DE10134021A1 - Instability detecting device for turbo compressor, senses pressure difference between pressure discharge ports and detects compressor's operation within unstable operational range - Google Patents

Instability detecting device for turbo compressor, senses pressure difference between pressure discharge ports and detects compressor's operation within unstable operational range

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DE10134021A1
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Abstract

A partition wall separates the pressure discharge ports of the pressure tubes (25,26). A detector is attached to the inlet suction port (14) and/or outlet discharge ports of a compressor's impeller (12), such that the detector extends in parallel to impeller's rotation axis and discharge flow, respectively. The detector senses a pressure difference between the ports and detects the compressor's operation within unstable operational range.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Detektieren von Instabilitäten wäh­ rend des Betriebs von Turbokompressoren und insbesondere eine Vorrichtung zum Detektie­ ren einer Instabilität, mit der leicht und einfach ein häufig während des Betriebs eines Turbo­ kompressors auftretender umlaufender Strömungsabriß und/oder sprungartige Schwankungen detektiert werden können.The present invention relates to a device for detecting instabilities rend of the operation of turbo compressors and in particular a device for detection an instability that easily and easily occurs frequently while operating a turbo compressor occurring circumferential flow stall and / or sudden fluctuations can be detected.

Es ist bekannt, daß beim Betrieb eines Turbokompressors in einem Strömungsabriß- oder Schwankungsbereich, in dem aufgrund einer graduellen Verringerung der Menge des Arbeits­ fluids während des Betriebs bis unter einen vorbestimmten Referenzpegel die Arbeitsfluid­ menge unzureichend ist, bei dem Kompressor unerwünscht ein umlaufender Strömungsabriß (rotating stall) oder sprungartige Schwankungen (surge) auftreten. Solch ein umlaufender Strömungsabriß oder eine sprungartige Schwankung verschlechtert die Betriebsleistung von Turbokompressoren und manchmal werden ernsthafte mechanische Schäden oder ein Zerbre­ chen der Kompressoren verursacht. Es ist deshalb erforderlich schnell und genau das Auftre­ ten eines solchen umlaufenden Strömungsabrisses oder von sprungartigen Schwankungen während des Betriebs der Turbokompressoren zu detektieren.It is known that when operating a turbo compressor in a stall or Fluctuation range in which due to a gradual reduction in the amount of work fluids the working fluid during operation to below a predetermined reference level is insufficient, in the compressor, a circumferential stall is undesirable (rotating stall) or sudden fluctuations (surge) occur. Such a circulating Stalling or a sudden fluctuation worsens the operating performance of Turbo compressors and sometimes serious mechanical damage or tampering chen of the compressors. It is therefore necessary to do so quickly and precisely Such a circulating stall or sudden fluctuations to detect during the operation of the turbo compressors.

Im Stand der Technik werden Hochfrequenz-Drucksensoren, Vibrationssensoren oder Signal­ analysesysteme zum Detektieren eines umlaufenden Strömungsabrisses oder von sprungarti­ gen Schwankungen während des Betriebs der Turbokompressoren verwendet. Unerwünsch­ terweise erfordern jedoch die zuvor erwähnten Detektiereinrichtungen, wie Hochfrequenz- Drucksensoren, Vibrationssensoren oder Signalanalysesysteme, die typischerweise für die Detektion des umlaufenden Strömungsabrisses oder von sprungartigen Schwankungen im Stand der Technik verwendet werden, den Einsatz eines komplexen und schwierigen Analy­ severfahrens. Des weiteren sind solche herkömmlichen Detektiereinrichtungen sehr teuer, wodurch unerwünschterweise die Installationskosten, die Wartungskosten und die Reparatur­ kosten der Turbokompressoren erhöht werden. Außerdem erfordern komplexe Detektierein­ richtungen hochspezialisierte Fachleute bei Veränderungen der Einrichtung. Es ist deshalb erforderlich, eine einfache Einrichtung bereitzustellen die so aufgebaut ist, daß einfach und verläßlich ein umlaufender Strömungsabriß und/oder sprungartige Schwankungen während des Betriebs der Turbokompressoren bei niedrigen Kosten detektiert werden können.In the prior art, high-frequency pressure sensors, vibration sensors or signals analysis systems for the detection of a circulating stall or of sprungarti against fluctuations during the operation of the turbo compressors. Unerwünsch However, the aforementioned detection devices, such as high-frequency Pressure sensors, vibration sensors or signal analysis systems that are typically used for Detection of the circulating stall or of sudden fluctuations in the State of the art used, the use of a complex and difficult analy sever proceedings. Furthermore, such conventional detection devices are very expensive, which undesirably increases installation costs, maintenance costs and repairs cost of turbo compressors can be increased. They also require complex detection directions highly specialized professionals when the facility changes. It is therefore required to provide a simple device that is constructed so that simple and  reliably a circulating stall and / or sudden fluctuations during operation of the turbocompressors can be detected at low cost.

