CS206124B1 - Zařízení k ochraně turbokompresorů proti provozu v nestabilní oblasti charakteristiky stroje - Google Patents

Description

Vynález se týká zařízení k ochraně turbokompresoru proti provozu v nestabilní oblasti charakteristiky stroje. Jeho použití je především pro axiální turbokompresory, k zabránění provozu pod mezí pompáže a s rotujícím odtržením proudu vzdušiny.

Turbokompresory jsou stavěny pro provoz ve stabilní části — oblasti charakteristiky stroje, to je pro stlačování většího množství vzdušiny, než odpovídá takzvané mezi pompáže. Při provozu pod mezí pompáže, v nestabilní oblasti charakteristiky stroje, v takzvané „levé větvi“ charakteristiky dochází k velmi složitým aerodynamickým jevům, z nichž nejzávažnější pro bezpečnost provozu je rotující odtržení proudu vzdušiny. Forma i intenzita těchto jevů závisí na mnoha faktorech, například na velikosti stlačení v jednotlivých stupních, ha počtu kompresních stupňů, na celkovém stlačení, na hustotě komprimované vzdušiny, na celkovém objemu vnitřních prostor turbokompresorů a dalších variantách uspořádání stroje.

Zvláště složité poměry nastávají u vícestupňových turbokompresorů s vysokým stlačením v jednotlivých stupních. Dojde-li u těchto strojů k pompáži, zvyšuje se několikanásobně namáhání některých vysoce exponovaných částí stroje jako jsou například rotorové a statorové lopatky, osová ložiska i ostatní součásti stroje. Provoz v nestabilní části charakteristiky stroje z těchto důvodů většinou způsobí havarii celého stroje.

Proto se turbokompresory opatřují tak zvanou antipompážní regulací, která má tomuto provozu zabránit. Je známé velké množství systémů antipompážní regulace. Mohou však vzniknout takové provozní podmínky, kdy dosud známé a používané antipompážní regulace nezabrání provozu stroje v nestabilní levé větvi charakteristiky. Tato situace může například vzniknout když dojde ke změně polohy hranice pompáže v důsledku změny teploty, nebo zanesení průtočné části stroje, nebo při změně nerovnoměrnosti proudění na vstupu. Kromě toho například při rozběhu stroje, kdy se automatická antipompážní regulace obvykle odpojuje, stroj může pracovat v nestabilní oblasti charakteristiky. I tato poměrně krátká doba provozu v levé větvi charakteristiky může mít pro turbokompresor velmi vážné následky.

U některých turbokompresorů, zejména větších výkonů je kromě antipompážní regulace na více ještě další ochranné zařízení. Tato zařízení jsou upravena na indikaci jednotlivých nebezpečných průvodních jevů práce stroje v nestabilní části charakteristiky, jako na příklad zvýšené chvění, kolísání příkonu stroje, namáhání lopatek a zpětné proudění.

Vynález vychází z dosavadního známého stavu

2»fií?4 l techniky a ře§) QGhrgpu turbokompresoru proti ! ^y.<W ¥ nestabilní ribtesti Charakteristiky stroje j zařízením, jehpž ppdstaís sppčjvá v tom, žg tepelné 9 teplaní čjíjlp umístěné ¥ průtočné Části Statoru i tyrholtom^spru t¥oří stměný termočlánek, který i je na čelní náběhové straně proudící vzdušiny po celé ploše uzavřen a ktgfý mi upraven v odtokové části Stěny 9 ve dně alespoň jeden otvor a termočlá- i nek je Spnjan S vypínacím zařízením hnacího ' motoru, přiěamš hmotnost teplého spoje termo- ^! článků je rozdílná.

Výhody uvedeného zařízení spočívají zejména v lom, že je schopno indikovat oba základní j aerodynamické jevy provázející provoz turbp- j kompresora v nestabilní oblasti to je pompáž í i rotujíoí odtržení proudu vzdušiny· Zařízení je í výrobně j^dnoduolé,. provozně spolehlivé a vyža= duje minimální nároky na údržbu a seřizování. Přesto, že zařízení je prostorově úsporné a má nízké pořizovaní náklady, jeho velkou výhodou je rychlost zásahu při přgghodu provozu turbokompresaru do levé větve charakteristiky stroje..

Příklad provedení předmětu vynálezu je znázorněn na připojeném výkresu, kde na obr- 1 je schematicky znázorněno uspořádání zařízení v bočním ře?u turboikempresorem, na obr. 2 je znázorněn řez termočlánkem a na obr. 3 je i znázorněno umístění stíněného termočlánku na věnci statorových lopatek·

Turhokompresor Ϊ, který jě poháněn elektromotorem 2 má v průtočné části statoru mezi statorovými lopatkami 3 umístěno tepelně a teplotní čidlo, 4, Tepelné a teplotní čidlo 4 je napojeno na ovládací relé ě vypínacího zařízení 6 elektromotoru 2. Tepelné 8 teplotní Čidlo 4 tvoří stíněný termočlánek, který je na čelní náběhové straně vé směru 7 proudící yzdušiny po celé ploše uzavřeni Na odtokoyé straně Stíněného termočlánku jé vytvořen otvor 8 a ve dně stíněného termočlánku je vytvořen další otvor 9, Tím se dosáhne toho, že tepelné a teplotní čidlo 4 registruje nejen okamžitou teplotu proudící vzdušiny, ale také integruje množství tepla, které je mu z proudící vzdušiny předáváno, Toto uspořádání zamezuje nežádoucímu vypnutí stroje při takovém jednorázovém nepatrném odtržení proudu, které není pro turbokompresor nebezpečné a ke kterému může dojít na

J příklad při spouštění stroje,¹ nebo při regulačních změnách, Další integrování tepla a změna parametrů čidla 4 je dosažena rozdílnou hmotnosti teplého spoje 1Θ stíněného termočlánku. Změnou hmotnosti teplého spoje 10 termočlánku se mění časová konstanta čidla 4 a tím i okamžik zásahu ochranného zařízení turbokompresoru. Pro každý turbokompresor je třeba provést experimentální ověření hmotnosti teplého spoje termočlánku ‘ a zvolit čidlo 4 s optimální časovou konstantou.

Stíněný termočlánek s vytvořeným otvorem 8 na odtokové straně a dalším otvorem 9 ve dně představuje tepelné a teplotní čidlo 4 se směrově nesymetrickou časovou konstantou vzhledem k ose kolmé na směr 7 proudění vzdušiny.

Uvedené zařízení k ochraně turbokompresoru proti provozu v nestabilní oblasti charakteristiky stroje podle vynálezu lze kombinovat s jinými ochranami, jako například s ochranou proti zmenšení radiálních vůlí mezi rotorovými lopatkami a statorem.

Claims (1)

1. PŘEDMĚT VYNÁLEZU i

   proudící vzdušiny po celé ploše uzavřen a který má upraven v odtokové ěásti stěny a ve dně alespoň jeden otvor (8,9) a termočlánek je spojen s vypínacím zařízením (6) hnacího motoru (2), přičemž >, hmotnost teplého spoje (10) termočlánků je roz! dítaá.

   Zařízení k ochraně turbokompresoru proti provozu V nesteWní Oblasti charakteristiky stroje, sestávající nejméně z jednoho tepelného a teplot- ; ního, čidlan vypínalo zařízgtú, vyznačujítá se tím, že tepelné a teplotní čidlo (4) umístěné v průtočné : části statorn (¾ Mb^ompresoru tvoří stíněný termočlánek, který je ha, čelní náběhové straně