DE69328535T2 - Schutzverfahren für umlaufende Strömungsablösung für Verdichter - Google Patents
Schutzverfahren für umlaufende Strömungsablösung für VerdichterInfo
- Publication number
- DE69328535T2 DE69328535T2 DE69328535T DE69328535T DE69328535T2 DE 69328535 T2 DE69328535 T2 DE 69328535T2 DE 69328535 T DE69328535 T DE 69328535T DE 69328535 T DE69328535 T DE 69328535T DE 69328535 T2 DE69328535 T2 DE 69328535T2
- Authority
- DE
- Germany
- Prior art keywords
- flow
- sensors
- compressor
- guide vanes
- vanes
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
Links
- 238000000926 separation method Methods 0.000 title description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 title 1
- 238000011144 upstream manufacturing Methods 0.000 claims description 15
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims description 13
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 claims 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 8
- 239000013598 vector Substances 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 4
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 description 1
Classifications
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F04—POSITIVE - DISPLACEMENT MACHINES FOR LIQUIDS; PUMPS FOR LIQUIDS OR ELASTIC FLUIDS
- F04D—NON-POSITIVE-DISPLACEMENT PUMPS
- F04D27/00—Control, e.g. regulation, of pumps, pumping installations or pumping systems specially adapted for elastic fluids
- F04D27/02—Surge control
- F04D27/0246—Surge control by varying geometry within the pumps, e.g. by adjusting vanes
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Geometry (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Control Of Positive-Displacement Air Blowers (AREA)
- Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
Description
- Die Erfindung betrifft einen Axialverdichter mit den Merkmalen gemäß dem ersten Teil des Anspruchs 1. Ein derartiger Axialverdichter ist in der GB-A-2 191 606 beschrieben.
- Bei einem Hochdruckverhältnis-Axialverdichter mit mehreren Leitschaufelreihen und mehreren zwischen den Leitschaufelreihen angeordneten Läuferschaufelreihen treten Fälle auf, in denen ein Strömungsabriss-Teilbereich, der als eine Zelle bezeichnet wird, d. h. ein sog. rotierender Strömungsabriß, durch Trennung der Strömung von den Schaufeln verursacht wird und, mit annähernd einer halben Verdichterdrehzahl rotierend, sich ausbreitet. Das Phänomen des rotierenden Strömungsabrisses wird durch die Ablenkung des in die Schaufelreihen fließenden Fluids am ringförmigen Einlaß verursacht. Deswegen wurde erkannt, daß das Phänomen des rotierenden Strömungsabrisses eine Ablenkung des Fluids am ringförmigen Einlaß vor dem Einströmen in die Schaufelreihen umfaßt.
- Ein System zum Verhindern eines derartigen Phänomens des rotierenden Strömungsabrisses ist in der Veröffentlichung ASME paper 91-GT-88, veröffentlicht im Juli 1991, beschrieben. Das in dieser Veröffentlichung beschriebene System weist mehrere Hitzdrahtanemometer auf, die in der Umfangsrichtung eines Gehäuses angeordnet sind, um einen rotierenden Strömungsabriß (eine Ablenkung des Fluids am ringförmigen Einlaß) zu erfassen, wobei die Anstellwinkel von mehreren Einlaßleitschaufeln auf der Grundlage von Gegenphasenunterschieden eingestellt werden, die auf den ermittelten Signalen beruhen, um den rotierenden Strömungsabriß in Umfangsrichtung zu eliminieren. Die Anstellwinkel der Einlaßleitschaufeln werden mittels Gleichstrommotoren durch einen Befehl einer Steuerschaltung geändert.
- Der in der GB-A-2 191 606 beschriebene Axialverdichter weist ein Steuersystem zur Steuerung der Gleichlaufschwankung der Läuferschaufeln, des rotierenden Strömungsabrisses, der gestörten Verdichterförderung, der erzwungenen Schwingungen und der akustischen Resonanzen auf. Um ein derartiges schwankendes Bewegungsphänomen zu erfassen ist im Verdichter eine Sensoranordnung vorgesehen, wobei eine elektronische Steuerung mit einem Selektor/Filter derartige Signalkomponenten aus dem Ausgangssignal der Sensoranordnung auswählt. Auf der Grundlage der erwähnten ausgewählten Signalkomponenten stellt eine Aktuatoranordnung die Winkel der Einlaßleitschaufeln ein.