Die vorliegende Erfindung wurde unter Berücksichtigung der vorstehenden Probleme des Standes der Technik gemacht, und es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung eine Vor­ richtung zum Detektieren von Instabilitäten für Turbokompressoren bereitzustellen, die leicht, einfach und verläßlich einen umlaufenden Strömungsabriß und/oder sprungartige Schwan­ kungen während des Betriebs solcher Kompressoren detektiert, wobei die Installations-, Wartungs- und Reparaturkosten für die Kompressoren verringert werden, anders als bei her­ kömmlichen Detektiereinrichtungen, wie Hochfrequenz-Drucksensoren, Vibrationssensoren oder Signalanalysesystemen.The present invention has been made in consideration of the above problems of the State of the art, and it is the object of the present invention a front device for detecting instabilities for turbocompressors, which is easy, a circumferential stall and / or leaping swan simply and reliably kung detected during the operation of such compressors, the installation, Maintenance and repair costs for the compressors are reduced, unlike at conventional detection devices, such as high-frequency pressure sensors, vibration sensors or signal analysis systems.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine Vorrichtung für Turbokompressoren zum Detektieren von Instabilitäten mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst, wobei sich vorteil­ hafte Ausgestaltungen aus den Unteransprüchen ergeben.This object is achieved by a device for turbo compressors Detecting instabilities with the features of claim 1 solved, which is advantageous firm refinements emerge from the subclaims.

Zur Lösung der vorstehenden Aufgabe stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für Turbokompressoren zum Detektieren von Instabilitäten bereit, umfassend einen Detektor mit einem Körper, einer ersten und einer zweiten Druckröhre, die axial in den Körper eingesetzt sind, wobei sie sich parallel in der selben Ebene erstrecken, mit einem ersten und einem zweiten Druckauslaßanschluß des ersten und des zweiten Druckrohrs, die bei einer Abschluß­ fläche des Körpers nach außen treten, und einer Unterteilungswand, die bei der Abschlußflä­ che des Körpers angeordnet ist, wobei sie die Abschlußfläche durchkreuzt und den ersten und zweiten Druckauslaßanschluß der Druckröhren voneinander trennt, wobei der Detektor an einem Einlaß-Ansaug-Anschluß eines Flügelrades eines Kompressors so befestigt ist, daß sich die Unterteilungswand parallel zu der Drehachse des Flügelrades und/oder zu einem Auslaß­ anschluß des Flügelrades des Kompressors erstreckt, so daß mittels der Unterteilungswand ein Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Druckauslaßanschluß der Druckröh­ ren erfaßbar ist und der Betrieb des Kompressors innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs detektierbar ist.To achieve the above object, the present invention provides a device for Turbo compressors ready for detecting instabilities, comprising a detector a body, a first and a second pressure tube which are axially inserted into the body are, extending parallel in the same plane, with a first and a second pressure outlet connection of the first and the second pressure tube, which at a conclusion surface of the body to the outside, and a partition wall, which at the end surface che of the body is arranged, wherein it crosses the end face and the first and separates the second pressure outlet port of the pressure tubes from one another, with the detector on an inlet-suction port of an impeller of a compressor is attached so that the partition wall parallel to the axis of rotation of the impeller and / or to an outlet Connection of the impeller of the compressor extends, so that by means of the partition wall Pressure difference between the first and the second pressure outlet connection of the pressure tube Ren is detectable and the operation of the compressor within an unstable operating range is detectable.

Bei der Vorrichtung zum Detektieren der Instabilität kann der Detektor mit einem Monitor verbunden sein, der es dem Bediener erlaubt, die Betriebsbedingungen des Kompressors zu erkennen, so daß der Betrieb des Kompressors in einem instabilen Betriebsbereich erfaßt wer­ den kann.In the device for detecting the instability, the detector can be operated with a monitor connected, which allows the operator to control the operating conditions of the compressor  recognize so that the operation of the compressor is detected in an unstable operating range that can.

Zusätzlich kann der Detektor mit Mitteln ausgestattet sein, die den Bediener auf einen Betrieb des Kompressors innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs aufmerksam machen.In addition, the detector can be equipped with means that direct the operator to an operation of the compressor within an unstable operating range.

