| (19) |
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(11) |
EP 0 222 382 B1 |
| (12) |
EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT |
| (45) |
Hinweis auf die Patenterteilung: |
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26.09.1990 Patentblatt 1990/39 |
| (22) |
Anmeldetag: 12.11.1986 |
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| (51) |
Internationale Patentklassifikation (IPC)5: F04D 27/02 |
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| (54) |
Verfahren zum Regeln von Turbokompressoren
Regulation process of turbo compressors
Procédé de réglage de turbocompresseurs
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| (84) |
Benannte Vertragsstaaten: |
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CH DE FR GB IT LI NL |
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Priorität: |
12.11.1985 DE 3540087
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| (43) |
Veröffentlichungstag der Anmeldung: |
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20.05.1987 Patentblatt 1987/21 |
| (73) |
Patentinhaber: MAN Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft |
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46122 Oberhausen (DE) |
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Erfinder: |
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- Blotenberg, Wilfried, Dipl.-Ing.
D-4220 Dinslaken (DE)
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| (74) |
Vertreter: Glawe, Delfs, Moll & Partner |
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Patentanwälte
Postfach 26 01 62 80058 München 80058 München (DE) |
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Entgegenhaltungen: :
DE-A- 2 828 124
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US-A- 4 142 838
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- PROCEEDINGS OF THE 6TH CRANFIELD FLUIDICS CONFERENCE, Cambridge, 26.-28. Mai 1974,
Seiten H6/57-H6/68, BHRA Fluid Engineering, Cranfield, GB; R. RIMMER: "Fluidic surge
prevention unit for jet engines"
- DE-Publikation "Turbolog- Das elektronische Regelsystem für GHH- Turbomaschinen"-
Sonderdruck aus Nachrichten für den Maschinenbau 5/82
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| Anmerkung: Innerhalb von neun Monaten nach der Bekanntmachung des Hinweises auf die
Erteilung des europäischen Patents kann jedermann beim Europäischen Patentamt gegen
das erteilte europäischen Patent Einspruch einlegen. Der Einspruch ist schriftlich
einzureichen und zu begründen. Er gilt erst als eingelegt, wenn die Einspruchsgebühr
entrichtet worden ist. (Art. 99(1) Europäisches Patentübereinkommen). |
[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Regeln von Turbokompressoren von der im
Oberbegriff des Anspruchs 1 angegebenen Art. Das erfindungsgemäße Verfahren ist insbesondere
geeignet für die sogenannte Punmpgrenzregelung zum Verhindern des Pumpens eines Kompressors.
Das kann aber auch bei anderen Regelungen wie z.B. Anti-Choke-Regelung, Turbindendrehzahlregelung
usw. angwendet werden.
[0002] Ein Verfahren der genannten Art für die Pumpgrenzregelung ist aus der Veröffentlichung
'Turbolog- das elektronische Regelsystem für GHH-Turbomaschinen" in Nachrichten für
den Maschinebau Heft Nr. 3, Mai 82 sowie auch aus der US-PS 41 42 838 bekannt. Ein
Verfahren der genannten Art, bei der die Differentiation durch Subtrahieren des verzögertem
vom unverzögerten Signal realisiert wird, ist auch aus DE-PS 28 28 124 bekannt. Unter
Pumpen wird ein instabiles Verhalten eines Turbokompressors verstanden, bei dem stoßweise,
bzw. periodisch das Fördermedium von der Druckseite zur Saugseite zurückströmt. Dieses
Verhalten tritt bei zu kleinem Durchsatz bzw. zu hohem Druckverhältnis zwischen Kompressoreingang
und -ausgang auf. Die sogenannte Pumpgrenzlinie trennt im Kennfeld des Kompressors
den stabilen vom instabilen Bereich. Die Pumpgrenzregelung sorgt dafür, daß bei Annäherung
des momentanen Arbeitspunktes an die Pumpgrenzlinie bzw. eine in einem Sicherheitsabstand
parallel zu dieser verlaufende Abblaselinie ein Abblas- oder Umblasventil am Kompressorausgang
geöffnet wird. Es ist bei diesem Verfahren auch bekannt, in Abhängigkeit von der Lage
des Arbeitspunktes das Regelverhalten des das Stellsignal für das Abblasventil erzeugenden
Reglers dadurch zu verändern, daß bei Uberschreiten der Abblaselinie die Regelverstärkung
nicht-linear erhöht wird.