- Der Nachteil bei gewöhnlichen Systemen zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses kann durch die oben erwähnte bekannte Technologie eliminiert werden, da das instabile Strömungsfeld durch die bekannte Technologie direkt gesteuert wird. Änderungen der Anstellwinkel mehrerer Einlaßleitschaufeln durch Gegenphasenunterschiede können jedoch die wesentliche Funktion der Einlaßleitschaufeln stören. Als Ergebnis weichen die Einlaßströmungsrichtungen bei einer stabilen Strömung in die Schaufeln in den hinteren Stufen abhängig von den Umfangspositionen voneinander ab, was zu schwerwiegenden Störungen der Leistung im Normalbetrieb des Verdichters, wie zu einem Wirkungsgradabfall, führt.
- Es ist eine Aufgabe der Erfindung, die bei der oben beschriebenen bekannten Technologie auftretenden Probleme zu lösen und ein System zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses für einen Verdichter vorzuschlagen, das den rotierenden Strömungsabriß hochwirksam verhindert und die Förderleistung des Verdichters möglichst wenig beeinflußt.
- Eine erste und eine zweite Lösung der oben erwähnten Aufgabe gemäß der vorliegenden Erfindung sind im Anspruch 1 bzw. im Anspruch 8 definiert.
- Der rotierende Strömungsabriß ist ein Phänomen, bei dem ein Strömungsabriß- Teilbereich, der als eine Zelle bezeichnet wird, durch Trennung der Strömung von den Schaufeln verursacht wird und sich ausbreitet, mit einer Geschwindigkeit rotierend, die annähernd einer halben Verdichterdrehzahl entspricht. Die Strömungsgeschwindigkeit in der Umfangsrichtung im Strömungsabriß-Teilbereich ist höher als in einem strömungsabrißfreien Bereich, oder die axiale Strömungsgeschwindigkeit ist in einem Strömungsabriß-Teilbereich niedriger als in einem strömungsabrißfreien Bereich, und der Schaufelwinkel, der im Strömungsabriß- Teilbereich der Strömung entgegenwirkt, ist größer als der Schaufelwinkel im strömungsabrißfreien Bereich. Weiterhin ist der Druck im Strömungsabriß- Teilbereich höher als der Druck im strömungsabrißfreien Bereich. Das bedeutet, daß wenn ein rotierender Strömungsabriß auftritt, die Strömungsgeschwindigkeit und der Druck in der Umfangsrichtung ungleichmäßig verteilt werden. Der dominierendste Faktor, der den rotierenden Strömungsabriß verursacht, ist die Ablenkung (ungleichmäßige Verteilung) der Strömungsgeschwindigkeit, des Druckes und der Temperatur am Einlaß des Verdichters, die durch eine Asymetrie seiner Form usw. verursacht wird. Die Ablenkung nimmt vom Einlaß des Verdichters zum Einlaß der Schaufelreihen allmählich zu und verursacht in den Schaufelreihen den rotierenden Strömungsabriß. Dieser rotierende Strömungsabriß kann anhand von Signalen von Strömungssensoren vorausgesagt oder ermittelt werden. Die erfaßten Signale werden einer Steuereinrichtung zugeführt. Die Steuereinrichtung führt eine Berechnung durch, um die Winkel der Ablenkschaufeln oder die Strahlgeschwindigkeiten zu ermitteln, die die Strömung im Verdichterkanal vergleichmäßigen, um den Auftritt des rotierenden Strömungsabrisses zu verhindern, und steuert Stellglieder oder Steuerventile an.
- Fig. 1 ist ein Längsschnitt eines Verdichters, der eine Ausführung eines Systems zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
- Fig. 2 ist eine Vorderansicht, die eine Anordnung von Ablenkschaufeln bei dem in Fig. 1 gezeigten Verdichter darstellt;
- Fig. 3 ist eine Vorderansicht, die eine Anordnung eines Hitzdrahtanemometers bei dem in Fig. 1 gezeigten Verdichter darstellt;
- Fig. 4 ist eine vergrößerte Ansicht in der Schnittebene IV-IV nach Fig. 3;
- Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den detaillierten Aufbau der Steuereinrichtung bei dem in Fig. 1 gezeigten Verdichter darstellt;
- Fig. 6 ist eine am Umfang entfaltete graphische Darstellung, die Geschwindigkeitsvektoren beim Auftreten eines rotierenden Strömungsabrisses zeigt, der durch das System zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung eliminiert werden soll;
- Fig. 7 ist eine charakteristische graphische Darstellung, die einen Geschwindigkeitsvektor als Funktion der Zeit beim Auftreten eines rotierenden Strömungsabrisses zeigt, der durch das System zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung eliminiert werden soll;
- Fig. 8 ist eine charakteristische graphische Darstellung, die Ablenkschaufelwinkel als Funktion der Zeit bei einem System zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung zeigt;
- Fig. 9 ist ein Längsschnitt eines Verdichters, der eine andere Ausführung des Systems zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist;
- Fig. 10 ist ein Längsschnitt eines Verdichters, der eine weitere Ausführung des Systems zum Verhindern des rotierenden Strömungsabrisses gemäß der vorliegenden Erfindung aufweist.