Wenn der Turbokompressor innerhalb eines stabilen Bereichs betrieben wird, fließt das Ar­ beitsfluid entlang der Unterteilungswand, bevor es in den Ansauganschluß des Flügelrads und/oder in den Auslaßanschluß eintritt, so daß ein Druckunterschied zwischen dem ersten und zweiten Druckauslaßanschluß der Druckröhren nicht detektiert wird. Wenn jedoch der Kompressor innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs betrieben wird, so daß ein umlaufen­ der Strömungsabriß und/oder sprungartige Schwankungen auftreten können, fließt das Ar­ beitsfluid in einer Richtung senkrecht zu der Unterteilungswand, bevor es in den Ansaugan­ schluß des Flügelrads eintritt, so daß eine Druckdifferenz zwischen dem ersten und dem zweiten Druckauslaßanschluß der Druckröhren detektiert wird. Dies tritt auch auf, wenn der Detektor in den Auslaßanschluß des Flügelrads eingeführt wird.If the turbo compressor is operated within a stable range, the Ar flows beitsfluid along the partition wall before it enters the suction port of the impeller and / or enters the outlet port so that a pressure difference between the first and second pressure outlet port of the pressure tubes is not detected. However, if the Compressor is operated within an unstable operating range, so that a circulate If the stall and / or sudden fluctuations can occur, the Ar flows fluid in a direction perpendicular to the partition wall before it enters the intake Close of the impeller occurs, so that a pressure difference between the first and the second pressure outlet port of the pressure tubes is detected. This also occurs when the Detector is inserted into the outlet port of the impeller.

Die detektierte Druckdifferenz wirkt auf ein U-förmiges Druckrohr oder es wird in ein elektri­ sches Signal umgesetzt, bevor es auf dem Monitor angezeigt wird, so daß ein Bediener Kenntnis von einem Betrieb des Kompressors innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs er­ langen kann. Die Detektiervorrichtung dieser Erfindung macht den Bediener auch auf einen Betrieb des Kompressors innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs über ein visuelles oder ein Sprachsignal aufmerksam.The detected pressure difference acts on a U-shaped pressure pipe or it is converted into an electri signal implemented before it is displayed on the monitor, so that an operator Knowledge of an operation of the compressor within an unstable operating range can be long. The detection device of this invention also makes the operator feel like one Operation of the compressor within an unstable operating range via a visual or a voice signal attentively.

Die vorstehenden und andere Aufgaben, Merkmale und weitere Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der folgenden detaillierten Beschreibung in Verbindung mit den beige­ fügten Zeichnungen ersichtlich.The above and other objects, features, and other advantages of the present Invention will become apparent from the following detailed description in conjunction with the beige added drawings.

Fig. 1 zeigt einen Instabilitätsdetektor, der in der Detektiervorrichtung fix Turbokompressoren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthalten ist, in einer Aufsicht und einer Schnittansicht; Fig. 1 shows a detector instability, which is contained in the detecting fixed turbo compressors according to a preferred embodiment of the present invention, in a plan view and a sectional view;

Fig. 2 ist eine Ansicht, die den Instabilitätsdetektor dieser Erfindung an einem Turbokompres­ sor befestigt zeigt; Fig. 2 is a view showing the instability detector of this invention attached to a turbo compressor;

Fig. 3 ist eine Kurve, die die Standarddruckdifferenz als Funktion des Drehwinkels des Insta­ bilitätsdetektors dieser Erfindung zeigt; Fig. 3 is a graph showing the standard pressure difference as a function of the rotation angle of the instability detector of this invention;

Fig. 4 ist eine Kurve, die den statischen Druckanstiegskoeffizienten als Funktion des Durch­ flußkoeffizienten der Instabilitätsdetektiervorrichtung dieser Erfindung zeigt; Fig. 4 is a graph showing the static pressure rise coefficient as a function of the flow coefficient of the instability detection device of this invention;

Fig. 5a ist eine Kurve, welche die Standarddruckdifferenz als Funktion des Drehwinkels der Instabilitätsdetektiervorrichtung dieser Erfindung innerhalb eines stabilen Betriebsbereichs zeigt; Fig. 5a is a graph showing the standard pressure difference as a function of the angle of rotation of the instability detection device of this invention within a stable operating range;

Fig. 5b ist eine Ansicht, die den Durchfluß des Arbeitsfluids durch die Instabilitätsdetektier­ vorrichtung dieser Erfindung innerhalb des stabilen Betriebsbereichs zeigt; Fig. 5b is a view showing the flow of the working fluid through the instability detection device of this invention within the stable operating range;

Fig. 6a ist eine Kurve, die die Standarddruckdifferenz als Funktion des Drehwinkels der In­ stabilitätsdetektiervorrichtung dieser Erfindung innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs zeigt und FIG. 6a is a graph as a function of the angle of rotation in this invention stabilitätsdetektiervorrichtung within an unstable operating range shows the standard pressure difference, and

Fig. 6b ist eine Ansicht, die den Durchfluß des Arbeitsfluids der Instabilitätsdetektiervorrich­ tung dieser Erfindung innerhalb des instabilen Betriebsbereichs zeigt. Fig. 6b is a view showing the flow of the working fluid of the instability detector of this invention within the unstable operating range.

