kolben-, Rotations- und Turboverdichter gekennzeichnet durch die von der Verdichterart abhängigen Kombination von Kontaktmanometern, Thermostaten oder Kontaktthermometern, Flüssigkeitsdurchflußsehalterng fotoelektrischen Lichtschranken oder Durchflußelektroden und Hubmagnetventilen, die im Jeweiligen Steuerstromkreis entsprechend angeordnet ist.
2. 2. Steuerungs- und Überwachungseinrichtung fUr ein- und mehrstufige Kolben-, Rotations- und Turboverdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, daß jedem Einzelelement der Kombination ein Fallklappenrelais mit Sichtmelder am Überwachungeort zugeordnet ist. 3. Steuerungs- und Überwachungseinrichtung für ein- und 4iehrstufige Kolben-, Rotations- und Turboverdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet» daß sich Fallklappen-, Steuer-, Hilfs- und Zeitrelais sowie Spannungs-p Strommesser und die Kontaktmanometer für die druckabhängige Zu- und Ab- schaltung der Verdichter in einem Steuer- und Überwachungsschrank nbefinden. 4. Steuerungs- und Überwachungseinrichtung für ein- und mehrstufige Kolben-q Rotations- und Turboverdichter nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnetg daß eine optische Laufkontrolle der Verdichterg eine optische.und akustische Störungssignalisierung, eine Fernanzeige für den Betriebedruckg Stromstärke und Spannung sowie eine optische und akustische Unterdruckwarnung vorgesehen wird.