(19)
(11) EP 0 222 382 B1

(12) EUROPÄISCHE PATENTSCHRIFT

(45) Hinweis auf die Patenterteilung:
26.09.1990  Patentblatt  1990/39

(21) Anmeldenummer: 86115702.2

(22) Anmeldetag:  12.11.1986
(51) Internationale Patentklassifikation (IPC)5F04D 27/02

(54)

Verfahren zum Regeln von Turbokompressoren

Regulation process of turbo compressors

Procédé de réglage de turbocompresseurs


(84) Benannte Vertragsstaaten:
CH DE FR GB IT LI NL

(30) Priorität: 12.11.1985 DE 3540087

(43) Veröffentlichungstag der Anmeldung:
20.05.1987  Patentblatt  1987/21

(73) Patentinhaber: MAN Gutehoffnungshütte Aktiengesellschaft
46122 Oberhausen (DE)

(72) Erfinder:
  • Blotenberg, Wilfried, Dipl.-Ing.
    D-4220 Dinslaken (DE)

(74) Vertreter: Glawe, Delfs, Moll & Partner 
Patentanwälte Postfach 26 01 62
80058 München
80058 München (DE)


(56) Entgegenhaltungen: : 
DE-A- 2 828 124
US-A- 4 142 838
   
  • 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
   
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).


Beschreibung


[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 P2 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 TD 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 TD 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 TD 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 TD 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.


Ansprüche

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.
 


Claims

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.
 


Revendications

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.
 




Zeichnung