CN103953560A - 一种压缩机扩稳系统以及应用于该系统的压缩机机构 - Google Patents

Abstract

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机扩稳系统以及应用于该系统的压缩机机构。其压缩机扩稳系统包括传感器，振动传感器或/和压力传感器；回流通道，回流通道上设置启闭开关；控制器，用于接收传感器信息以相应控制启闭开关实现其启闭操作。本发明还提供一种应用所述压缩机扩稳系统的压缩机机构，包括压缩机机壳盖板，压缩机机壳盖板内中空布置有环形集气腔；环形集气腔具备进气孔和出气孔，其进气孔沿压缩机轮轴轴线方向贯穿压缩机机壳盖板板体，且进气孔的进气口位于压缩机机壳盖板内弧面处布置，回流通道连通该环形集气腔的出气孔设置，以配合上述系统而达到更优化的压缩机扩稳目的。

Description

一种压缩机扩稳系统以及应用于该系统的压缩机机构

技术领域

本发明属于压缩机技术领域，具体涉及一种压缩机扩稳系统以及应用于该系统的压缩机机构。

背景技术

离心压缩机广泛应用于炼油、化工、冶金和制冷空调等领域。离心压缩机具有一定的稳定工作范围，当压缩机运行在非稳定工况时，性能将大大恶化，进一步可能会导致压缩机失速和喘振，甚至造成机器不能正常工作，最终造成重大事故。针对离心压缩机稳定工作范围这一特性，研究者进行了诸多研究，如通过压缩机进气导叶、扩压器调节和壳体开槽等技术来达到拓宽其稳定工作范围等，这在公告号为CN1096347A以及公告号为CN101614222A的中国发明专利文本中均有所描述。其中，公告号为CN1096347A的专利文本中披露了一种具有能使流动稳定的机匣的离心压缩机，该技术是在压缩机机壳内壁开设斜槽，通过结构改变来到达压缩机内部流动的改善效果；而公告号为CN101614222A的专利文本中则公布了一种用于离心压缩机扩稳的机匣，同样也是在压缩机壳体内部形成一个自循环通道，改善叶轮内部流动；上述的扩稳技术，虽然在结构方面较易实现。然而，由于其整体结构在制造后即不再改变，一方面，其固定的内设式通道结构，由于无主动件，因此都为被动式的对压缩机运行过程进行流场改变，致使其改变压缩机内部流动的程度较小，压缩机的稳定工况拓宽范围有限；另一方面，由于通道结构本身制作完成后即始终处于通道开启状态，其在压缩机稳定工况下也同样会改变压缩机内部流动，尤其是多种复杂工况下运行时其现象尤为严重，往往会造成压缩机性能的较大下降。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种基于主动控制方式的压缩机扩稳系统，其结构合理，扩稳范围宽而适用面广；本发明的另一个发明目的则在于提供一种压缩机机构，以配合上述系统而达到更优化的压缩机扩稳目的。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种压缩机扩稳系统，包括以下组成部分：

传感器，包括振动传感器和/或压力传感器，其中振动传感器用于监测压缩机的机体振动信息，压力传感器用于监测压缩机排气通道的排气压力；

回流通道，其两端分别连通压缩机机壳盖板内弧面以及压缩机吸气通道，回流通道上设置有用于控制该通道启闭的启闭装置；

控制器，用于接收传感器发送的信息，并将其信息处理后，相应控制启闭开关实现其启闭操作。

所述回流通道上串接布置有循环压缩机和截止阀；所述回流通道上还布置有分支回路，所述分支回路上设置调节阀，该分支回路与循环压缩机和截止阀所构成的回路间构成并联线路；回流通道的导通方向指向压缩机吸气通道所在方向布置。

一种应用所述压缩机扩稳系统的压缩机机构，包括压缩机机壳盖板，所述压缩机机壳盖板内中空布置有环形集气腔，该环形集气腔环面所在平面垂直压缩机轮轴轴线布置；环形集气腔具备进气孔和出气孔，其进气孔沿压缩机轮轴轴线方向贯穿压缩机机壳盖板板体，且进气孔的进气口位于压缩机机壳盖板内弧面处布置，回流通道连通该环形集气腔的出气孔设置。

