對(duì)齊可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉與工作流體流向的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的主題涉及壓縮機(jī)裝置(例如，離心壓縮機(jī))，并且具體而言，涉及壓縮機(jī)裝置的擴(kuò)散器和擴(kuò)散器導(dǎo)葉。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮機(jī)裝置(例如，離心壓縮機(jī))使用擴(kuò)散器組件，以通過減慢通過膨脹容積區(qū)域的工作流體的速度而將工作流體的動(dòng)能轉(zhuǎn)化成靜壓力。擴(kuò)散器組件的示例典型地利用若干擴(kuò)散器導(dǎo)葉，擴(kuò)散器導(dǎo)葉圍繞葉輪呈周向布置。擴(kuò)散器導(dǎo)葉的設(shè)計(jì)(例如，形狀和大小)以及擴(kuò)散器導(dǎo)葉的前緣和后緣相對(duì)于工作流體流的優(yōu)選的定向通常確定擴(kuò)散器導(dǎo)葉如何固定在擴(kuò)散器組件中。
[0003]為了對(duì)設(shè)計(jì)添加進(jìn)一步的改進(jìn)和靈活性，擴(kuò)散器組件的一些示例結(jié)合了可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉。這些類型的擴(kuò)散器導(dǎo)葉移動(dòng)，以改變前緣和后緣的定向。這個(gè)特征有助于調(diào)節(jié)壓縮機(jī)裝置的運(yùn)行?？勺償U(kuò)散器導(dǎo)葉的已知設(shè)計(jì)圍繞軸線旋轉(zhuǎn)，軸線位于下半部中，即，與擴(kuò)散器導(dǎo)葉的后緣相比更靠近前緣。
[0004]壓縮機(jī)裝置的一些構(gòu)造不適合使用可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉。多級(jí)壓縮機(jī)例如通常放棄使用可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉，因?yàn)楸３止ぷ髁黧w的期望的流量和壓力額定值的問題；即，使用可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉可減少多級(jí)壓縮機(jī)裝置的運(yùn)行范圍。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本公開描述了容許在多級(jí)壓縮機(jī)裝置中使用可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉的系統(tǒng)和方法的實(shí)施例。這些實(shí)施例采用流傳感器以及可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉，以使可變擴(kuò)散器導(dǎo)葉與工作流體流的方向?qū)R。這個(gè)構(gòu)造通過對(duì)多級(jí)壓縮機(jī)裝置的單獨(dú)的級(jí)中的擴(kuò)散器導(dǎo)葉提供獨(dú)立的控制來克服以前的設(shè)計(jì)的運(yùn)行困難。
【附圖說明】
[0006]現(xiàn)在簡要地參照附圖，其中:
圖1描繪多級(jí)壓縮機(jī)裝置的示例性實(shí)施例的示意圖；
圖2描繪用于諸如圖1的多級(jí)壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)裝置的控制器運(yùn)行的系統(tǒng)的示例性實(shí)施例的不意圖；
圖3描繪運(yùn)行諸如圖1的多級(jí)壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)裝置的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；
圖4描繪諸如圖1的多級(jí)壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)裝置中使用的擴(kuò)散器組件的示例的透視圖；
圖5描繪圖4的擴(kuò)散器組件的俯視圖，其中流傳感器處于第一傳感器位置和第二傳感器位置；
圖6描繪圖4的擴(kuò)散器組件的俯視圖，其中擴(kuò)散器導(dǎo)葉處于第一導(dǎo)葉位置和第二導(dǎo)葉位置；
圖7描繪圖4的示例性擴(kuò)散器導(dǎo)葉的前緣的詳細(xì)圖；
圖8描繪運(yùn)行諸如圖1的多級(jí)壓縮機(jī)裝置的壓縮機(jī)裝置的方法的示例性實(shí)施例的流程圖；以及
圖9描繪諸如圖2的系統(tǒng)的系統(tǒng)中使用的控制器的示例的高水平接線示意圖。