- Fig. 1 zeigt einen Verdichter mit einer Ausführung eines Systems gemäß der vorliegenden Erfindung. In Fig. 1 weist der Verdichter 1 eine Verdichter-Strömungsbahn 4 auf, die zwischen einem Gehäuse 2 und einem darin angeordneten Läufer 3 gebildet ist. Im Gehäuse 2 sind beginnend mit der stromaufwärtigen Seite Ablenkschaufeln 5, Einlaßleitschaufeln 6, Statorblätter bzw. Verdichterleitschaufeln 7 und Auslaßleitschaufeln 8 angeordnet. Der Läufer 3 weist Laufschaufeln 9 auf, die zwischen den Einlaßleitschaufeln 6 und den Verdichterleitschaufeln 7 und zwischen den Reihen der Verdichterleitschaufeln 7 angeordnet sind.
- Die Anstellwinkel der oben erwähnten Einlaßleitschaufeln 6 werden in Abhängigkeit vom Betriebszustand (der Drehzahl des Rotors 3) des Verdichters mittels eines Winkeländerungsmechanismus 10 derart geändert, daß die Strömungsgeschwindigkeit der Drehzahl entspricht.
- Die Ablenkschaufeln 5, die stromaufwärts der Einlaßleitschaufeln 6 angeordnet sind, sind, wie in Fig. 2 dargestellt ist, auf dem Umfang des Gehäuses 2 in gleichen Abständen drehbar gelagert. Bei der gezeigten Ausführung sind vier Ablenkschaufeln 5 vorgesehen. Die Ablenkschaufeln 5 werden mittels Stellglieder 11, z. B. Motoren, einzeln angetrieben, um ihre Anstellwinkel zu verändern.
- Als Strömungssensoren zum Erfassen des rotierenden Strömungsabrisses oder der Ablenkung der Strömung am ringförmigen Einlaß sind stromabwärts der Ablenkschaufeln 5 oder stromaufwärts der Einlaßleitschaufeln 6 in gleichen Umfangsabständen Hitzdrahtanemometer 12 angeordnet. Wie in Fig. 3 und Fig. 4 dargestellt ist, weist das Hitzdrahtanemometer 12 zwei senkrecht zueinander an geordnete Drähte auf, von denen einer ein erster Hitzdraht 12a ist, der die Größe der Strömungsgeschwindigkeit in der Axialrichtung ermittelt, während der andere ein zweiter Hitzdraht 12b ist, der die Größe der Strömungsgeschwindigkeit in der Umfangsrichtung ermittelt.
- Wie in Fig. 5 dargestellt ist, umfassen die in Fig. 1 gezeigten Steuermittel 13 zur Änderung der Winkel der Ablenkschaufeln 5 einen Strömungswinkelprozessor 14, der die Signale vom ersten Hitzdraht 12a und vom zweiten Hitzdraht 12b des Hitzdrahtanemometers 12 empfängt, um den Strömungswinkel 2 der Fluidgeschwindigkeit zu ermitteln, einen Speicher 15 für einen Standardströmungswinkel, in dem Standardströmungswinkeldaten gespeichert sind, einen Komparator 16, der die Werte des Standardströmungswinkels vom Speicher 15 für den Standardströmungswinkel mit den ermittelten Werten des Strömungswinkels vom Strömungswinkelprozessor 14 vergleicht, um die Differenz zwischen den Werten zu ermitteln, eine Phasendifferenzschaltung 17, die eine Phasendifferenz für die Differenz vom Komparator 16 erzeugt, um die Positionsverzögerung und die Flüssigkeitsträgheitsverzögerung, die durch das Einstellungspositionsintervall zwischen den Ablenkschaufeln 5 und den Hitzdrahtanemometern 12 verursacht wird, zu kompensieren, eine Umkehrschaltung 18, die das Vorzeichen der von der Phasendifferenzschaltung 17 erzeugten Differenz ändert, einen Speicher 19 für einen Standardwinkel der Ablenkschaufeln, in dem Standardwinkeldaten für die Ablenkschaufeln 5 gespeichert sind, ein Addierwerk 20, das den Standardwinkel für die Ablenkschaufeln aus dem Speicher 19 für den Standardwinkel der Ablenkschaufeln zur Differenz aus der Umkehrschaltung 18 hinzuaddiert, und ein Subtrahierwerk 21.
