專利名稱：拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置和方法及離心壓縮機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)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(wěn)定運行區(qū)域的裝置。本發(fā)明還涉及一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的方法。本發(fā)明還涉及一種設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機。
背景技術(shù)：
離心壓縮機作為一種提高氣體壓力的通用機械，在國民經(jīng)濟的許多部門得到了廣泛的應(yīng)用，占有重要地位，特別廣泛地應(yīng)用于冶金工業(yè)(高爐鼓風(fēng)、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(fā)動機、燃?xì)廨啓C、內(nèi)燃機增壓、動力風(fēng)源等)等工業(yè)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(fā)生的不穩(wěn)定流動狀態(tài)。這些不穩(wěn)定流動現(xiàn)象的存在對壓縮機機組的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了極大的危害， 比如喘振過程中機組會產(chǎn)生劇烈振動，對密封、軸承和葉輪等都會產(chǎn)生極大損傷。而壓縮機在短時間內(nèi)的載荷的變化，對驅(qū)動系統(tǒng)也是不利的。這種情況如果不得到重視，輕則就會引起企業(yè)和工廠的停車事故，帶來較大經(jīng)濟損失，重則產(chǎn)生機毀人亡、生產(chǎn)癱瘓等重大事故。目前在工業(yè)界內(nèi)，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(shè)置喘振保護線與動作線，避免壓縮機運行在喘振區(qū)域?；蛘卟捎脵C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(wěn)的根本位置附近動作，因此解除失穩(wěn)的速度較慢，而且會引起能量的巨大浪費。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，它可以消除或減小流動非穩(wěn)定性即失速和喘振的危害。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的技術(shù)解決方案為包括多個高頻響的動態(tài)壓力傳感器、一高頻響的動態(tài)應(yīng)變儀、一信號調(diào)理設(shè)備、一信號處理DSP模塊以及氣流噴射裝置；所述多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)； 所述動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上，采集壓縮機運行時的動態(tài)信號；所述信號調(diào)理設(shè)備的輸入端分別與高頻響動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀電性連接；信號調(diào)理設(shè)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(nèi)數(shù)據(jù)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(shè)置于葉輪進口，另一組噴嘴設(shè)置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數(shù)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(zhuǎn)方向相反。在無外部氣源可用時，所述葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管，第一組引氣管設(shè)置于葉輪喉部的周向中間位置；所述有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管，第二組引氣管設(shè)置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置，每組引氣管的數(shù)目與對應(yīng)位置的噴嘴數(shù)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(shè)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(shè)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(shè)置于一環(huán)形氣體緩沖管道上，環(huán)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(xiàn)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(nèi)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(nèi)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(jù)噴嘴的出口流速而定。