In den Zeichnungen werden die selben Bezugszeichen für die selben oder ähnlichen Kompo­ nenten verwendet.In the drawings, the same reference numerals are used for the same or similar compo used.

Fig. 1 zeigt einen Instabilitätsdetektor 20, der in der Detektiervorrichtung für Turbokompres­ soren gemäß einem bevorzugten Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung enthalten ist, in einer Aufsicht und einer Schnittansicht. Fig. 2 ist eine Ansicht, die den Instabilitätsde­ tektor 20 an einem Turbokompressor befestigt zeigt. Fig. 1 shows an instability detector 20 , which is included in the detection device for turbo compressors according to a preferred embodiment of the present invention, in a plan view and a sectional view. Fig. 2 is a view showing the Instabilitätsde tector 20 attached to a turbo compressor.

Wie in den Zeichnungen dargestellt, beinhaltet die Instabilitätsdetektiervorrichtung für Tur­ bokompressoren dieser Erfindung einen Detektor 20, der an dem Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 des Flügelrades 12 eines Turbokompressors befestigt ist. Dieser Detektor 20 wird zum Detek­ tieren einer Druckdifferenz verwendet, die bei den Einlaß-Ansaug-Anschlüssen 14 des Flügel­ rades 12 in Übereinstimmung mit der Fließrichtung des Arbeitsfluids gebildet wird, das in den Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 einströmt.As shown in the drawings, the instability detection device for turbocompressors of this invention includes a detector 20 which is attached to the inlet-suction port 14 of the impeller 12 of a turbo compressor. This detector 20 is used to detect a pressure difference which is formed at the inlet-suction ports 14 of the impeller 12 in accordance with the flow direction of the working fluid flowing into the inlet-suction port 14 .

Um die gewünschten Betriebseigenschaften zu erhalten, besitzt der Instabilitätsdetektor 20 einen länglichen zylindrischen Körper 22 mit einer ersten und einer zweiten Druckröhre 25 und 26, die axial, beabstandet voneinander in den Körper 22 eingesetzt sind. Die erste und zweite Druckröhre 25 und 26 erstrecken sich parallel zueinander mit einem ersten Druckaus­ laßanschluß 25a der ersten Druckröhre 25 und einem zweiten Druckauslaßanschluß 26a der zweiten Druckröhre 26, die aus dem Körper 22 bei einer Abschlußfläche des Körpers 22 nach außen austreten. In dem Körper 22 des Detektors 20 sind die zwei Druckröhren 25 und 26 in der selben Ebene angeordnet. Eine Unterteilungswand 28 ist diametral auf der Abschlußfläche des Körpers 22 angeordnet, wobei sie die Abschlußfläche durchkreuzt und die zwei Druck­ auslaßanschlüsse 25a und 26a der Druckröhren 25 und 26 voneinander trennt.In order to obtain the desired operating characteristics, the instability detector 20 has an elongated cylindrical body 22 with first and second pressure tubes 25 and 26 , which are inserted into the body 22 axially spaced apart from one another. The first and second pressure tubes 25 and 26 extend parallel to each other with a first pressure outlet port 25 a of the first pressure tube 25 and a second pressure outlet port 26 a of the second pressure tube 26 , which emerge from the body 22 at an end face of the body 22 to the outside. In the body 22 of the detector 20 , the two pressure tubes 25 and 26 are arranged in the same plane. A partition wall 28 is arranged diametrically on the end face of the body 22 , wherein it crosses the end face and the two pressure outlet connections 25 a and 26 a of the pressure tubes 25 and 26 separate.

Jede der zwei Druckröhren 25 und 26 hat einen Drucksensor (nicht gezeigt) oder eine U- förmige Druckröhre (nicht gezeigt), die verwendet werden, um die Drücke der Röhren 25 und 26 aufzunehmen und elektrische Signale oder visuelle Signale, welche die aufgenommenen Drücke anzeigen, auszugeben.Each of the two pressure tubes 25 and 26 has a pressure sensor (not shown) or a U-shaped pressure tube (not shown) which are used to record the pressures of the tubes 25 and 26 and electrical signals or visual signals which indicate the recorded pressures to spend.

Wie in Fig. 2 gezeigt, ist der Instabilitätsdetektor 20 dieser Erfindung an dem Einlaß-Ansaug- Anschluß 14 des Flügelrades 12 so befestigt, daß sich die Unterteilungswand 28 parallel zu der Rotationsachse des Flügelrades 12 erstreckt.As shown in FIG. 2, the instability detector 20 of this invention is attached to the inlet suction port 14 of the impeller 12 so that the partition wall 28 extends parallel to the axis of rotation of the impeller 12 .