[0007]在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候，在若干圖中，相同的參考符號(hào)表示相同或?qū)?yīng)的構(gòu)件和單元，附圖未按比例繪制，除非另外指示。
【具體實(shí)施方式】
[0008]圖1示出壓縮機(jī)裝置100的示例性實(shí)施例的示意圖。壓縮機(jī)裝置100包括入口102、出口 104和設(shè)置成與入口 102和出口 104處于流連接的一個(gè)或多個(gè)級(jí)(例如，第一級(jí)106和第二級(jí)108)。級(jí)106、108包括葉輪(例如，第一葉輪110和第二葉輪112)和擴(kuò)散器組件(例如，第一擴(kuò)散器組件114和第二擴(kuò)散器組件116)。擴(kuò)散器組件114、116包括一個(gè)或多個(gè)擴(kuò)散器導(dǎo)葉(例如，第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉118和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉120)和流傳感器(例如，第一流傳感器122和第二流傳感器124)。壓縮機(jī)裝置100還包括驅(qū)動(dòng)單元126和傳動(dòng)軸128，傳動(dòng)軸128與驅(qū)動(dòng)單元126和一個(gè)或多個(gè)葉輪110、112聯(lián)接。
[0009]壓縮機(jī)裝置100的實(shí)施例用于各種設(shè)施和行業(yè)中，包括汽車行業(yè)、電子行業(yè)、航天行業(yè)、石油和天然氣行業(yè)、發(fā)電行業(yè)、石化行業(yè)等。在一個(gè)實(shí)施方式中，軸128傳遞來自驅(qū)動(dòng)單元126的功率，以旋轉(zhuǎn)第一葉輪110和第二葉輪112。第一葉輪110的旋轉(zhuǎn)會(huì)通過入口102吸入工作流體(例如，空氣)。在第一級(jí)106中，第一葉輪110壓縮工作流體。壓縮工作流體流到第一擴(kuò)散器組件114中，第一擴(kuò)散器組件114允許工作流體在工作流體進(jìn)入第二級(jí)108之前膨脹。在第二級(jí)108中，工作流體經(jīng)歷分別由第二葉輪112和第二擴(kuò)散器組件116產(chǎn)生的壓縮和膨脹。在一個(gè)實(shí)施例中，壓縮機(jī)裝置100可在出口 104處通過工業(yè)管道聯(lián)接，以在壓力下和/或在某些規(guī)定的流參數(shù)下如期望的那樣排出工作流體。
[0010]擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120的示例可從一個(gè)位置(例如，第一位置)移動(dòng)(例如，旋轉(zhuǎn))到另一個(gè)位置(例如，第二位置)，并且反之亦可。在第一位置和第二位置之間的移動(dòng)允許擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120與工作流體流的方向?qū)R。這個(gè)特征避免工作流體與擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120的表面的流分離。
[0011]流傳感器122、124監(jiān)測(cè)擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120的上游的工作流體流的方向。隨著流向改變，例如，由于壓縮機(jī)裝置100的運(yùn)行的改變，流傳感器122將產(chǎn)生信號(hào)。信號(hào)的示例傳達(dá)信息來指示與流向有關(guān)的范圍、方向和其它特性。控制器132可處理這個(gè)信號(hào)，并且作為響應(yīng)，產(chǎn)生輸出來對(duì)擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120的位置施加改變。在一個(gè)示例中，輸出對(duì)移動(dòng)促動(dòng)器134、136的指令進(jìn)行編碼，這又使擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120改變位置，例如，從第一位置變成第二位置。