本發(fā)明還提供一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的方法，其技術(shù)解決方案為，包括以下步驟第一步，將多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)；將一動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上；將動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀與信號調(diào)理設(shè)備的輸入端連接，信號調(diào)理設(shè)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(shè)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(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)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(diào)理設(shè)備；第三步，信號調(diào)理設(shè)備對信號進行放大、濾波以及A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將信號傳送至 DSP模塊；第四步，DSP模塊對信號進行處理，將該信號與預(yù)先設(shè)定的喘振報警值相比較，若不符合預(yù)先設(shè)定的要求，則不發(fā)出控制信號，繼續(xù)進行動態(tài)信號采集；若符合預(yù)先設(shè)定的要求，則根據(jù)設(shè)定的閾值，向控制器發(fā)出控制信號；第五步，控制器接到該控制信號后，向氣流噴射裝置發(fā)出作動信號，并根據(jù)報警情況確定調(diào)控區(qū)域，決定待調(diào)控區(qū)域的噴嘴的動作順序和噴嘴的閥門開度，并且使噴嘴所噴射的氣體流向與壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而實現(xiàn)擴穩(wěn)。本發(fā)明還提供一種設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機，其技術(shù)解決方案為包括葉輪、徑向通道型有葉擴壓器、軸向通道，葉輪、有葉擴壓器、軸向通道形成氣流通道；多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)的輪盤側(cè)；動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上；多個動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀分別與信號調(diào)理設(shè)備的輸入端電性連接，信號調(diào)理設(shè)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；所述氣流噴射裝置包括兩組噴嘴，第一組噴嘴設(shè)置于葉輪進口，第二組噴嘴設(shè)置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數(shù)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(zhuǎn)方向相反。所述噴嘴的內(nèi)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(nèi)部流道的直徑大于出口流道的直徑，形成漸縮形流道。在無外部氣源可用時，所述葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管，第一組引氣管設(shè)置于葉輪喉部的周向中間位置；所述有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管，第二組引氣管設(shè)置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置，每組引氣管的數(shù)目與對應(yīng)位置的噴嘴數(shù)目相同；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(shè)置于一環(huán)形氣體緩沖管道上，環(huán)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(xiàn)供氣；所述氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制。本發(fā)明可以達到的技術(shù)效果是本發(fā)明通過調(diào)控離心壓縮機的葉輪進口、葉輪喉部、有葉擴壓器的進口、有葉擴壓器喉部的流動，達到拓展離心壓縮機穩(wěn)定性工作范圍的目的。本發(fā)明通過在離心葉輪進口以及無葉空間布置可控的氣流噴射裝置，通過噴射高壓氣流改善離心葉輪進口以及有葉擴壓器進口區(qū)域的流動狀況，從而來拓寬系統(tǒng)穩(wěn)定性工作區(qū)域，而消除引起失穩(wěn)的因素。本發(fā)明通過主動控制的方式避免離心壓縮機的喘振現(xiàn)象，同時考慮到引起離心壓縮機喘振的所有可能情況，并且在除喘振之外的其它穩(wěn)定工作區(qū)域，不改變系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)特性，同時拓寬壓縮機的穩(wěn)定工作范圍以及改善壓縮機的氣動性能，能夠消除采用被動控制方法在正常工作狀態(tài)下效率和壓比損失的缺點。本發(fā)明能夠拓寬離心壓縮機的穩(wěn)定運行區(qū)域即穩(wěn)定性工作范圍，使得現(xiàn)有離心壓縮機盡可能工作在高壓比、高效率的區(qū)域附近，從而實現(xiàn)節(jié)能的目的。本發(fā)明基于離心壓縮機內(nèi)部流動，從物理機理的角度分析引起失穩(wěn)的原因，能夠以較小的代價獲得較大的效果。


下面結(jié)合附圖和具體實施方式
對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明圖1是本發(fā)明拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的示意圖；圖2是圖1的側(cè)面剖視圖；圖3是本發(fā)明的噴嘴的示意圖；圖4是本發(fā)明的工作流程圖。圖中附圖標(biāo)記說明1為葉輪進口， 2為葉輪出口，3為有葉擴壓器的進口，4為有葉擴壓器的出口，5為軸向通道的出口，8A為動態(tài)壓力傳感器，8B為動態(tài)應(yīng)變儀， 9A為第二組噴嘴，9B為第一組噴嘴， IOB為第一組引氣管，IOA為第二組引氣管，7為有葉擴壓器。