Während des Betriebs des Flügelrades 12 verändert sich die Durchflußrate des Arbeitsfluids bei dem Auslaßanschluß des Turbokompressors zyklisch, während die Drücke P1 und P2 bei den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a der Druckröhren 25 und 26 gemessen werden. Die gemessenen Drücke P1 und P2 sind in der Kurve der Fig. 3 gezeigt. Während einer solchen Druckmessung ist der Detektor 20 um einen Winkel von 360° drehbar in Abhängigkeit von den Ausflußgeschwindigkeiten des Arbeitsfluids bei den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a. Zusätzlich werden mehrere Kalibrierkurven entsprechend den Ausflußgeschwindig­ keiten des Arbeitsfluids im Voraus aufgenommen, um die Kalibrierkurven unter Verwendung sowohl eines Totaldruckes Pt als auch eines statischen Druckes PS dimensionslos zu machen.During the operation of the impeller 12 , the flow rate of the working fluid at the outlet port of the turbo compressor changes cyclically, while the pressures P 1 and P 2 at the two pressure outlet ports 25 a and 26 a of the pressure tubes 25 and 26 are measured. The measured pressures P 1 and P 2 are shown in the curve in FIG. 3. During such a pressure measurement, the detector 20 can be rotated through an angle of 360 ° as a function of the outflow speeds of the working fluid at the two pressure outlet connections 25 a and 26 a. In addition, several calibration curves corresponding to the outflow speeds of the working fluid are recorded in advance to make the calibration curves dimensionless using both a total pressure P t and a static pressure P S.

Wie in der Kurve der Fig. 3, welche die dimensionslosen Kalibrierkurven zeigt, zu erkennen, sind die Kalibrierkurven einander ähnlich ungeachtet der Ausflußgeschwindigkeiten. Dies bedeutet, daß der Detektor 20 dieser Erfindung unabhängig von der Kapazität oder der Größe des Turbokompressors oder den Umdrehungen pro Minute des Flügelrades 12 verwendbar ist. As can be seen in the curve of FIG. 3, which shows the dimensionless calibration curves, the calibration curves are similar to one another regardless of the outflow rates. This means that the detector 20 of this invention can be used regardless of the capacity or size of the turbo compressor or the revolutions per minute of the impeller 12 .

Fig. 4 ist eine Kurve, die einen statischen Druckanstiegskoeffizienten als Funktion des Durch­ flußkoeffizienten des Instabilitätsdetektors 20 dieser Erfindung zeigt. Diese Kurve zeigt somit die Betriebsbedingungen des Turbokompressors sowohl innerhalb eines stabilen Betriebsbe­ reichs 9 als auch innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs 10. Fig. 4 is a graph showing a static pressure rise coefficient as a function of the flow coefficient of the instability detector 20 of this invention. This curve thus shows the operating conditions of the turbo compressor both within a stable operating range 9 and within an unstable operating range 10 .

Fig. 5a ist eine Kurve, welche die Standarddruckdifferenz als Funktion des Drehwinkels des Instabilitätsdetektors 20 dieser Erfindung innerhalb des stabilen Betriebsbereichs 9 zeigt. In der Kurve der Fig. 5a bezeichnen die Bezugszeichen "A", "B" und "C" die Betriebspunkte "A", "B" und "C" des Turbokompressors der Fig. 4. Wie in der Kurve der Fig. 5a gezeigt, ergibt sich für den Turbokompressor das selbe Betriebsverhalten unabhängig von den Be­ triebspunkten innerhalb des stabilen Betriebsbereichs 9. FIG. 5a is a graph showing the standard pressure difference as a function of the angle of rotation of the instability detector 20 of this invention within the stable operating range 9 . In the curve of Fig. 5a, reference numerals "A", "B" and "C" denote the operating points "A", "B" and "C" of the turbo compressor of Fig. 4. As shown in the curve of Fig. 5a , results in the same operating behavior for the turbo compressor regardless of the operating points within the stable operating range 9th

Wie in Fig. 5b gezeigt, welche den Fluß des Arbeitsfluids des Instabilitätsdetektors 20 inner­ halb des stabilen Betriebsbereichs zeigt, ist es unwahrscheinlich, daß die Drücke bei den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a innerhalb des stabilen Betriebsbereichs 9 verschieden voneinander sind, wenn der Instabilitätsdetektor 20 an dem Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 des Flügelrades 12 so befestigt ist, daß sich die Unterteilungswand 28 parallel zu der Rotati­ onsachse des Flügelrades 12 erstreckt, so daß der Drehwinkel des Detektors 20 Null ist. D. h., wenn der Detektor 20 an dem Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 des Flügelrades 12 wie vorstehend beschrieben befestigt ist, fließt das Arbeitsfluid entlang der Unterteilungswand 28 und übt den selben Druck auf die zwei Druckauslaßanschlüsse 25a und 26a aus.As shown in Fig. 5b, which shows the flow of the working fluid of the instability detector 20 within the stable operating range, it is unlikely that the pressures at the two pressure outlet ports 25 a and 26 a within the stable operating range 9 are different from each other if the instability detector 20 is attached to the inlet-suction port 14 of the impeller 12 so that the partition wall 28 extends parallel to the axis of rotation of the impeller 12 so that the angle of rotation of the detector 20 is zero. That is, if the detector 20 is attached to the inlet-suction port 14 of the impeller 12 as described above, the working fluid flows along the partition wall 28 and exerts the same pressure on the two pressure outlet ports 25 a and 26 a.