所述环形集气腔的进气孔上的进气口为多个且沿压缩机机壳盖板内弧面环绕均布，其环绕均布后的进气孔轴线围合所形成柱面轴线与压缩机轮轴轴线同轴布置。

本发明的主要优点在于:

1）摒弃了传统的压缩机于内部结构改变而形成的“被动式”扩稳方式，依靠设置外部独立构件，从而形成外置的“主动式”扩稳系统。本发明可以随时通过系统中的传感器和控制器，通过对应压缩机振动状态和其排气压力的监测，而适时的判断压缩机的运行状态，如果监测结果判断压缩机运行在稳定区域，则不对压缩机内部流动进行调节；如果压缩机运行接近非稳定区域或已在非稳定区域，则通过控制器控制外部回流通道处阀门开启，从而使压缩机机壳盖板内弧面所在腔道处也即压缩机叶轮中的一部分气体通过上述回流通道进入压缩机吸气通道，以改善压缩机的内部流动，进而达到拓宽压缩机稳定区域的目的；其整体结构简洁，操作方便，同时可有效实现目前压缩机的主动式扩稳需求，扩稳范围宽而适用面广。

2）对于回流通道，此处通过并联式的双开关结构来实现。换句话说，一方面通过循环压缩机和截止阀构成主控回路，另一方面再通过单独设置的调节阀形成分支回路；在压缩机叶轮腔内自身的压力满足压差需求时，也即当压缩机机壳盖板内弧面所在腔道和吸气通道之间的压差能够满足调控需要时，可通过关闭回流通道中的主控回路，而仅通过调节阀所在分支回路来调控相关参数；当上述压差不能满足调控需要时，通过开启回流通道中的主控回路，依靠循环压缩机设备来增大驱动压差，以满足扩稳系统调控的需要，保证其大范围主动式的调节需求的同时，尽可能降低机体能耗。

3）对于上述扩稳系统，本发明还通过对于压缩机机壳盖板的结构改进，从而使其更为满足目前的系统运作需求。依靠环形集气腔的布置，从而保证了由压缩机叶轮腔至其吸气通道处的气体连通需求；对于进气孔的进气口位置的限定，以确保回流通道中的气体始终是从压缩机半开叶轮内部抽出的，并且抽出位置为气体在叶轮内的转弯处，这部分气体的抽出会引起叶轮内部该部位流场结构的明显改善，从而扩大压缩机的稳定运行范围。

附图说明

图1为本发明的控制原理框图；

图2为压缩机的正面结构示意图；

图3为图2的A-A剖视图；

图4为压缩机机壳盖板的立体剖视图；

图5为压缩机机壳盖板进气孔布置图。

图中标号与各部件的对应关系如下：

a-压缩机排气通道  b-压缩机机壳盖板  c-压缩机吸气通道

10-振动传感器  20-压力传感器  30-控制器  41-循环压缩机

42-截止阀  43-调节阀  50-环形集气腔  51-进气孔  52-出气孔

具体实施方式

此处结合图1-5对本发明的具体结构及工作流程作以下描述：

为便于理解，此处对“压缩机机壳盖板b内弧面”作以下限定：压缩机机壳盖板b内弧面，也即位于压缩机叶轮腔的压缩机半开叶轮处，同时该位置也为气体在其叶轮内的转弯处，具体可参照图4-5所示。

图2-3为本发明所应用的压缩机结构示意图，其具体包含有半开式叶轮、压缩机机壳盖板b、机盖和扩压器等离心压缩机部件，本发明适用于图2-3所示的单级离心压缩机，也可适用于基于本发明原理的多级离心压缩机。

压缩机机壳盖板b上的进气孔51、环形集气腔50和出气孔52，如图4所示。进气孔51的位置示意图如图5所示，即为在压缩机机壳盖板b上沿圆周方向的多个孔，图4示意为圆形孔，当然，实际应用时也可根据现场状况的不同，从而采用其他形状，此处就不再一一赘述。