[0003] Bei Regelungen dieser Art stößt die Verwendung von Reglern mit einem das Eingangssignal
differenzierenden Regelanteil auf verschiedene Schwierigkeiten. Eine dieser Schwierigkeiten
ist die Tatsache, daß ein Istsignal, welches aus dem Durchfluß abgeleitet wird, einen
sehr hohen überlagerten Rauschpegel aufweist und deshalb eine Differenzierung nur
schwer zuläßt. Diese Schwierigkeit ist weniger ausgeprägt, wenn das Istwertsignal
vom Enddruck abgeleitet wird.
[0004] Ein weiterer Nachteil bei der Verwendung eines Regelers mit Differentialanteil ist
die Tatsache, daß in dem aus Druckverhältnis und Durchsatz gebildeten Kompressorkennfeld
die Kennlinien konstanter Drehzahl und/oder konstanter Leitschaufelstellung gekrümmt
sind. In der Nähe der Pumpgrenz verlaufen dieser Kompressorkennlinien sehr flach,
weit im Kennfeld dagegen steil. Dies hat zur Folge, daß die Änderung des Kompressorenddrucks
in der Nähe der Pumpgrenze nur sehr gering ist. Demzufolge hat auch der Differentialanteil
des Reglers in der Nähe der Pumpgrenze die geringste Wirkung. Dies ist jedoch gerade
der Bereich des Kennfeldes in dem ein Differentialanteil des Reglers am nötigsten
gebraucht würde, um ein schnelles Ansprechen zu erreichen, weil der Kompressor in
diesem Bereich am meisten gefährdet ist.
[0005] Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren der angegebenen Art so weiterzubilden,
daß es die Möglichkeit einer auch und gerade in der Nähe der Pumpgrenzlinie wirksamen
und gegen Rauschen möglichst unempfindlichen Regelung mit Differentialverhalten bietet.
[0006] Die Lösung der Aufgabe ist im Anspruch 1 angegeben. Die Unteransprüche beziehen sich
auf weitere vorteilhafte Ausgestaltungen.
[0007] Mit der erfindungsgemäßen Lösung wird gemäß der ersten Alternative der Vorteil erzielt,
daß die differenzierende Wirkung gezielt dann erhöht werden kann, wenn sich der Arbeitspunkt
nahe der Pumpgrenzlinie befindet, so daß hier auch kleine Ist-Wertsignaländerungen
zu einem raschen Ansprechen des Regelers führen können. Gemäß der zweiten Alternative
wird der Vorteil erzielt, daß die differenzierende Wirkung selektiv bei Annäherung
des Arbeitspunktes an die Pumpgrenzlinie, also in der "gefährlichen" Richtung, genutzt
werden kann.
[0008] Ausführungsformen der Erfindung werden anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es
zeigt:
Fig. 1 schematisch und sehr vereinfacht das Schema einer Abblaseregelung gemäß der
1. Alternative;
Fig. 2 den Aufbau eines PID-Reglers gemäß der zweiten Alternative und
Fig. 3 den Verlauf des Ausgangssignals in Abhängigkeit vom Eingangssignal eines Verzögerers.