- Die Signale zur Steuerung der Winkel der Ablenkschaufeln vom Addierwerk 20 werden dem Stellglied 11 mittels des Subtrahierwerkes 21 zugeführt. Das Subtrahierwerk 21 empfängt die Winkelsignale als negative Rückkopplung von einem Positionsdetektor 22, der im Stellglied 11 vorgesehen ist.
- Der oben beschriebene Speicher 15 für den Standardströmungswinkel ist zum Speichern des vorher ermittelten Standardströmungswinkelwertes eingestellt; es ist jedoch auch möglich, als den Standardwinkelwert einen Mittelwert von mehreren Strömungswinkeln zu speichern, die von mehreren Anemometern 12 ermittelt wurden.
- Im nachfolgenden Text wird die Funktion eines Systems zum Verhindern eines rotierenden Strömungsabrisses gemäß der oben beschriebenen vorliegenden Erfindung erläutert.
- Wenn zum Beispiel ein Strömungsabriß im Bereich des Umfangswinkels 180º entsteht, wie in Fig. 6 dargestellt ist, im Bereich zwischen der stromaufwärts gerichteten Seite der Schaufelreihen und dem Einlaß der Schaufelreihen, wird der Strömungswinkel 2, d. h. der Winkel zwischen dem Strömungsgeschwindigkeitsvektor und der axialen Strömungsrichtung, in dem Bereich, der dem Strömungsabrißbereich entspricht, größer. Durch Verringern des Winkels der Ablenkschaufel, der der Umfangsposition des Bereichs entspricht, in dem der Winkel 2 groß ist, ändert sich die Richtung des Fluidströmungsvektors im Sinne einer Verringerung des Strömungsabrißbereichs in den Schaufelreihen. Durch Durchführung dieser Maßnahme, der eine Verschiebung des Strömungsabrißbereichs in der Umfangsrichtung folgt, kann der rotierende Strömungsabriß in den Schaufelreihen verhindert werden.
- Das dem oben beschriebenen Umfangswinkel entsprechende Hitzdrahtanemometer 12 erfaßt dabei die Strömungsgeschwindigkeit in der Axialrichtung sowie die Strömungsgeschwindigkeit in der Umfangsrichtung. Der Strömungswinkelprozessor 14 empfängt das Signal vom Hitzdrahtanemometer 12, um den Strömungswinkel 2 der Strömungsgeschwindigkeit zu ermitteln. Der Strömungswinkel 2 der Strömungsgeschwindigkeit ändert sich mit der Zeit beispielsweise sinusförmig, wie in Fig. 7 gezeigt ist. Im Komparator 16 wird der Strömungswinkel 2 der Strömungsgeschwindigkeit mit den Werten des Standardströmungswinkels verglichen, die im Speicher 15 für den Standardströmungswinkel gespeichert sind, um die Differenz zwischen den Werten zu ermitteln. Die Differenz wird der Phasendifferenzschaltung 17 zugeführt, um eine nach vorne verschobene Phasendifferenz zu erzeugen, um, wie in Fig. 8 dargestellt wird, die Positionsverzögerung und die Fluidträgheitsverzögerung, die durch das Einstellungspositionsintervall zwischen den Ablenkschaufeln 5 und den Hitzdrahtanemometern 12 verursacht wird, zu kompensieren. In der Umkehrschaltung 18 wird das Vorzeichen der Differenz geändert, die der Phasendifferenz entspricht. Im Addierwerk 20 wird die Differenz mit dem geänderten Vorzeichen zum Standardwinkel der Ablenkschaufeln 5 aus dem Speicher 19 für den Standardwinkel der Ablenkschaufeln hinzuaddiert. Auf diese Art werden die Winkelwerte für die Einstellung der Ablenkschaufelwinkel erhalten. Die Winkelwerte für die Einstellung der Ablenkschaufelwinkel werden über das Subtrahierwerk 21 dem Stellglied 11 zuge führt. Wie oben beschrieben wurde, verringert das Stellglied 11 den Winkel der Ablenkschaufeln entsprechend der Umfangsposition des Bereichs, in dem der Winkel 2 groß ist. Als Ergebnis ändert sich die Richtung des Fluidströmungsvektors im Sinne einer Verringerung des Strömungsabrißbereichs in den Schaufelreihen.