Fig. 6a ist eine Kurve, welche die Standarddruckdifferenz als Funktion des Drehwinkels des Detektors 20 dieser Erfindung innerhalb des instabilen Betriebsbereiches 10 zeigt. In der Kur­ ve der Fig. 6a bezeichnen die Bezugszeichen "D" und "E" die Betriebspunkte "D" und "E" des Turbokompressors der Fig. 4. Wie in der Kurve der Fig. 6a gezeigt, ergeben sich bei dem Turbokompressor die selben Betriebseigenschaften unabhängig von den Betriebspunkten in­ nerhalb des instabilen Betriebsbereichs 10. Andererseits wird bemerkt, daß die Betriebseigen­ schaften des Turbokompressors innerhalb des instabilen Betriebsbereichs 10 vollkommen verschieden von denen des Kompressors innerhalb des stabilen Betriebsbereiches 9 sind. Wie in Fig. 6b gezeigt, welche den Fluß des Arbeitsfluids des Instabilitätsdetektors 20 innerhalb des instabilen Betriebsbereiches 10 zeigt, wird die Druckdifferenz zwischen den zwei Druck­ auslaßanschlüssen 25a und 26a innerhalb des instabilen Betriebsbereiches 10 maximiert, wenn der Detektor 20 an dem Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 des Flügelrades 12 so befestigt ist, daß die Unterteilungswand 28 sich parallel zu der Rotationsachse des Flügelrades 12 erstreckt, so daß der Drehwinkel des Detektors 20 Null ist. D. h., wenn der Detektor 20, wie vorstehend beschrieben, an dem Einlaß-Ansaug-Anschluß 14 des Flügelrades 12 befestigt ist, fließt das Arbeitsfluid in eine Richtung senkrecht zu der Unterteilungswand 28, so daß die Druckdiffe­ renz zwischen den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a maximiert wird. FIG. 6a is a graph of the detector shows the standard pressure difference as a function of the rotation angle 20 of this invention within the unstable operating region 10. In the Kur ve of Fig. 6a, the reference numerals "D" and "E" denote the operating points "D" and "E" of the turbocompressor of Fig. 4. As shown in the curve of FIG same operating characteristics regardless of the operating points within the unstable operating range 10 . On the other hand, it is noted that the operating characteristics of the turbo compressor within the unstable operating range 10 are completely different from those of the compressor within the stable operating range 9 . As shown in Fig. 6b, which illustrates the flow of the working fluid of the instability detector 20 within the unstable operating region 10, the pressure difference between the two pressure outlet ports 25 a and 26 a maximized within the unstable operating region 10 when the detector 20 at the inlet Suction port 14 of the impeller 12 is fixed so that the partition wall 28 extends parallel to the axis of rotation of the impeller 12 so that the angle of rotation of the detector 20 is zero. That is, when the detector 20 is attached to the inlet-suction port 14 of the impeller 12 as described above, the working fluid flows in a direction perpendicular to the partition wall 28 , so that the pressure difference between the two pressure outlet ports 25 a and 26 a is maximized.

Die Instabilitätsdetektiervorrichtung dieser Erfindung detektiert die Druckdifferenz zwischen den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a des Detektors 20 und zeigt die Druckdifferenz auf einem Monitor, während des Betriebs des Turbokompressors, wie in den. Fig. 5a und 6a gezeigt, an. Für den Bediener des Turbokompressors ist es somit möglich, leicht die Betriebs­ zustände des Kompressors zu überprüfen.The instability detection device of this invention detects the pressure difference between the two pressure outlet ports 25 a and 26 a of the detector 20 and shows the pressure difference on a monitor during the operation of the turbo compressor, as in the. FIGS. 5a and 6a shown in. It is therefore possible for the operator of the turbo compressor to easily check the operating conditions of the compressor.

