[發明專利]控制系統

有效

• 申請號: 201080029025.4
• 申請日: 2010-06-04
• 公開（公告）號: CN102803736A
• 公開（公告）日: 2012-11-28
• 發明（設計）人: S·T·薩默;C·C·克萊恩;F·伊恩庫;小J·特雷維尼奧;R·E·斯特貝莉;G·K·必文森;E·J·斯麥德;P·C·馬克斯;R·徹維爾
• 申請（專利權）人: 江森自控科技公司
• 主分類號: F04D27/02
• 分類號: F04D27/02;F04D29/058
• 代理公司: 北京北翔知識產權代理有限公司 11285
• 代理人: 鄭建暉;楊勇

相關申請的相互參引

本申請要求于2009年6月5日提交的名稱為“METHOD?AND?APPARATUS?FOR?SURGE?DETECTION”的美國臨時申請No.61/184,551的優先權和利益，該美國臨時申請以參引的方式被納入本文。

背景

本申請總體涉及一種用于壓縮機的控制系統。更具體地，本申請涉及一種檢測壓縮機的不穩定性并且提供對該不穩定性的補救從而使該壓縮機返回至穩定運行狀態的系統和方法。

離心式壓縮機在運行期間可能遇到不穩定性，例如喘振(surge)或失速(stall)。喘振是一種具有壓力振蕩和流動振蕩的瞬變現象，并且可在整個壓縮機中導致完全的倒流。喘振(如果未被控制)可造成壓縮機的旋轉部件和靜止部件中的過度振動，并且可導致壓縮機永久性的損壞。一種校正喘振狀況的技術可涉及打開熱氣旁通閥，以使壓縮機的一部分排出氣體返回至該壓縮機入口，從而增加壓縮機入口處的流動。相反，失速或旋轉失速是一種在壓縮機的一個或多個部件中的局部流動分離，并且可使得排出壓力擾動(disturbance)處于小于壓縮機的葉輪的旋轉頻率的基本頻率。固定速度的離心式壓縮機中的旋轉失速主要位于壓縮機的擴壓器中，并且可通過可變幾何擴壓器(VGD)來補救。壓縮機的旋轉失速的存在可能是即將發生的喘振狀況的前兆。

用于離心式壓縮機的VGD可包括在擴壓器間隙中可移動的環，該環是壓縮機的排出通道的一部分。VGD可在收縮位置至伸展位置之間移動該環，其中在所述收縮位置中，該環完全處于該擴壓器間隙之外，以允許最大氣流，以及其中在所述伸展位置中，該環占據該擴壓器間隙的一部分，從而限制一部分氣流。所述環可響應于檢測到該離心式壓縮機中的失速狀況而移動，以補救該失速狀況。

一種用于檢測和控制離心式壓縮機的擴壓器區域中的旋轉失速的方法包括：使用一種放在該壓縮機排出通道或該擴壓器中的壓力換能器，來測量存在的聲音壓力或聲壓。經由模擬技術或數字技術對來自該壓力換能器的信號進行過濾和處理，以確定旋轉失速的存在或可能性。通過將由已測量的排出壓力脈沖或脈動所計算的能量與對應于失速的存在的預定閾值量進行比較，來檢測旋轉失速。該VGD的環可被插入該擴壓器間隙中，以減小壓力脈沖水平以及補救該失速狀況。

然而，對于離心式壓縮機的運行范圍的一部分，該壓縮機可能喘振，而不出現在先的失速狀況，尤其當該壓縮機以低速運行時。當該壓縮機直接進入喘振狀況時，該壓縮機的控制系統沒有機會感測前兆的失速狀況。因此，該壓縮機的控制系統不能發起對失速狀況的校正行動，以可能地避免喘振狀況的發生。用于處理壓縮機中的喘振狀況的控制系統的其他方面要求所述控制系統識別喘振狀況，并且以預定順序進行反應。為了控制系統識別喘振狀況，必須在一預定時段內出現一個或多個喘振循環，之后該控制系統才可能采取校正行動。校正步驟還可能要求與其他系統控制裝置相互作用，以保持所要求的總體系統的運行狀況。

因而，需要一種用于檢測喘振狀況的系統和方法，其不需要確定失速狀態的存在或者不需要等待一個或多個喘振循環。

發明內容

本發明旨在一種運行離心式壓縮機的方法。該方法包括：測量該離心式壓縮機的軸遠離一預定位置的位移的幅度；以及將測量的幅度與一預定閾值幅度進行比較。該預定閾值幅度對應于在該離心式壓縮機的穩定運行期間該軸遠離該預定位置的位移的幅度。該方法還包括：根據測量的幅度大于該預定閾值幅度來指示喘振狀況的前兆；以及根據指示的前兆來調整該離心式壓縮機的運行參數，從而補救該喘振狀況。

本發明還旨在一種運行離心式壓縮機的第二方法。該方法包括：測量電流；以及將測量的電流與一預定閾值電流進行比較。該預定閾值電流對應于在該離心式壓縮機的穩定運行期間所出現的電流。該方法還包括：根據測量的電流小于該預定閾值電流來指示喘振狀況的前兆；以及根據指示的前兆來調整該離心式壓縮機的運行參數，從而補救該喘振狀況。

本發明還旨在一種離心式壓縮機。該離心式壓縮機包括：葉輪；可變幾何擴壓器，與該葉輪的輸出流體連通；以及，電動機，通過一個軸被連接至該葉輪。該離心式壓縮機還包括：傳感器；以及，控制面板，以控制該電動機和該可變幾何擴壓器的運行。該傳感器被配置和定位，以測量與電流或軸位置中的一個有關的運行參數。該控制面板被配置為接收來自該傳感器的、對應于該測量的運行參數的信號，并且被配置為基于從該傳感器接收的信號來確定喘振狀況的前兆是否存在，并且根據喘振狀況存在的前兆來采取補救行動。