- Die Einstellung der Ablenkschaufeln 5 wird in einer bestimmten Zahl von Zyklen durchgeführt, so daß sie der Vorwärtsbewegung des Strömungsabrißbereichs in der Umfangsrichtung folgt, da sich der Strömungsabrißbereich auf diese Art und Weise bewegt. Andererseits wird die Einstellung für einen Bereich, der dem Strömungsabrißbereich nicht entspricht und in dem der Fluidströmungswinkel 2 klein ist, auf die gleiche Art durchgeführt, wie oben beschrieben, so daß der Winkel der Ablenkschaufeln 5 sich dem Standardwinkel der Ablenkschaufeln nähert, um die Fluidströmung zu stabilisieren.
- Die eingestellten Winkelwerte der Ablenkschaufeln 5 werden mittels des Positionsdetektors 22 erfaßt und zum Subtrahierwerk 21 zurückgeführt, um sicherzustellen, daß die eingestellten Winkelwerte mit den Einstellwerten übereinstimmen.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann der rotierende Strömungsabriß sicher verhindert werden, da das instabile Strömungsfeld im Zustand des rotierenden Strömungsabrisses des Verdichters durch die Verwendung der Ablenkschaufeln 5 aktiv gesteuert wird. Und da es nicht erforderlich ist, die Winkel der Einlaßleitschaufeln 6 unregelmäßig zu ändern, um den rotierenden Strömungabriß zu verhindern, wird die Verdichterleistung erheblich erhöht.
- Obwohl bei der oben beschriebenen Ausführung als Strömungssensoren die Hitzdrahtanemometer 12 verwendet werden, können anstelle der Hitzdrahtanemometer Drucksensoren oder Temperatursensoren verwendet werden. Da in diesem Fall der Druck und die Temperatur im Strömungsabrißbereich steigen, kann die Einstellung derart durchgeführt werden, daß die Winkel der Ablenkschaufeln 5 in der Umfangsposition, die dem Hochdruck- oder Hochtemperaturbereich entspricht, verringert werden.
- Weiterhin, obwohl bei der oben beschriebenen Ausführung vier Strömungssensoren 12 und vier Ablenkschaufeln 5 vorgesehen sind, wird mit einer höheren Anzahl dieser Komponenten eine genauere Einstellung ermöglicht. Ausreichend sind jedoch mindestens drei Sensoren.
- Fig. 9 zeigt einen Verdichter, der mit einer anderen Ausführung des erfindungsgemäßen Systems ausgestattet ist. In dieser Figur entsprechen die gleichen Bezugszeichen den gleichen Teilen in Fig. 1. Bei dieser Ausführung sind die Hitzdrahtanemometer 12 auf der Stromaufwärtsseite der Ablenkschaufeln 5 angeordnet. Eine derartige Konstruktion ist ebenso in der Lage, den gleichen Effekt wie die oben beschriebene Ausführung zu erreichen.
- Fig. 10 zeigt einen Verdichter, der mit einer weiteren Ausführung des erfindungsgemäßen Systems ausgestattet ist. In dieser Figur entsprechen die gleichen Bezugszeichen den gleichen Teilen in Fig. 1. Bei dieser Ausführung weist der Verdichter Düsen 23 auf, die stromaufwärts der Einlaßleitschaufeln 6 einen Strahl einem Gehäuse 2 zuführen, wobei eine Druckmittelquelle 25 mit den Düsen 23 über Ventile 24 verbunden ist und wobei Drucksignale von Drucksensoren 26, die auf der Stromaufwärtsseite der Einlaßleitschaufeln 6 angeordnet sind, Steuermitteln 27 zugeführt werden, die die Ventile 24 ansteuern. Die Steuermittel 27 können durch eine Änderung des Strömungswinkels bei den Steuermitteln 13 in Fig. 1 in einen Druck angepaßt werden.
- Wenn bei dieser Ausführung ein rotierender Strömungsabriß auftritt, ist der Druck in dem Bereich, der dem Strömungsabrißbereich zwischen der Stromaufwärtsseite der Schaufelreihen und dem Einlaß der Schaufelreihen entspricht, hoch und der Druck in dem abrißfreien Bereich niedrig. Durch Verstärkung des Strahls aus der Düse 23 in der Position, die dem Niedrigdruckbereich entspricht, kann die Ungleichmäßigkeit der Druckverteilung in der Umfangsrichtung eliminiert werden, um den Abrißbereich innerhalb der Schaufelreihen zu verringern. Durch Durchführung dieser Maßnahme, der eine Verschiebung des Strömungsabrißbereichs in der Umfangsrichtung folgt, kann der rotierende Strömungsabriß in den Schaufelreihen verhindert werden.