具體實施例方式
本發(fā)明拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，包括多個高頻響的動態(tài)壓力傳感器、一高頻響的動態(tài)應(yīng)變儀、一信號調(diào)理設(shè)備、一信號處理DSP模塊以及氣流噴射裝置；
多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在葉輪出口與有葉擴壓器之間的無葉空間內(nèi)；對于采用有葉擴壓器的離心壓縮機，無葉空間對于失穩(wěn)的作用十分關(guān)鍵，無葉空間內(nèi)的流動直接決定著壓縮機的流動狀況，本發(fā)明將多個動態(tài)壓力傳感器設(shè)置于該無葉空間內(nèi)以監(jiān)控壓縮機的流動狀況，從信號的空間傅立葉分析以及信號的方差變化量提前實現(xiàn)對喘振的預(yù)警；動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上；動態(tài)應(yīng)變儀用以采集壓縮機運行時的動態(tài)信號，能夠同時測量切向與軸向的速度信號；如果壓縮機運行在靠近喘振點(即失穩(wěn)點)附近，會在葉輪進口靠近輪蓋的位置出現(xiàn)回流，此時必然會改變該處的流場分布即切向和軸向速度，從而改變流體對應(yīng)變片的作用力，本發(fā)明在該位置安裝有動態(tài)應(yīng)變儀，利用動態(tài)應(yīng)變儀監(jiān)測接近失穩(wěn)過程中，流體施加于應(yīng)變計上切向以及軸向作用力的變化，從該值的突變中實現(xiàn)對于喘振的預(yù)警；信號調(diào)理設(shè)備的輸入端分別與高頻響動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀電性連接；信號調(diào)理設(shè)備具有多通道輸入與輸出端，用于對信號進行放大、濾波以及A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換；信號調(diào)理設(shè)備的輸出端連接DSP模塊的輸入端；DSP(Digital Signal Processing，數(shù)字信號處理)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；DSP模塊計算給定時間段內(nèi)數(shù)據(jù)點的平均值、方差以及進行FFT (快速傅立葉變換)分析；DSP模塊用于從調(diào)理后的信號中發(fā)現(xiàn)異常特征，以對壓縮機當(dāng)前的運行狀態(tài)做出判斷，并通過控制器發(fā)出作動信號給氣流噴射裝置的作動機構(gòu)，從而實現(xiàn)對流動的調(diào)控；氣流噴射裝置包括兩組噴嘴，第一組噴嘴設(shè)置于葉輪進口，第二組噴嘴設(shè)置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數(shù)目至少為八個，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(zhuǎn)方向相反；在有外部氣源的情況下，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(shè)置于一環(huán)形氣體緩沖管道上，環(huán)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(xiàn)供氣；所述氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制；在無外部氣源的情況下，葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管，有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管；第一組噴嘴與第一組引氣管相互連接，第一組噴嘴與第一組引氣管之間設(shè)置有氣體噴射控制閥，該氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制；第二組噴嘴與第二組引氣管相互連接，第二組噴嘴與第二組引氣管之間設(shè)置有氣體噴射控制閥，該氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制；兩組噴嘴分別由壓縮機流道內(nèi)部位于噴嘴下游(即葉輪喉部和擴壓器喉部)的高壓氣體實現(xiàn)供氣?？刂破魍ㄟ^信號傳輸線連接氣流噴射裝置的伺服電機；氣流噴射裝置用于向離心壓縮機的流動通道內(nèi)部噴射一定量的高壓氣體，從而改變?nèi)~輪進口或擴壓器進口的流場結(jié)構(gòu)，達到推遲喘振所對應(yīng)的臨界流量；根據(jù)噴嘴的出口流速，確定噴嘴的出口截面尺寸；使噴嘴的出口流速達到當(dāng)?shù)匾羲?，從而可以在小流量情況下達到堵塞，以改變噴嘴出口的氣體壓力；本發(fā)明在離心壓縮機的流動通道內(nèi)部逆著氣流旋轉(zhuǎn)方向噴射氣體，能夠降低葉輪進口的葉片攻角，改善葉頂區(qū)域的流動；減小進入有葉擴壓器內(nèi)氣體的氣流角以及擴壓器葉片的攻角，降低葉輪出口至擴壓器進口擴壓比，消除無葉空間內(nèi)存在的周向旋轉(zhuǎn)的失速模態(tài)，從而能夠改善擴壓器喉部的流動狀態(tài)；如圖4所示，高頻響動態(tài)壓力傳感器及動態(tài)應(yīng)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(diào)理設(shè)備；信號調(diào)理設(shè)備對信號進行放大、濾波以及A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將信號傳送至DSP模塊；DSP模塊對信號進行處理，將該信號與預(yù)先設(shè)定的喘振報警值相比較，若不符合預(yù)先設(shè)定的要求，則不發(fā)出控制信號，繼續(xù)進行動態(tài)信號采集；若符合預(yù)先設(shè)定的要求，則根據(jù)設(shè)定的閾值，向控制器發(fā)出控制信號；控制器接到該控制信號后，向氣流噴射裝置的作動機構(gòu)發(fā)出作動信號，并根據(jù)報警情況確定調(diào)控區(qū)域，決定待調(diào)控區(qū)域的氣體噴射控制閥的動作順序和閥門開度，從而實現(xiàn)擴穩(wěn)。