[發明專利]離心式壓縮機的啟動控制裝置及方法

有效

• 申請號: 201710554498.X
• 申請日: 2017-07-07
• 公開（公告）號: CN107131142B
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 朱玉銘;姜玉雁;郭朝紅;郭永獻;梁世強;岳鵬;李志剛;曾秒
• 申請（專利權）人: 中國科學院工程熱物理研究所
• 主分類號: F04D27/00
• 分類號: F04D27/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 任巖

本公開提供了一種離心式壓縮機的啟動控制裝置和方法。該離心式壓縮機的啟動控制裝置，包括：測量單元，用于測量軸向力模擬信號、轉子振動模擬信號和轉速模擬信號；信號轉換單元，用于將所述軸向力模擬信號、轉子振動模擬信號和轉速模擬信號進行模數轉換，得到軸向力數字信號、轉子振動數字信號和轉速數字信號；控制單元，用于根據所述軸向力數字信號、轉子振動數字信號和轉速數字信號，得到并輸出轉速控制信號、進口壓力控制信號和進口流量控制信號；以及調整單元，用于根據轉速控制信號、進口壓力控制信號和進口流量控制信號對離心式壓縮機進行控制。本公開可以解決離心式壓縮機啟動過程中軸向力過大以及轉子剛度變化引起的轉子動力學問題。

技術領域

本公開涉及發電、制冷和化工領域，尤其涉及一種離心式壓縮機的啟動控制裝置及方法。

背景技術

壓縮機(Compressor)是熱力循環系統的核心部件之一，為循環中的流體工質提供能量，將動能轉變為流體工質的壓力能，提高流體工質的壓力，主要分為離心式壓縮機、活塞式壓縮機、螺桿壓縮機等，均具有其各自的特點，分別適用于不同的場合。本專利所討論的離心式壓縮機具有以下優點：結構緊湊，尺寸小，重量輕；排氣連續、均勻；除軸承外，機器內部不需潤滑，不污染被壓縮的流體。

近年來，超臨界/跨臨界二氧化碳壓縮機作為特定化工循環、制冷循環、動力循環的核心部件，成為了葉輪機械領域的研究熱點。目前，國內外研究的超臨界/跨臨界二氧化碳壓縮機規模都在10MW級以下，形式上大多采用離心式壓縮機。超臨界二氧化碳壓縮機進口壓力在7.38MPa以上，出口壓力在20MPa左右，僅葉輪前后壓力差引起的軸向力就可達10kN以上。由于超臨界二氧化碳工質密度大，使得壓縮機葉輪尺寸小，轉速高，所能選擇的推力軸承額定軸向載荷遠不能滿足超臨界二氧化碳壓縮機10kN以上的平衡要求，為此采用了背葉片結構，該結構能夠在工作狀態下能較好地平衡軸向力，但在啟動過程中平衡能力不足，殘余的軸向力仍大于軸承的承載力。此外，在啟動過程中為盡量避免轉子跨越臨界轉速，需要保持軸承有較大的支承剛度，而角接觸球軸承的徑向剛度與軸向力成正比，故在啟動過程中需要保持適當的軸向力。

公開內容

(一)要解決的技術問題

本公開的目的在于提供一種離心式壓縮機的啟動控制裝置及方法，以解決上述的至少一項技術問題。

(二)技術方案

根據本公開的一方面，提供了一種離心式壓縮機的啟動控制裝置，包括：測量單元，用于測量軸向力模擬信號、轉子振動模擬信號和轉速模擬信號；信號轉換單元，用于將所述軸向力模擬信號、轉子振動模擬信號和轉速模擬信號進行模數轉換，得到軸向力數字信號、轉子振動數字信號和轉速數字信號；控制單元，用于根據所述軸向力數字信號、轉子振動數字信號和轉速數字信號，得到并輸出轉速控制信號、進口壓力控制信號和進口流量控制信號；以及調整單元，用于維持數值模擬得到的初始壓力不變時，根據所述轉速控制信號，控制轉速從零逐漸增長直至達到該離心式壓縮機的轉速參數；維持轉速參數不變時，根據所述進口壓力控制信號，控制進口壓力從所述初始壓力逐漸增長直至達到該離心式壓縮機的壓力參數；以及同時根據所述進口流量控制信號，調整進口流量，以保持穩定。

在本公開的一些實施例中，所述數值模擬指通過計算流體力學軟件進行仿真模擬。

在本公開的一些實施例中，所述測量單元包括：軸向力測量器件，用于測量所述軸向力模擬信號；轉子振動測量器件，用于測量所述轉子振動模擬信號；轉速測量器件，用于測量所述轉速模擬信號。

在本公開的一些實施例中，所述調整單元包括：驅動組件，用于根據所述轉速控制信號，控制轉速從零逐漸增長直至達到所述轉速參數；進口壓力控制閥，用于根據所述進口壓力控制信號，控制進口壓力從所述初始壓力逐漸增長直至達到所述壓力參數；進口流量控制閥，用于根據進口流量控制信號，調整進口流量，以達到穩定。

在本公開的一些實施例中，所述驅動組件包括變速箱和變頻電機。