- Gemäß der vorliegenden Erfindung kann eine wirksame Vorbeugung des Strömungsabrisses erreicht werden, da das instabile Strömungsfeld im rotierenden Strömungsabrißzustand des Verdichters aktiv gesteuert wird. Durch Verwendung der Düsen 23, die den Strahl stromaufwärts der Einlaßleitschaufeln 6 zuführen, wird die Leistung des Verdichters erheblich erhöht. Weiterhin ist es vorteilhaft, daß die Konstruktion gegenüber der Ausführung mit den Ablenkschaufeln 5 einfacher ist.
- Bei der oben beschriebenen Ausführung kann als die Druckmittelquelle für den Strahl ein Luftkompressor verwendet werden, oder anstatt der Verwendung eines Luftkompressors kann das Fluid vom Verdichter selbst verwendet werden. Anstelle der Drucksensoren 26 können Temperatursensoren eingesetzt werden. Weiterhin können zum Erzeugen des Strahls stromabwärts der Einlaßleitschaufeln 6 mehrere Düsen 23 angeordnet werden.
- Da der rotierende Strömungsabriß gemäß der vorliegenden Erfindung ohne Beeinträchtigung der Leistung des Verdichters verhindert werden kann, werden der Wirkungsgrad des Verdichters erhöht und die Zuverlässigkeit von stromabwärts angeschlossenen Komponenten verbessert.
Claims (8)
1. Axialverdichter mit
- an einem drehangetriebenen Läufer (3) montierten Laufschaufeln (9),
- in einem Gehäuse (2) montierten Statorblättern (7),
- im Gehäuse (2) stromauf von Druckschaufelreihen (7, 9) montierten
Einlaßleitschaufeln (6),
- Strömungssensoren (12) zum Erfassen von Strömungsverhältnissen in
der Strömungsbahn zwischen dem Läufer (3) und dem Gehäuse (2),
- einem Winkeländerungsmechanismus (10) zum Verstellen der
Anstellwinkel der Einlaßleitschaufeln (6) entsprechend den
Betriebsbedingungen,
gekennzeichnet durch
- Ablenkschaufeln (5) in der Strömungsbahn (4) stromauf der
Einlaßleitschaufeln (6),
- die Signale der Strömungssensoren (12) aufnehmende Steuermittel (13)
und
- Stellglieder (11) zum Einstellen der Anstellwinkel der Ablenkschaufeln
(5) auf der Grundlage der Ausgangssignale der Steuermittel zur
Verhinderung des rotierenden Strömungsabrißphänomens.
2. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strömungssensoren (12) zwischen den Einlaßleitschaufeln (6) und den
Ablenkschaufeln (5) angeordnet sind.
3. Verdichter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Sensoren
(12) stromauf der Ablenkschaufeln (5) vorgesehen sind.
4. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß
die Strömungssensoren (12) der Strömungsgeschwindigkeit oder dem
Fluiddruck in der Strömungsbahn (4) entsprechende Signale erzeugen.
5. Verdichter nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die
Strömungssensoren (12) einer axialen Strömungsgeschwindigkeit und einer
Umfangsströmungsgeschwindigkeit des Fluids in der Strömungsbahn (4)
entsprechende Signale erzeugen.
6. Verdichter nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß der
Strömungssensor (12) ein Hitzdrahtanemometer mit zwei zueinander senkrechten
Hitzdrähten (12a, 12b) ist, von denen ein Hitzdraht (12a) zum Erfassen der
Größe der axialen Strömungsgeschwindigkeit und der andere Hitzdraht
(12b) zum Erfassen der Größe der Umfangsströmungsgeschwindigkeit
dient.
7. Verdichter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß
vier Ablenkschaufeln (5) in gleicher Winkelversetzung vorgesehen sind, die
individuell von den Stellgliedern betätigt werden.
8. Axialverdichter mit
- an einem drehangetriebenen Läufer (3) montierten Laufschaufeln (9),
- in einem Gehäuse (2) montierten Statorblättern (7),
- im Gehäuse (2) stromauf von Druckschaufelreihen (7, 9) montierten
Einlaßleitschaufeln (6),
- Strömungssensoren (12) zum Erfassen von Strömungsverhältnissen in
der Strömungsbahn zwischen dem Läufer (3) und dem Gehäuse (2) und
- einem Steuersystem mit die Ausgangssignale der Sensoren
(26)erhaltenden Steuermitteln (27), die Mittel zum Erzeugen von
physikalischen Effekten aufweisen, die dem Auftreten eines unstetigen
Bewegungsphänomens entsprechend den Betriebsbedingungen
entgegenwirken,
dadurch gekennzeichnet, daß
- das Steuersystem Düsen (23) zur Zufuhr einer Düsenströmung in das
Gehäuse stromauf der Einlaßleitschaufeln (6) aufweist, die über Ventile
(24) mit einer Druckmittelzufuhr (25) verbunden sind,
die Sensoren stromauf der Einlaßleitschaufeln (6) vorgesehene
Drucksensoren (26) sind und
- die Steuermittel (26) die Ventile (24) betätigen.