[0009] Gemäß Fig. 1 wird auf der Ansaugseite eines Kompressors K von einem ersten Istwertgeber
1 die Druckdifferenz vor und hinter einer Drosselblende erfaßt, welche gleichzeitg
eine Maß für den Ansaugvolumenstrom, bzw. den Kompressordurchsatz ist. Vom einem zweiten
Istwertgeber 3 wird der Enddruck P
2 am Kompressorausgang erfaßt. Ein Rechner 11 mit zugehörigem Speicher 13 bildet aus
den Istwerten die Koordinaten des Arbeitspunktes in dem durch den Druchsatz sowie
das EnddrucklSaugdruck-Verhältnis bestimmten Kennfeld und vergleicht sie mit einer
im Kennfeld vorgegebenen, abgespeicherten Abblaselinie A. Im allgemeinen Fall müssen
also End- und Saugdruck erfaßt werden. Vereinfachend kann aber davon ausgegangen werden,
daß der Saugdruck konstant ist und deshalb nicht ständig gemessen wird. Abhängig vom
Enddruck bzw. dem Druckverhältnis wird ein Sollwertsignal für den Durchfluß erzeugt,
welches im Subtrahierglied 5 mit Istwert verglichen und hieraus ein Eingangssignal
für einen Regler 7 gebildet wird. Der Regler 7 hat einen Proportionalteil 7a, einen
Differentialteil 7b und einen Integralteil 7c. Die Reglerausgangsgröße dient als Stellsignal
für ein Abblaseventil 9 am Kompressorausgang. Bei Annäherung des Arbeitspunktes des
Kompressors an die Abblaselinie-A wird durch entsprechendes Öffnen des Abblaseventils
9 der Durchsatz erhöht bzw. der Enddruck erniedrigt.
[0010] Im Speicher 13 ist ferner für jeden Arbeitspunkt die Steigung der durch diesen Arbeitspunkt
verlaufenden Kompressorkennlinie K konstanter Drehzahl und/oder konstanter Schaufelstellung,
oder auch konstanter Drosselklappenstellung im Eintritt gespreichert. Auf dem Wert
der zum momentanen Arbeitspunkt gehörenden Steigung der Kompressorkennlinie erzeugt
ein Steuerglied ein Steuersignal, durch welches die für die Differenzierung im Differentialteil
7b wirksame Zeitkonstante To geändert wird, und zwar so, daß die differenzierende
Wirkung der Zeitkonstante proportional zur Steigerung der Kompressorkennlinie ist.
Hierdurch wird erreicht, daß der Differentialanteil des Reglers 7 im gesamten Kennfled
etwa gleiche Wirksamkeit hat.
[0011] Anstatt in Abhängigkeit von der Steigung der Kompressorkennlinie kann die Differenzierzeitkonstante
T
D auch in Abhängigkeit vom Abstand des momentanen Arbeitspunktes von der Abblaselinie
variiert werden, und zwar wiederum so, daß die differenzierende Wirkung mit kleiner
werdendem Abstand zwischen Abblaselinie und Arbeitspunkt vergrößert wird und umgekehrt.
[0012] In weiterer Ausgestaltung der Erfindung kann die Größe der differnzierenden Wirkung,
d.h. der Anteil des Differentialteils 7b im Vergleich zum Proportionalteil 7a und
Integralteil 7c des Reglers verändert werden. Insbesondere kann die Größe der differenzierenden
Wirkung in Abhängigkeit von der Steigung der Abblaselinie oder vom Wert des Enddrucks
angepaßt werden. Es ist ferner möglich, den Differentialanteil 7b abhängig von einem
Grenzwert im Reglerausgang zu oder abzuschalten. Z.B. kann der Differentialanteil
7b abgeschaltet werden, wenn das Reglerausgangssignal 100 % oder die Regeldifferenz
einen anderen vorgegebenen Wert, der einem bestimmten Abstand von der Abblaselinie
entspricht, erreicht.
[0013] Der Differntialanteil 7b des Reglers kann auch so ausgebildet sein, daß er in einer
Richtung, z.B. bei steigendem Eingangssignal wirksam ist, also nur positives, aber
kein negatives Ausgangssignal abgeben kann.
[0014] Die Steuerung der Differenzierzeitkonstante braucht nicht exakt nach Maßgabe der
tatsächlichen Kennliniensteigung zu erfolgen. Vielmehr sind Vereinfachungen möglich.
