[發明專利]拓寬離心壓縮機穩定運行區域的裝置和方法及離心壓縮機

有效

• 申請號: 201110265380.8
• 申請日: 2011-09-08
• 公開（公告）號: CN102297149A
• 公開（公告）日: 2011-12-28
• 發明（設計）人: 高闖;黃偉光;張宏武;李成勤
• 申請（專利權）人: 上海中科高等研究院
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00;F04D29/44
• 代理公司: 上海浦一知識產權代理有限公司 31211
• 代理人: 張驥

技術領域

本發明涉及一種離心壓縮機的附件，具體涉及一種拓寬離心壓縮機穩定運行區域的裝置。本發明還涉及一種拓寬離心壓縮機穩定運行區域的方法。本發明還涉及一種設置有拓寬離心壓縮機穩定運行區域的裝置的離心壓縮機。

背景技術

離心壓縮機作為一種提高氣體壓力的通用機械，在國民經濟的許多部門得到了廣泛的應用，占有重要地位，特別廣泛地應用于冶金工業(高爐鼓風、氧氣煉鋼、氧氣制取等)、石油化工(油田注氣、合成氨、尿素、乙烯、石油精煉等)、天然氣輸送、制冷、航空和動力(航空發動機、燃氣輪機、內燃機增壓、動力風源等)等工業部門。

喘振和失速是壓縮機機組由于工況變化等因素的影響而運行在小流量時候發生的不穩定流動狀態。這些不穩定流動現象的存在對壓縮機機組的結構產生了極大的危害，比如喘振過程中機組會產生劇烈振動，對密封、軸承和葉輪等都會產生極大損傷。而壓縮機在短時間內的載荷的變化，對驅動系統也是不利的。這種情況如果不得到重視，輕則就會引起企業和工廠的停車事故，帶來較大經濟損失，重則產生機毀人亡、生產癱瘓等重大事故。

目前在工業界內，對于離心壓縮機喘振的處理仍采用避開以及被動的控制方法，比如設置喘振保護線與動作線，避免壓縮機運行在喘振區域。或者采用機匣處理以及放氣或打回流的方法，但是這種方法一方面無法充分利用壓縮機的潛力，并且容易使得壓縮機在非喘振點的效率下降；另一方面這種方法大多在壓縮機出口采取放氣等措施，由于無法在引起失穩的根本位置附近動作，因此解除失穩的速度較慢，而且會引起能量的巨大浪費。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種拓寬離心壓縮機穩定運行區域的裝置，它可以消除或減小流動非穩定性即失速和喘振的危害。

為解決上述技術問題，本發明拓寬離心壓縮機穩定運行區域的裝置的技術解決方案為：

包括多個高頻響的動態壓力傳感器、一高頻響的動態應變儀、一信號調理設備、一信號處理DSP模塊以及氣流噴射裝置；所述多個動態壓力傳感器周向均布在無葉空間內；所述動態應變儀固定設置于葉輪進口附近的輪蓋上，采集壓縮機運行時的動態信號；所述信號調理設備的輸入端分別與高頻響動態壓力傳感器、動態應變儀電性連接；信號調理設備的輸出端連接所述DSP模塊的輸入端，DSP模塊計算給定時間段內數據點的平均值、方差以及進行FFT分析；DSP模塊的輸出端通過信號傳輸線連接控制器，控制器連接氣流噴射裝置；所述氣流噴射裝置包括兩組噴嘴，一組噴嘴設置于葉輪進口，另一組噴嘴設置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數目至少為八個；所述噴嘴的出口截面與葉輪輪蓋平齊；噴嘴所噴射的氣體流向與壓縮機葉輪的旋轉方向相反。

在無外部氣源可用時，所述葉輪喉部設置有第一組引氣管，第一組引氣管設置于葉輪喉部的周向中間位置；所述有葉擴壓器的喉部設置有第二組引氣管，第二組引氣管設置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置，每組引氣管的數目與對應位置的噴嘴數目相同。

所述第一組噴嘴與第一組引氣管相互連接，所述第一組噴嘴與第一組引氣管之間設置有氣體噴射控制閥；所述第二組噴嘴與第二組引氣管相互連接，所述第二組噴嘴與第二組引氣管之間設置有氣體噴射控制閥；所述氣體噴射控制閥分別通過伺服電機進行控制。

在有外部氣源可用時，所述每個噴嘴分別連接一氣體噴射控制閥；多個氣體噴射控制閥均設置于一環形氣體緩沖管道上，環形氣體緩沖管道的入口通過氣體輸送閥連接外部氣源，所述噴嘴由外部氣源實現供氣；所述氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制。

所述噴嘴的內部流道為軸向，噴嘴的出口流道由軸向過渡到徑向，使得噴嘴的出口截面與葉輪輪蓋平齊；內部流道的直徑大于出口流道的直徑，形成漸縮形流道。

所述噴嘴的出口截面尺寸根據噴嘴的出口流速而定。

本發明還提供一種拓寬離心壓縮機穩定運行區域的方法，其技術解決方案為，包括以下步驟：

第一步，將多個動態壓力傳感器周向均布在無葉空間內；將一動態應變儀固定設置于葉輪進口附近的輪蓋上；將動態壓力傳感器、動態應變儀與信號調理設備的輸入端連接，信號調理設備的輸出端連接DSP模塊的輸入端；DSP模塊的輸出端通過信號傳輸線連接控制器，控制器連接氣流噴射裝置；將氣流噴射裝置的噴嘴分別設置于葉輪進口和有葉擴壓器的進口；

第二步，開啟壓縮機，動態壓力傳感器、動態應變儀從葉輪進口以及無葉空間實時采集信號，并將信號傳送至信號調理設備；

第三步，信號調理設備對信號進行放大、濾波以及A/D模數轉換，并將信號傳送至DSP模塊；