如圖1、圖2所示為本發(fā)明設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機的示意圖，包括葉輪、徑向通道型有葉擴壓器、軸向通道，氣體從葉輪進口 1流入，經(jīng)過葉輪的做功，通過葉輪出口 2，進入有葉擴壓器7的進口 3，經(jīng)過有葉擴壓器的擴壓，通過有葉擴壓器的出口 4進入軸向通道，最后經(jīng)軸向通道的出口 5進入后續(xù)部件；多個動態(tài)壓力傳感器8A周向均布在葉輪出口 2與有葉擴壓器之間的無葉空間內(nèi)的輪盤側(cè)；動態(tài)應(yīng)變儀8B固定設(shè)置于葉輪進口 1附近的輪蓋上；由于科里奧氏力和通道曲率的影響，葉輪出口的低能流體(尾跡)一般聚集在輪蓋側(cè)靠近吸力面的位置，本發(fā)明將用于測量氣體噴射的動態(tài)應(yīng)變儀8B的位置選擇在輪蓋側(cè)，而動態(tài)壓力傳感器8A則布置在輪盤側(cè)，傳感器數(shù)目至少為8個，從而可以捕捉空間的四階諧波。第一組噴嘴9B設(shè)置于葉輪進口 1處，第二組噴嘴9A設(shè)置于有葉擴壓器7的進口 3處；葉輪喉部是指兩個相鄰葉輪的最小間距01處，葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管 10B，第一組引氣管IOB設(shè)置于葉輪喉部的周向中間位置；有葉擴壓器的喉部是指擴壓器的兩個相鄰葉片的最小間距02處，有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管10A，第二組引氣管IOA設(shè)置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置；第一組引氣管IOB的數(shù)目與第一組噴嘴9A的數(shù)目相同，第二組引氣管IOA的數(shù)目與第二組噴嘴9B的數(shù)目相同，即引氣管與相應(yīng)位置的噴嘴一一對應(yīng)。如圖3所示，噴嘴的內(nèi)部流道為軸向，噴嘴的出口流道則過渡到徑向，使得噴嘴的出口截面與葉輪輪蓋平齊；內(nèi)部流道的直徑大于出口流道的直徑，形成漸縮形流道；本發(fā)明使噴嘴的出口截面與葉輪輪蓋平齊，能夠充分利用氣體附壁效應(yīng)(即 Coanda效應(yīng))，既改善邊界層低速流體的流動，又不會由于噴嘴的存在而在氣體噴射閥不動作時影響壓縮機內(nèi)部的流場，從而改變穩(wěn)定工作狀態(tài)下的壓縮機性能。當(dāng)離心壓縮機級數(shù)改變時候，相應(yīng)增加或減少傳感器數(shù)目、噴嘴的數(shù)目和位置即可。本發(fā)明可用于燃?xì)廨啓C以及工業(yè)過程中的壓縮機。
權(quán)利要求
1.一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于包括多個高頻響的動態(tài)壓力傳感器、一高頻響的動態(tài)應(yīng)變儀、一信號調(diào)理設(shè)備、一信號處理DSP模塊以及氣流噴射裝置；所述多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)；所述動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上，采集壓縮機運行時的動態(tài)信號；所述信號調(diào)理設(shè)備的輸入端分別與高頻響動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀電性連接；信號調(diào)理設(shè)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(nèi)數(shù)據(jù)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，第一組噴嘴設(shè)置于葉輪進口，第二組噴嘴設(shè)置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數(shù)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(zhuǎn)方向相反。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于在無外部氣源可用時，所述葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管，第一組引氣管設(shè)置于葉輪喉部的周向中間位置；所述有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管，第二組引氣管設(shè)置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置，每組引氣管的數(shù)目與對應(yīng)位置的噴嘴數(shù)目相同。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于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(shè)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(shè)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。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于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(shè)置于一環(huán)形氣體緩沖管道上，環(huán)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(xiàn)供氣；所述氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于 所述噴嘴的內(nèi)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(nèi)部流道的直徑大于出口流道的直徑，形成漸縮形流道。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，其特征在于所述噴嘴的出口截面尺寸根據(jù)噴嘴的出口流速而定。