[0015] Eine Vereinfachung ergibt sich dann, wenn die Steigung der Kennlinien von einer der
Kennfeldkoordinaten, also vom Druck oder vom Druchfluß abhängt, und die Kennlinien
nur zu größeren Durchflüssen bzw. Drücken parallel verschoben sind. Dies ist dann
der Fall, wenn die Kennlinien 2 im Bereich kleinerer Drehzahlen oder Leitschaufelstellungen
relativ steil in die Pumpgrenze münden, im oberen Bereich dagegen flacher. Auch wenn
die Kennlinien nicht ganz deckungsgleich sind, ist doch in vielen Fällen eine Annäherung
durch Parallelverschiebung einer Kennlinie zulässig.
[0016] In diesem Fall hängt die Steigung der Kennlinie und damit die Größe von der Differenzierzeitkonstante
To nur noch vom Druck P bzw. Druckfluß Vab. Der Verlauf der Kennlinie kann entweder
in einem Digitalspeicher abgelegt sein oder aber auch analog in einem Funktionsgeber
14 vorgegeben sein, der in der Zeichnung gestrichelt angedeutet ist. Der Eingang dieses
Funktionsgebers ist der Druck, der Ausgang direkt die Größe To.
[0017] Weitere Vereinfachungen sind dadurch möglich, daß die Funktion nicht ideal im Funktionsgeber
nachgebildet wird, sondern in Annäherung durch Geradenabschnitte. Der einfachste Fall
ist eine Gerade aus zwei Abschnitten Diese läßt sich sehr einfach dadurch realisieren,
daß ab einem vorgegebenen Druck der Wert für T
D auf einen anderen Wert umgeschaltet wird.
[0018] Als weitere Ausgestaltung ist denkbar, daß abhängig vom Durchfluß zwischen verschiedenen
Steigungen umgeschaltet wird. Dies kann entweder dadurch geschehen, daß auf einen
weiteren Funktionsgeber mit einer anderen Funktion umgeschaltet wird, ober daß nur
einzelne Parameter, z.B. die Verstärkung im gesamten Bereich oder der Knickpunkt,
variiert werden.
[0019] Es gibt andere Kompressorkennfelder, bei denen die Steigung der Kennlinien in der
Nähe der Pumpgrenze stets gleich oder zumindest ähnlich ist. In diesem Fall ist es
möglich, die Differenzierzeitkonstante T
D abhängig vom Abstand zwischen Arbeitspunkt und Pumpgrenze oder Abblaselinie zu variieren.
Der Abstand zwischen Abblaselinie und Arbeitspunkt liegt z.B. als Regeldifferenz der
Abblaseregelung (Pumpgrenzregelung) vor.
[0020] In diesem Fall kann z.B. der die Größe To liefernde Funktionsgeber 14 abhängig von
der am Subtrahierglied 5 anliegenden Regeldifferenz verstellt werden. Selbstverständlich
sind auch für diesen Funktionsgeber Vereinfachungen möglich, angefangen von einer
einfachen Umschaltung der Größe T
D zwischen zwei Werten über mehrere Geradenabschnitte bis hin zu einem Polygonzug.
[0021] Anstatt die Differentiation im Regler selbst vorzunehmen, kann sie auch außerhalb
des Reglers erfolgen. Aus DE-PS 28 28 142 ist es bekannt, zur Erfassung der Änderungsgeschwindigkeit
eines IstWertes diesen Istwert, bzw. seine Diferenz zum Sollwert, einmal unverzögert
und einmal verzögert einem Subtrahierglied zuzufürhen, so daß man die Differenz aus
dem unverzögerten und verzögerten Ist-Wert als "quasi-differenziertes" Signal erhält.
Ein solches Verfahren kann auch im Rahmen der Erfindung vorgenommen werden, wobei
das "quasidifferenzierte" Signal einem nur Proportional- und Integralverhalten aufweisenden
Regler zugeführt wird und in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitspunktes die bei
der Gewinnung des "quasidifferenzierten" Signals verwendete Verzögerungszeit verändert
wird.