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4300803A JPH06147189A (ja) | 1992-11-11 | 1992-11-11 | 圧縮機の旋回失速防止装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
DE69328535D1 DE69328535D1 (de) | 2000-06-08 |
DE69328535T2 true DE69328535T2 (de) | 2001-01-11 |
Family
ID=17889292
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
DE69328535T Expired - Lifetime DE69328535T2 (de) | 1992-11-11 | 1993-11-09 | Schutzverfahren für umlaufende Strömungsablösung für Verdichter |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US5586857A (de) |
EP (1) | EP0597440B1 (de) |
JP (1) | JPH06147189A (de) |
DE (1) | DE69328535T2 (de) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015200257A1 (de) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Ford Global Technologies, Llc | Dynmische Verdichtersurgedetektion mit Heißdrahtanemometern |
Families Citing this family (23)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5915917A (en) * | 1994-12-14 | 1999-06-29 | United Technologies Corporation | Compressor stall and surge control using airflow asymmetry measurement |
WO1996034207A1 (en) * | 1995-04-24 | 1996-10-31 | United Technologies Corporation | Compressor stall diagnostics and avoidance |
EP0778108A1 (de) * | 1995-12-09 | 1997-06-11 | Eva-Maria Zierpka | Bohrwerkzeug |
US5984625A (en) * | 1996-10-15 | 1999-11-16 | California Institute Of Technology | Actuator bandwidth and rate limit reduction for control of compressor rotating stall |
US5782603A (en) * | 1997-01-03 | 1998-07-21 | Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. | Process and apparatus for recovery from rotating stall in axial flow fans and compressors |
JP4115037B2 (ja) * | 1999-04-02 | 2008-07-09 | 三菱重工業株式会社 | ガスタービン起動方法 |
US6409465B1 (en) * | 1999-08-31 | 2002-06-25 | Hood Technology Corporation | Blade vibration control in turbo-machinery |
FR2804732B1 (fr) * | 2000-02-03 | 2002-04-12 | Snecma | Procede de detection precoce des instabilites aerodynamiques dans un compresseur de turbomachine |
KR100390862B1 (ko) * | 2001-01-17 | 2003-07-10 | 한국과학기술연구원 | 터보압축기 불안정성 감지장치 |
JP4017631B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2007-12-05 | ヨーク・インターナショナル・コーポレーション | 遠心コンプレッサにおける旋回失速を検出するためのシステム及び方法 |
JP4529521B2 (ja) * | 2004-04-05 | 2010-08-25 | 株式会社Ihi | 圧縮機用翼揺動制御装置、ファン用翼揺動制御装置、圧縮機、及びファン |
EP2172654B2 (de) * | 2008-10-01 | 2013-11-20 | Grundfos Management A/S | Kreiselpumpenaggregat |
US8419345B2 (en) * | 2008-12-30 | 2013-04-16 | Rolls-Royce Corporation | Actuator |
US8770912B2 (en) | 2010-04-28 | 2014-07-08 | General Electric Company | Systems, methods, and apparatus for controlling turbine guide vane positions |
US8955334B2 (en) | 2010-07-22 | 2015-02-17 | General Electric Company | Systems and methods for controlling the startup of a gas turbine |
US20120134783A1 (en) | 2010-11-30 | 2012-05-31 | General Electric Company | System and method for operating a compressor |
US20130074512A1 (en) * | 2011-09-23 | 2013-03-28 | Steven William Tillery | Inlet fluid flow and impingement angle control |
US9500200B2 (en) * | 2012-04-19 | 2016-11-22 | General Electric Company | Systems and methods for detecting the onset of compressor stall |
BR102013021427B1 (pt) | 2013-08-16 | 2022-04-05 | Luis Antonio Waack Bambace | Turbomáquinas axiais de carcaça rotativa e elemento central fixo |
CN113574280B (zh) * | 2019-03-26 | 2024-04-26 | 三菱重工业株式会社 | 压缩机系统 |
CN110985429A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-10 | 浙江浙能技术研究院有限公司 | 一种检测及消除风机失速的控制装置及方法 |
CN112983653B (zh) * | 2021-03-12 | 2022-11-01 | 山东赛马力发电设备有限公司 | 一种基于三维轴流的燃气轮机气动控制系统 |