Zusätzlich kann der Detektor 20 der vorliegenden Erfindung mit Mitteln zum Informieren eines Bedieners des Turbokompressors über einen instabilen Betrieb des Kompressors über visuelle Alarmmittel, wie eine Alarmlampe, oder über ein Sprachalarmmittel, wie einem Lautsprecher, verbunden werden. D. h., während des Betriebs des Turbokompressors ver­ gleicht die Vorrichtung zum Detektieren von Instabilitäten logisch die Druckdifferenz zwi­ schen den zwei Druckauslaßanschlüssen 25a und 26a des Detektors 20 und gibt ein elektri­ sches Signal zu einem Alarmmittel aus, so daß das Alarmmittel den Bediener über einen in­ stabilen Betrieb des Kompressors über ein visuelles oder ein Sprachsignal informieren kann. In Abhängigkeit von dem visuellen oder Sprachsignal des Alarmmittels kann der Bediener leicht und schnell den Kompressor so steuern, daß der Betriebsbereich des Kompressors von dem instabilen Bereich zu dem stabilen Bereich verändert wird.In addition, the detector 20 of the present invention may be connected to means for informing an operator of the turbo compressor of unstable operation of the compressor via visual alarm means, such as an alarm lamp, or via a voice alarm means, such as a loudspeaker. That is, during the operation of the turbo compressor, the device for detecting instabilities logically compares the pressure difference between the two pressure outlet connections 25 a and 26 a of the detector 20 and outputs an electrical signal to an alarm means, so that the alarm means Can inform the operator about a stable operation of the compressor via a visual or a voice signal. Depending on the visual or voice signal of the alarm means, the operator can easily and quickly control the compressor so that the operating range of the compressor is changed from the unstable area to the stable area.

In dem bevorzugten Ausführungsbeispiel dieser Erfindung ist der Instabilitätsdetektor 20 an dem Einlaßanschluß des Turbokompressors angeschlossen. Der Instabilitätsdetektor 20 kann jedoch auch an den Auslaß-Austoß-Anschluß des Turbokompressors angeschlossen werden, ohne die Funktionsfähigkeit gemäß der vorliegenden Erfindung zu beeinflussen.In the preferred embodiment of this invention, the instability detector 20 is connected to the inlet port of the turbo compressor. However, the instability detector 20 can also be connected to the outlet-ejection port of the turbo compressor without affecting the operability according to the present invention.

Wie vorstehend beschrieben, stellt die vorliegende Erfindung eine Vorrichtung für Turbo­ kompressoren zum Detektieren von Instabilitäten bereit. Diese Detektiervorrichtung hat einen einfachen Aufbau, so daß sie bei niedrigen Kosten leicht und einfach hergestellt werden kann. As described above, the present invention provides a device for turbo compressors ready to detect instabilities. This detection device has one simple structure so that it can be easily and easily manufactured at a low cost.  

Die Detektiervorrichtung diese Erfindung ist keine elektrische oder elektronische Einrichtung von komplexem Aufbau und ist somit einfach, leicht und bei niedrigen Kosten zu bedienen, zu warten und zu reparieren, so daß sie sehr vorteilhaft für einen Betreiber ist. Außerdem be­ sitzt die Detektiervorrichtung eine hohe Verläßlichkeit beim Betrieb.The detection device of this invention is not an electrical or electronic device of complex structure and is therefore simple, easy and at low cost to use, to maintain and repair so that it is very beneficial for an operator. In addition be the detection device is highly reliable during operation.

Die Detektiervorrichtung dieser Erfindung kann sogar von einem ungelernten Bediener leicht betrieben werden und ist in Verbindung mit herkömmlichen Turbokompressoren verwendbar unabhängig von deren Kapazität, Größe und Drehgeschwindigkeit. Die Detektiervorrichtung wirkt sich nicht nachteilhaft auf die Betriebseigenschaften der Turbokompressoren aus.The detection device of this invention can be easily used even by an unskilled operator are operated and can be used in connection with conventional turbo compressors regardless of their capacity, size and speed of rotation. The detection device does not adversely affect the operating properties of the turbo compressors.

Die Vorrichtung zum Detektieren von Instabilitäten gemäß dieser Erfindung erlaubt es dem Bediener eines Turbokompressors leicht die Betriebsbedingungen des Kompressors zu über­ wachen, so daß der Bediener den Betrieb des Kompressors wirksam steuern kann.The instability detection device according to this invention allows this Operator of a turbo compressor easily over the operating conditions of the compressor watch so that the operator can effectively control the operation of the compressor.