[0022] Während in der beschriebenen Ausführungsform die Lage des Arbeitspunktes durch Erfassung
des Enddruckes und des Durchsatzes bestimmt wird, können für die Erfassung des Arbeitspunktes
bzw. für die Definition des Kennfeldes auch andere Größen, wie das Druckverhältnis
zwischen End-und Saugdruck, die Drehzahl, die Leitschaufelstellung, die Leistung,
das Eingangssignal des Reglers oder das Ausgangssignal eines Prozeßreglers herangezogen
werden. Insbesondere kann das Kennfeld durch andere Parameter, wie z.B. die adiabate
Förderhöhe und den Ansaugvolumenstrom bestimmt werden. In jedem Fall hat die Pumpgrenzlinie
einen eindeutigen Verlauf im Kennfeld.
[0023] Nachfolgend soll eine Variante beschrieben werden, bei der die differenzierende Wirkung
des Reglers ebenfalls beeinflußt wird, allerdings nicht durch Veränderung der Zeitkonstanten,
sondern durch Zufügen weiterer Funktionsblöcke. Die hier beschriebene Variante eignet
sich insbesondere für Regelungen, bei denen eines der Eingangssignale mit Signalrauschen
behaftet ist, d.h. dem Eingangssignal ist ein hochfrequentes Rauschsignal mit kleiner
Amplitude überlagert. Eine direkte Differenzierung dieses Eingangssignals hätte deshalb
unter Umständen zur Folge, daß das Rauschsignal erheblich verstärkte werden würde.
[0024] Die nachteiligen Wirkungen derartiger Rauschsignale lassen sich erheblich reduzieren,
wenn die Differenzierung nur in einer Richtung, bei einer Pumpgrenzregelung z.B. in
Richtung kleinerer Durchflußsignale, erfolgt.
[0025] In Fig. 2 ist ein modifizierter PID-Regler dargestellt, bei dem die Unterdrückung
der difernzierenden Wirkung in der nichtgewollten Richtung durch die Einführung eines
Begrenzers 19 am Ausgang des Differenziergliedes 7b erreicht wird. Der Begrenzer 19
ist so ausgelegt, daß nur die Signale des Differenziergliedes durchgelassen werden,
die eine Verlagerung des Arbeitspunktes in Richtung des Stabilitätsbereiches bewirken.
[0026] Bei einer derartigen Anordnung werden alle Signaländerungen in Richtung z.B. kleinerer
Durchflüsse dirfferenziert, d.h. auch die Signaländerungen, die ihre Ursache lediglich
in Signalrauschen haben. Um den durch das Rauschen bedingten Einfluß auf das Differenzierglied
weiter zu vermindern, kann vor das Differenzierglied ein einseitig wirkender Verzögerer
17 eingefügt werden.
[0027] In Fig. 3 ist die Wirkungsweise des Verzögerers 17 anhand eines möglichen Eingangssignals
und des daraus folgenden Ausgangssignals dargestellt. Der einseitig wirkende Verzögerer
ist ein Bauelement, dessen Ausgangssignal in einer Richtung (z.B. in Richtung fallender
Signale) dem Eingangssignal zunächst unverzögert folgt, bis das Eingangssignal ein
relatives Minimum erreicht. Ein anschließendes Ansteigen des Eingangssignals, auch
wenn es schnell erfolgt, führt zu einem relativ langsamen Ansteigen des Ausgangssignals,wobei
die Anstiegsrate durch eine vorgegebene, ggf. einstellbare Zeitkonstante bestimmt
wird. Das Ausgangssignal des Verzögerers 17 folgt also dem Eingangssignal in dieser
Richtung nur verzögert. Sobald das Eingangssignal wieder den Signalpegel des Ausgangssignals
erreicht, folgt das Ausgangssignal dem Eingangssignal, bis ein neuer Minimalwert eingenommen
wird. Das Ausgangssignal des Verzögerers 17 verbleibt also stets auf oder in der Nähe
des kleinsten Eingangswertes. Der verbleibende Rauschanteil wird durch diese Anordnung
wesentlich reduziert, da nur noch kurzzeitige Signaländerungen, die immer dann auftreten,
wenn die Ein gangsgröße einen neuen, noch kleineren Minima wert annimmt, an die Differenzierschaltung
weitergegeben werden.
