[發(fā)明專利]入口導流葉片控制裝置、壓縮機控制系統(tǒng)及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810326211.2
• 申請日: 2018-04-12
• 公開（公告）號: CN109386492B
• 公開（公告）日: 2020-10-16
• 發(fā)明（設計）人: 崔俊赫
• 申請（專利權）人: 韓華壓縮機株式會社
• 主分類號: F04D27/02
• 分類號: F04D27/02
• 代理公司: 北京銘碩知識產(chǎn)權代理有限公司 11286
• 代理人: 孫昌浩;李盛泉

本發(fā)明公開一種入口導流葉片控制裝置、壓縮機控制系統(tǒng)及方法，根據(jù)本發(fā)明的一實施例的壓縮機控制系統(tǒng)包括：壓縮機，用于壓縮流體；流量測量部，用于測量所述流體的流量；壓力測量部，用于測量所述流體的壓力；防喘振閥部，防止所述壓縮機的逆流；入口導流葉片部，用于調(diào)節(jié)使流體流向所述壓縮機的入口的開放面積；以及控制部，控制所述防喘振閥及所述入口導流葉片部的動作，所述控制部根據(jù)基于所述流量及壓力的所述壓縮機的運行點與預設的喘振控制線之間的距離而調(diào)節(jié)所述入口導流葉片部的控制增益。

技術領域

本發(fā)明涉及一種入口導流葉片控制裝置、壓縮機控制系統(tǒng)及壓縮機控制方法，尤其涉及一種能夠最大化利用入口導流葉片的壓縮機容量控制性能，并減少防喘振閥與入口導流葉片的干涉效果的入口導流葉片控制裝置、壓縮機控制系統(tǒng)及壓縮機控制方法。

背景技術

在用于控制液態(tài)或氣態(tài)的流體的流體控制系統(tǒng)中，使用到用于壓縮流體的壓縮機。壓縮機盡可能地被設計成能夠?qū)挿秶呐懦鰤毫傲髁扛咝н\行，壓縮機的效率固然是流體控制系統(tǒng)的重要性能參數(shù)，運行區(qū)域也作為流體控制系統(tǒng)的重要性能參數(shù)而發(fā)揮作用。

以渦輪壓縮機為例，如果壓縮機無法產(chǎn)生出比整個流體控制系統(tǒng)的壓力阻抗更大的壓力，則壓縮機的內(nèi)部將會發(fā)生周期性的流動的逆流現(xiàn)象，這被稱為“喘振(surge)”。

如果發(fā)生喘振現(xiàn)象，則因周期性逆流而使壓力與流量擾動。這種擾動作用引發(fā)機械振動，并損壞軸承、葉輪等附屬要素。這樣的喘振現(xiàn)象不僅降低壓縮機的性能，而且還可能縮短壓縮機的壽命，因此在運用壓縮機的過程中，用于防止喘振現(xiàn)象的功能(防喘振；anti-surge)對用于控制渦輪壓縮機的壓縮機控制系統(tǒng)中至關重要。為了實現(xiàn)防喘振功能，如果利用防喘振閥(anti-surge valve；ASV)，則可以減小流體系統(tǒng)的阻抗，從而防止喘振現(xiàn)象的發(fā)生。

并且，壓縮機控制系統(tǒng)中不僅設置有防喘振閥，而且還為了控制壓縮機的運用區(qū)域而在壓縮機的入口設置有入口導流葉片(inlet guide vane；IGV)。

圖1用于說明普通壓縮機的性能的圖。

圖1中縱軸表示壓力，橫軸表示流量。在喘振控制中，以如下方式設定喘振控制線(surge control line)：從喘振線起留下約為10％的盈余(margin)。當運行點到達喘振控制線時，通過調(diào)節(jié)IGV或ASV等，而實施用于使運行點遠離喘振線的控制。

在運行點(operating point)到達喘振線之前，ASV并不運行，因此不會發(fā)生耦合現(xiàn)象，但如果運行點進入到可引發(fā)喘振現(xiàn)象的喘振區(qū)域中，則IGV和ASV均運行。由于IGV和ASV都使壓縮機的流量及壓力改變，因此IGV和ASV的一同運行可能引發(fā)耦合現(xiàn)象。

圖2為用于說明圖1的現(xiàn)有壓縮機中的IGV和ASV中發(fā)生的耦合現(xiàn)象的曲線圖。

例如，假設在圖2中以A表示的運行點處對壓縮機進行控制，則用于控制IGV的方向與用于控制ASV的方向可能相互沖突。即，IGV為了降低壓力而需要朝縮小(封閉)IGV的開放程度(IGV的開度)的方向被控制。如果通過控制而使IGV的開度縮小，則流量和壓力減小，因此圖2中IGV的控制點朝左下方移動。

然而，ASV卻為了防止喘振現(xiàn)象而需要朝開放ASV的開度的方向得到控制以增加流量。如果朝向開放ASV的開度的方向控制，則流量上升且壓力減小，因此圖2中ASV的控制點朝右下方移動。如此，IGV與ASV的控制操作之間會發(fā)生沖突，因此發(fā)生壓力的振蕩(hunting)現(xiàn)象，從而使不穩(wěn)定的流動反復，因此壓縮機的操作變得不穩(wěn)定。

發(fā)生如上所述的耦合現(xiàn)象的原因在于，基于IGV的運行而使壓縮機的排出壓力得到控制，然而流量因IGV的操作而使受到影響，并且基于ASV的運行而可實現(xiàn)利用到壓縮機的流量的控制，然而因ASV的操作而使壓力受到影響。因此，在喘振區(qū)域中，因為IGV和ASV這兩個閥門相互之間阻礙操作，導致壓縮機的整個系統(tǒng)的控制變得困難。