Wenn die Vorrichtung zum Detektieren von Instabilitäten gemäß dieser Erfindung mit einem herkömmlichen Betriebssteuersystem für Turbokompressoren verwendet wird, ist es für die Detektiervorrichtung möglich einem Bediener schnell über einen instabilen Betrieb des Kom­ pressors zu informieren, so daß der Bediener schnell den Betrieb des Kompressors steuern kann, um einen stabilen Betrieb wieder herzustellen. Somit verhindert die Detektiervorrich­ tung dieser Erfindung fast vollständig eine Verschlechterung der Betriebseigenschaften der Turbokompressoren und schützt die Kompressoren vor schweren Schäden oder einem Bruch während des Betriebs.When the instability detection device according to this invention is equipped with a conventional operating control system for turbo compressors is used for the Detection device possible for an operator quickly via an unstable operation of the comm inform the pressors so that the operator can quickly control the operation of the compressor can to restore stable operation. This prevents the detection device device of this invention almost completely deterioration in the operational characteristics of the Turbo compressors and protects the compressors from serious damage or breakage during operation.

Obwohl die vorliegende Erfindung anhand eines bevorzugten Ausführungsbeispiels erläutert wurde, sind verschiedene Modifikationen, Zusätze und Änderungen möglich, ohne den Um­ fang der offenbarten Erfindung, wie er sich aus den beigefügten Ansprüchen ergibt, zu verlas­ sen.Although the present invention is explained using a preferred exemplary embodiment various modifications, additions and changes are possible without the Um beginning of the disclosed invention as it follows from the appended claims sen.

Claims (3)

1. Vorrichtung für Turbokompressoren zum Detektieren von Instabilitäten umfassend:
einen Detektor (20) mit:
einem Körper (22);
einer ersten und einer zweiten Druckröhre (25, 26), die axial in den Körper (22) eingesetzt sind, wobei sie sich parallel in der selben Ebene erstrecken, mit einem ersten und einem zweiten Druckauslaßanschluß (25a, 26a) des ersten und des zweiten Druckrohrs (25, 26), die bei einer Abschlußfläche des Körpers (22) nach außen treten; und
einer Unterteilungswand (28), die bei der Abschlußfläche des Körpers (22) angeordnet ist,
wobei sie die Abschlußfläche durchkreuzt und den ersten und zweiten Druckauslaßanschluß (25a, 26a) der Druckröhren (25, 26) voneinander trennt,
wobei der Detektor (20) an einem Einlaß-Ansaug-Anschluß (14) eines Flügelrades (12) eines Kompressors so befestigt ist, daß sich die Unterteilungswand (28) parallel zu der Drehachse des Flügelrades (12) und/oder zu einem Auslaßanschluß des Flügelrades (12) des Kompres­ sors erstreckt, so daß mittels der Unterteilungswand (28) ein Druckunterschied zwischen dem ersten und dem zweiten Druckauslaßanschluß (25a, 26a) der Druckröhren (25, 26) erfaßbar ist und der Betrieb des Kompressors innerhalb eines instabilen Betriebsbereichs (10) detektierbar ist.1. A device for turbocompressors for detecting instabilities comprising:
a detector ( 20 ) with:
a body ( 22 );
a first and a second pressure tube ( 25 , 26 ) which are axially inserted into the body ( 22 ), extending parallel in the same plane, with a first and a second pressure outlet connection ( 25 a, 26 a) of the first and the second pressure tube ( 25 , 26 ), which emerge at an end face of the body ( 22 ); and
a partition wall ( 28 ), which is arranged at the end face of the body ( 22 ),
crossing the end face and separating the first and second pressure outlet ports ( 25 a, 26 a) of the pressure tubes ( 25 , 26 ) from one another,
wherein the detector ( 20 ) is attached to an inlet-suction connection ( 14 ) of an impeller ( 12 ) of a compressor such that the partition wall ( 28 ) is parallel to the axis of rotation of the impeller ( 12 ) and / or to an outlet connection of the Impeller ( 12 ) of the compressor extends so that by means of the partition wall ( 28 ) a pressure difference between the first and the second pressure outlet connection ( 25 a, 26 a) of the pressure tubes ( 25 , 26 ) can be detected and the operation of the compressor within an unstable Operating range ( 10 ) is detectable. 2. Vorrichtung gemäß Anspruch 1, wobei der Detektor (20) mit einem Monitor verbunden ist, der es einem Bediener erlaubt, Betriebszustände des Kompressors zu erkennen, so daß der Betrieb des Kompressors innerhalb des instabilen Betriebsbereichs (10) erfaßbar ist.2. Apparatus according to claim 1, wherein the detector ( 20 ) is connected to a monitor which allows an operator to recognize operating states of the compressor, so that the operation of the compressor can be detected within the unstable operating range ( 10 ). 3. Vorrichtung gemäß Anspruch 1 oder 2, wobei der Detektor Mittel aufweist, die einen Be­ diener auf einen Betrieb des Kompressors innerhalb des instabilen Betriebsbereiches (10) aufmerksam machen.3. Apparatus according to claim 1 or 2, wherein the detector has means which alert a user to operation of the compressor within the unstable operating range ( 10 ).
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