[0028] Es ist erforderlich, daß der Verzögerer 17 eine endliche Zeitkonstante in Richtung
steigender Signale hat, um dem System Gelegenheit zu geben, nach einem einmaligen
Erreichen eines extremen Minimalwertes wieder den Normalwert zu erreichen bzw. um
den Ausgang des Verzögerers 17 dem Anstieg des Nutzsignales nachzuführen. Um den geringen
Einfluß der ansteigenden Flanke des Ausgangssignals des Verzögerers 17, die vom Differenzierglied
7b registriert wird, auf die Stellgröße zu vermeiden, kann dem Differenzierglied 7b
der schon vorher erwähnte Begrenzer 19 nachgeschaltet werden.
[0029] Da Signalrauschen durch eine hohe Frequenz gekennzeichnet ist, können verbliebende
kurzzeitige Regelimpulse, die ihre Ursache im Signalrauschen haben, durch die Einfügung
eines zusätzlichen Totzeitgliedes 21 am Ausgang des Differenziergliedes 7b, wirksam
unterdrückt werden.
[0030] Das Totzeitglied 17 bewirkt, daß nur die Signale weitergegeben werden, deren Signallängen
die Totzeit überschreiten. Für die Ausgestaltung des Totzeitgliedes 21 sind dabei
zwei Alternativen vorgesehen: Bei der ersten Alternative wird das Signal für die Dauer
der Totzeit blockiert und erst danach unverzögert auf den Ausgang weitergegeben. Bei
der zweiten Alternative wird das Signal um die Totzeit verzögert weitergegeben, wenn
es während der gesamten Totzeit am Eingang angestanden hat. Dies hat den Vorteil,
daß der Signalverlauf des Differenziergliedes während der Totzeit nicht verlorengeht,
sondern um die Totzeit verzögert auf die Stellgröße aufaddiert wird.
[0031] Beide Ausgestaltungen bewirken, daß Signale, die innerhalb der Totzeit wieder verschwinden,
unterdrückt werden und die Stellgröße nicht beeinflussen.
1. Verfahren zum Regeln eines Turbokompressors, bei dem einem Regler ein Eingangssignal,
das vom laufend erfaßten Istwert mindestens einer Betriebsgröße, insbesondere Durchfluß,
Förderdruck und/oder Druckverhältnis abgeleitet ist, zugeführt wird und der Regler
durch ein eine Differentiation oder gleichwertige, die Änderungsgeschwindigkeit erfassende
Operation einschließendes Verarbeiten des Eingangssignals ein Ausgangssignal zum Steuern
mindestens einer Betriebsgröße, insbesondere zum Steuern eines Ab- oder Umblaseventils
am Kompressorausgang, erzeugt, und bei dem das Regelverhalten des Reglers in Abhängigkeit
vom Arbeitspunkt geändert wird, dadurch gekennzeichnet, daß der Anteil der differenzierenden
Wirkung in Abhängigkeit von der Lage des Arbeitspunktes und/oder von der Richtung
der Lageänderung des Arbeitspunktes geändert wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die für die Differentiation
maßgebliche Zeitkonstante in Abhängigkeit von mindestens einer Kennfeldkoordinate
des Arbeitspunktes geändert wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die zum Arbeitpunkt gehörende
Steigung der Kompressorkennlinie konstanter Drehzahl oder konstanter Schaufelstellung
erfaßt und die Differenzierzeitkonstante in Abhängigkeit von der Steigung, insbesondere
umgekehrt proportional zur Steigung der Kompressorkennlinie verändert wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Abstand des Arbeitspunktes
von einer im Kennfeld vorgegebenen Abblaselinie erfaßt und die Differenzierzeitkonstante
in Abhängigkeit von dem Abstand verändert wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Differentialanteils
des Regelverhaltens relativ zum Proportional- und Integralanteil in Abhängigkeit von
einer Betriebsgröße verändert wird.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Differentialanteils
in Abhängigkeit von der Steigung der im Kennfeld vorgegebenen Abblaselinie verändert
wird.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe des Differentialanteils
des Regelverhaltens in Abhängigkeit vom Ausgangssignal des Reglers verändert wird.
8. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal des Differentialteils
des Reglers richtungsabhängig verzögert wird.
. 9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Eingangssignal des
Differentialteils des Reglers richtungsabhänig begrenzt wird.
10. Regler für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 mit einem Differentialteil
und ggf. einem Proportionalteil und/oder einem Integralteil, dadurch gekennzeichnet,
daß die Zeitkonstante des Differentialteils (7b) mittels eines Steuergliedes (15)
steuerbar ist, und daß dem Steuerglied (15) ein eine Ortskoordinate des Arbeitspunktes
im Arbeitskennfeld repräsentierendes Signal von einem Koordinatenrechner (13) zuführbar
ist.
11. Regler für die Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1, mit einem Differentialteil
und ggf. einem Proportionalteil und/oder einem Integralteil, dadurch gekennzeichnet,
daß dem Differentialteil (7b) des Reglers ein Verzögerungsglied (17) mit richtungsabhängig
unterschiedlichen Zeitkonstanten vorgeschaltet ist.
12. Regler nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differentialteil (7b)
des Reglers ein Signalbegrenzer (19) mit richtungsabhängig unterschiedlichen Begrenzungswerten
nachgeschaltet ist.
13. Regler nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß dem Differentialteil
(7b) des Reglers ein Totzeitglied (21) nachgeschaltet ist.
1. A method of controlling a turbocompressor, in which an input signal is fed to a
controller, which input signal is derived from the regularly determined actual value
of at least one operating variable, in particular flow, delivery pressure and/or pressure
ratio, and the controller, by an operation detecting a differentiation or an equivalent
operation determining the rate of change including processing of the input signal,
generates an output signal for controlling at least one operating variable, in particular
for controlling a blow-off or blow-down valve at the compressor output, and in which
the control action of the controller is varied as a function of the working point,
characterised in that the component of the differentiating action is varied as a function
of the position of the working point and/or of the direction of the change in position
of the working point.
2. A method according to Claim 1, characterised in that the time constant which is
critical for differentiation is varied as a function of at least one coordinate of
the performance graph of the working point.
3. A method according to Claim 1, characterised in that the gradient of the compressor
characteristic curve associated with the working point determines constant speed of
rotation or constant blade position, and the differentiating time constant is varied
as a function of the gradient, in particular inversely proportional to the gradient
of the compressor characteristic curve.
4. A method according to Claim 1, characterised in that the distance of the working
point from a blow-off curve predetermined in the performance graph is determined and
the differentiating time constant is varied as a function of the distance.
5. A method according to Claim 1, characterised in that the magnitude of the differential
component of the control action relative to the proportional component and integral
component is varied as a function of an operating variable.
6. A method according to Claim 5, characterised in that the magnitude of the differential
component is varied as a function of the gradient of the blow-off curve predetermined
in the performance graph.
7. A method according to Claim 5, characterised in that the magnitude of the differential
component of the control action is varied as a function of the output signal of the
controller.
8. A method according to Claim 1, characterised in that the input signal of the differential
part of the controller is directionally delayed.
9. A method according to Claim 1, characterised in that the input signal of the differential
part of the controller is directionally limited.
10. A controller for carrying out the method according to Claim 1 with a differential
part and, optionally, a proportional part and/or an integral part, characterised in
that the time constant of the differential part (7b) can be controlled by means of
a control member (15), and in that a signal representing a positional coordinate of
the working point in the operating performance graph is fed to the control member
(15) from a coordinate computer (13).