本发明的具体工作原理为：如图1所示，通过压力传感器20或/和振动传感器10实时监测压缩机的运行状态，传输给控制器30后进行信号分析，根据信号分析结果判断压缩机的运行状态。当判断出的压缩机运行状态为稳定运行时，该扩稳系统不进行相应调控；当判断出的压缩机运行状态为非稳定运行时，控制器30发出信号给回流通道上的循环压缩机41或调节阀43，通过开启和调节循环压缩机41或调节阀43，控制流经压缩机机壳盖板b上进气孔51所流出气体的参数，然后将这部分气体通过回流通道及管道上的设备（循环压缩机41、调节阀43等）后排入压缩机吸气通道c。由于回流通道中的气体是从压缩机半开叶轮内部抽出的，并且抽出位置为气体在其叶轮腔内的转弯处，因此这部分气体的抽出会引起叶轮内部该部位流场结构的改善，从而也就扩大压缩机的稳定运行范围。

回流通道中的气体流动是靠压差驱动的，当进气孔51和压缩机吸气通道c之间的压差能够满足调控需要时，回流通道中的循环压缩机41所在主控回路关闭，通过调节阀43所在分支回路来调控相关参数；当上述压差不能满足调控需要时，通过开启回流通道中的循环压缩机41，通过该设备增大驱动压差，以满足扩稳系统调控的需要。

本发明的结构简单而便于实现，其通过主动式的智能化调控方式，从而实现压缩机的主动式扩稳需求；较之于传统压缩机的通过内部构件变化，从而只能被动的进行小范围扩稳调节相比，本发明实际使用时更为灵活多变，能耗更低；甚至在遇到目前被动式调节的压缩机所无法调节的状况时（如其通道气体流动压差不满足其实际压力需求，而现场情况又迫切需要进行气流压力调节时），本发明依然可以通过主控回路的存在，而进行人为的气流压力调整效果，其显然适用面更广。

Claims (4)

1.一种压缩机扩稳系统，其特征在于包括以下组成部分：

传感器，包括传感器，振动传感器（10）或/和压力传感器（20），其中振动传感器（10）用于监测压缩机的机体振动信息，压力传感器（20）用于监测压缩机排气通道（a）的排气压力；

回流通道，其两端分别连通压缩机机壳盖板（b）内弧面以及压缩机吸气通道（c），回流通道上设置有用于控制该通道启闭的启闭装置；

控制器（30），用于接收传感器发送的信息，并将其信息处理后，相应控制启闭装置实现回流通道启闭。

2.根据权利要求1所述的压缩机扩稳系统，其特征在于：所述回流通道上布置有循环压缩机（41）和截止阀（42）；所述回流通道上还布置有分支回路，所述分支回路上设置调节阀（43），该分支回路与循环压缩机（41）和截止阀（42）所构成的回路间构成并联线路；回流通道的导通方向指向压缩机吸气通道（c）所在方向布置。

3.一种应用于权利要求1或2所述的压缩机扩稳系统的压缩机机构，包括压缩机机壳盖板（b），其特征在于：所述压缩机机壳盖板（b）内中空布置有环形集气腔（50），该环形集气腔（50）环面所在平面垂直压缩机轮轴轴线布置；环形集气腔（50）具备进气孔（51）和出气孔（52），其进气孔（51）沿压缩机轮轴轴线方向贯穿压缩机机壳盖板（b）板体，且进气孔（51）的进气口位于压缩机机壳盖板（b）内弧面处布置，回流通道连通该环形集气腔（50）的出气孔（52）设置。

4.根据权利要求3所述的压缩机机构，其特征在于：所述环形集气腔（50）的进气孔（51）上的进气口为多个且沿压缩机机壳盖板（b）内弧面环绕均布，其环绕均布后的进气孔（51）轴线围合所形成柱面轴线与压缩机轮轴轴线同轴布置。