7.一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的方法，其特征在于包括以下步驟第一步，將多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)；將一動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上；將動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀與信號調(diào)理設(shè)備的輸入端連接，信號調(diào)理設(shè)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(shè)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(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)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(diào)理設(shè)備；第三步，信號調(diào)理設(shè)備對信號進行放大、濾波以及A/D模數(shù)轉(zhuǎn)換，并將信號傳送至DSP 模塊；第四步，DSP模塊對信號進行處理，將該信號與預(yù)先設(shè)定的喘振報警值相比較，若不符合預(yù)先設(shè)定的要求，則不發(fā)出控制信號，繼續(xù)進行動態(tài)信號采集；若符合預(yù)先設(shè)定的要求， 則根據(jù)設(shè)定的閾值，向控制器發(fā)出控制信號；第五步，控制器接到該控制信號后，向氣流噴射裝置發(fā)出作動信號，并根據(jù)報警情況確定調(diào)控區(qū)域，決定待調(diào)控區(qū)域的噴嘴的動作順序和噴嘴的閥門開度，并且使噴嘴所噴射的氣體流向與壓縮機葉輪的旋轉(zhuǎn)方向相反，從而實現(xiàn)擴穩(wěn)。
8.一種設(shè)置有權(quán)利要求1所述的拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機， 其特征在于包括葉輪、徑向通道型有葉擴壓器、軸向通道，葉輪、有葉擴壓器、軸向通道形成氣流通道；多個動態(tài)壓力傳感器周向均布在無葉空間內(nèi)的輪盤側(cè)；動態(tài)應(yīng)變儀固定設(shè)置于葉輪進口附近的輪蓋上；多個動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀分別與信號調(diào)理設(shè)備的輸入端電性連接，信號調(diào)理設(shè)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；所述氣流噴射裝置包括兩組噴嘴，一組噴嘴設(shè)置于葉輪進口，另一組噴嘴設(shè)置于有葉擴壓器的進口，每組噴嘴的數(shù)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(zhuǎn)方向相反。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機， 其特征在于所述噴嘴的內(nèi)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(nèi)部流道的直徑大于出口流道的直徑，形成漸縮形流道。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機，其特征在于在無外部氣源可用時，所述葉輪喉部設(shè)置有第一組引氣管，第一組引氣管設(shè)置于葉輪喉部的周向中間位置；所述有葉擴壓器的喉部設(shè)置有第二組引氣管，第二組引氣管設(shè)置于有葉擴壓器喉部的周向中間位置，每組引氣管的數(shù)目與對應(yīng)位置的噴嘴數(shù)目相同；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(shè)置于一環(huán)形氣體緩沖管道上，環(huán)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(xiàn)供氣；所述氣體噴射控制閥通過伺服電機進行控制。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置，包括多個高頻響的動態(tài)壓力傳感器、一高頻響的動態(tài)應(yīng)變儀、一信號調(diào)理設(shè)備、一信號處理DSP模塊以及氣流噴射裝置；所述動態(tài)壓力傳感器、動態(tài)應(yīng)變儀采集壓縮機運行時的動態(tài)信號，通過所述信號調(diào)理設(shè)備將信號傳送至DSP模塊，DSP模塊對信號進行處理，并發(fā)送命令至控制器，使氣流噴射裝置動作。本發(fā)明能夠拓寬離心壓縮機的穩(wěn)定運行區(qū)域即穩(wěn)定性工作范圍，消除或減小流動非穩(wěn)定性即失速和喘振的危害。本發(fā)明還公開了一種拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的方法及一種設(shè)置有拓寬離心壓縮機穩(wěn)定運行區(qū)域的裝置的離心壓縮機。
文檔編號F04D29/44GK102297149SQ201110265380
公開日2011年12月28日 申請日期2011年9月8日 優(yōu)先權(quán)日2011年9月8日
發(fā)明者張宏武, 李成勤, 高闖, 黃偉光 申請人:上海中科高等研究院