11. A controller for carrying out the method according to Claim 1 with a differential
part and, optionally, a proportional part and/or an integral part, characterised in
that a delay element (17) with directionally varying time constants is connected upstream
of the differential part (7b) of the controller.
12. A controller according to Claim 11, characterised in that a signal limiter (19)
with directionally varying boundary values is connected downstream of the differential
part (7b) of the controller.
13. A controller according to Claim 11 or 12, characterised in that a dead-time element
(21) is connected downstream of the differential part (7b) of the controller.
1. Procédé pour réguler un turbocompresseur, dans lequel un signal d'entrée, obtenu
à partir de la valeur réelle, captée en continu, d'au moins une grandeur de fonctionnement,
notamment du débit, de la pression de refoulement et/ou du rapport de compression,
est envoyé à un régulateur, ce régulateur produisant, par une différentiation ou par
un traitement équivalent du signal d'entrée comprenant une opération de détermination
de la vitesse de variation, un signal de sortie pour commander au moins une grandeur
de fonctionnement, notamment pour commander une soupape de purge ou de soufflage à
la sortie du compresseur, et dans lequel on fait varier le comportement de réglage
du régulateur suivant le point de fonctionnement, caractérisé en ce qu'on fait varier
la part de l'action de différentiation en fonction de la position du point de fonctionnement
et/ou du sens de la variation de position de ce point de fonctionnement.
2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on fait varier la constante
de temps déterminante pour la différentiation en fonction d'au moins une coordonnée
du point de fonctionnement dans le diagramme caractéristique.
3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine la pente, correspondant
au point de fonctionnement, de la caractéristique du compresseur à vitesse de rotation
constante ou à position des aubes constante et on fait varier la constante de temps
de différentiation en fonction de cette pente, notamment de façon inversement proportionnelle
à la pente de la caractéristique du compresseur.
4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on détermine la distance
du point de fonctionnement à une ligne de purge prédéterminée dans le diagramme caractéristique
et on fait varier la constante de temps de différentiation en fonction de cette distance.
5. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en, ce qu'on fait varier en fonction
d'une grandeur de fonctionnement la grandeur de la part différentielle du comportement
de réglage par rapport à la part proportionnelle et à la part intégrale.
6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait varier la grandeur
de la part différentielle en fonction de la pente de la ligne de purge prédéterminée
dans le diagramme caractéristique.
7. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'on fait varier la grandeur
de la part différentielle en fonction du signal de sortie du régulateur.
8. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on retarde en fonction du
sens le signal d'entrée de la partie différentielle du régulateur.
9. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on limite en fonction du
sens le signal d'entrée de la partie différentielle du régulateur.
10. Régulateur pour la mise en pratique du procédé selon la revendication 1, comportant
une partie différentielle et, le cas échéant, une partie proportionnelle et/ou une
partie intégrale, caractérisé en ce que la constante de temps de la partie différentielle
(7b) peut être commandée au moyen d'un organe de commande (15), et en ce qu'on peut
envoyer à l'organe de commande (15), à partir d'un ordinateur de coordonnées (13),
un signal représentant une coordonnée de position du point de fonctionnement dans
le diagramme caractéristique.
11. Régulateur pour la mise en pratique du procédé selon la revendication 1, comportant
une partie différentielle et, le cas échéant, une partie proportionnelle et/ou une
partie intégrale, caractérisé en ce qu'un temporisateur (17) à constantes de temps
différentes en fonction du sens est branché devant la partie différentielle (7b) du
régulateur.
12. Régulateur selon la revendication 11, caractérisé en ce qu'un limiteur de signaux
(19) à valeurs de limitation différentes en fonction du sens est branché derrière
la partie différentielle (7b) du régulateur.
13. Régulateur selon la revendication 11 ou 12, caractérisé en ce qu'un élément temporisateur
(21) est branché derrière la partie différentielle (7b) du régulateur.