[0012]如圖2中顯示，壓縮機(jī)裝置100可形成系統(tǒng)130 (也為“控制系統(tǒng)130”)的一部分，系統(tǒng)130可在壓縮機(jī)裝置100的運(yùn)行期間獨(dú)立于彼此而改變第一擴(kuò)散器組件114和第二擴(kuò)散器組件116的運(yùn)行設(shè)置。系統(tǒng)130包括控制器132，其與流傳感器122、124聯(lián)接且與促動(dòng)器(例如，第一促動(dòng)器134和第二促動(dòng)器136)聯(lián)接。促動(dòng)器134、136的示例分別改變第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉118和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉120的位置。在一個(gè)實(shí)施例中，控制器132(和/或系統(tǒng)130中的一個(gè)或多個(gè)其它裝置)通過網(wǎng)絡(luò)138與外圍裝置140 (例如，顯示器、計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)、筆記本、平板電腦等)和/或外部服務(wù)器142通信。
[0013]控制器132可包括計(jì)算機(jī)和計(jì)算裝置，其具有可存儲(chǔ)和執(zhí)行某些可執(zhí)行指令、軟件程序等的處理器和存儲(chǔ)器?？刂破?32可為單獨(dú)的單元，例如，控制單元的一部分，控制單元運(yùn)行壓縮機(jī)裝置100和其它裝備。在其它示例中，控制器132與壓縮機(jī)裝置100集成，例如，作為硬件和/或構(gòu)造在該硬件上的軟件的一部分。在另外的其它示例中，控制器132可遠(yuǎn)離壓縮機(jī)裝置100，例如，在單獨(dú)的位置，在該位置，控制器132可使用無線和有線通信(例如通過網(wǎng)絡(luò)124)來發(fā)布命令和指令。
[0014]系統(tǒng)130的示例使擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120中的一個(gè)或兩者定向，以修改工作流體經(jīng)過對(duì)應(yīng)的擴(kuò)散器組件114、116時(shí)出現(xiàn)的流和膨脹。通過利用單獨(dú)的流傳感器122、124來測(cè)量相應(yīng)的擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120上游的流向，系統(tǒng)130可考慮不同的級(jí)之間出現(xiàn)的流變化，例如，在級(jí)106與級(jí)108之間。系統(tǒng)130可使用關(guān)于流向的信息來指示促動(dòng)器134、136，以將擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120置于彼此不同的位置。這個(gè)特征有效地使第一級(jí)106中的壓縮機(jī)裝置100的運(yùn)行與第二級(jí)108脫開，這允許擴(kuò)散器導(dǎo)葉118、120彼此獨(dú)立地運(yùn)行，并且在一個(gè)示例中，獨(dú)立于額外的級(jí)而運(yùn)行，而不會(huì)對(duì)壓縮機(jī)裝置100的總體性能產(chǎn)生不利影響。
[0015]圖3描繪改進(jìn)壓縮機(jī)裝置(例如，圖1的壓縮機(jī)裝置100)的性能的示例性方法200的流程圖。方法200包括，在步驟202處，接收來自第一流傳感器的第一信號(hào)，以及在步驟204處，接收來自第二流傳感器的第二信號(hào)。在一個(gè)實(shí)施例中，第一信號(hào)和第二信號(hào)對(duì)標(biāo)識(shí)(identify)第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉的上游的工作流體流的第一方向和第二方向的信息進(jìn)行編碼。方法200還包括，在步驟206處，確定第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉的第一位置。在一個(gè)示例中，第一位置使第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉與工作流體流的第一方向?qū)R。方法200進(jìn)一步包括，在步驟208處，產(chǎn)生輸出，該輸出對(duì)使第一擴(kuò)散器導(dǎo)葉和第二擴(kuò)散器導(dǎo)葉移動(dòng)到第一位置的指令進(jìn)行編碼。
[0016]在一個(gè)實(shí)施例中，第一信號(hào)(例如，在步驟202處)和第二信號(hào)(例如，在步驟204處)指示第一流傳感器和第二流傳感器的位置。為了示出，圖4描繪用于壓縮機(jī)裝置(例如，壓縮機(jī)裝置100 (圖1))中的擴(kuò)散器組件300的示例的透視圖。擴(kuò)散器組件300包括擴(kuò)散器導(dǎo)葉302和在擴(kuò)散器導(dǎo)葉302上游的流傳感器304。在一個(gè)示例中，流傳感器304具有底座元件306和定