US11913342B1 (en) * | 2023-04-18 | 2024-02-27 | Pratt & Whitney Canada Corp. | Variable guide vane assembly and control system thereof |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US2950857A (en) * | 1955-12-22 | 1960-08-30 | Bendix Corp | Power control system for gas turbine engines |
US3156437A (en) * | 1960-09-02 | 1964-11-10 | S F E R M A Soc Fr D Entretien | Fluid flow straightening device in a propelled body |
CH419425A (de) * | 1964-08-07 | 1966-08-31 | Bbc Brown Boveri & Cie | Einrichtung zur Regelung eines Turboverdichters |
US3367565A (en) * | 1965-01-21 | 1968-02-06 | United Aircraft Corp | Compressor stator vane control |
US3677000A (en) * | 1970-04-27 | 1972-07-18 | Faulkner C Thomson | System for the detection and control of compressor stall |
FR2123831A5 (de) * | 1971-02-02 | 1972-09-15 | Edf | |
FR2391379A1 (fr) * | 1977-05-16 | 1978-12-15 | Onera (Off Nat Aerospatiale) | Perfectionnements apportes aux procedes et dispositifs pour eviter les phenomenes de pompage dans des compresseurs |
JPS58155206A (ja) * | 1982-03-10 | 1983-09-14 | Hitachi Ltd | タ−ボ形流体機械における可変静翼制御装置 |
GB2119862A (en) * | 1982-05-06 | 1983-11-23 | Gen Electric | Variable stator vane (VSV) closed loop control system of a compressor |
JPS58202399A (ja) * | 1982-05-21 | 1983-11-25 | Hitachi Ltd | 多段軸流圧縮機のサ−ジング防止装置 |
GB8610297D0 (en) * | 1986-04-28 | 1986-10-01 | Rolls Royce | Turbomachinery |
GB9018457D0 (en) * | 1990-08-22 | 1990-10-03 | Rolls Royce Plc | Flow control means |
US5165844A (en) * | 1991-11-08 | 1992-11-24 | United Technologies Corporation | On-line stall margin adjustment in a gas turbine engine |
US5346359A (en) * | 1992-09-17 | 1994-09-13 | Propst Charles W | Method of adjusting a wicket gate |
-
1992
- 1992-11-11 JP JP4300803A patent/JPH06147189A/ja active Pending
-
1993
- 1993-11-09 DE DE69328535T patent/DE69328535T2/de not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-09 EP EP93118140A patent/EP0597440B1/de not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-06-30 US US08/497,417 patent/US5586857A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015200257A1 (de) * | 2015-01-12 | 2016-07-14 | Ford Global Technologies, Llc | Dynmische Verdichtersurgedetektion mit Heißdrahtanemometern |
DE102015200257B4 (de) * | 2015-01-12 | 2017-06-01 | Ford Global Technologies, Llc | Dynmische Verdichtersurgedetektion mit Heißdrahtanemometern |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06147189A (ja) | 1994-05-27 |
DE69328535D1 (de) | 2000-06-08 |
EP0597440A1 (de) | 1994-05-18 |
US5586857A (en) | 1996-12-24 |
EP0597440B1 (de) | 2000-05-03 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
DE69328535T2 (de) | Schutzverfahren für umlaufende Strömungsablösung für Verdichter | |
DE69521816T2 (de) | Druckkontrolle eines verdichters mittels messung eines asymetrischen luftstroms | |
DE60133629T2 (de) | Verfahren zum betrieb einer gasturbine mit verstellbaren leitschaufeln | |
DE3124782C2 (de) | ||
DE69511327T2 (de) | Turbomaschine mit Leiteinrichtungen mit variablem Winkel | |
DE69712056T2 (de) | Steuersystem für einen abgasturbolader mit veränderbarer geometrie | |
EP1134422B1 (de) | Verfahren zur Regulierung des Pumpens eines Turbokompressors | |
DE69204070T2 (de) | Hubschraubermotorsteuerung mit von der zyklischen blattwinkeländerung in querrichtung abhängigem vorhersagewert. | |
DE3687300T2 (de) | Phasengleichlaufeinrichtung fuer propeller. | |
DE60312649T2 (de) | Vorrichtung und verfahren zur regelung eines turboladers mit variabler geometrie | |
DE2916629A1 (de) | Nicht-lineare zweifach-regelschaltung | |
DE3727992A1 (de) | Flugzeug-schubregelung | |
DE3644870A1 (de) | Laufregelung fuer turboluftstrahltriebwerk | |
DE69704921T2 (de) | Steuerungssystem für ein Mantelgebläse-Gasturbinentriebwerk | |
WO2007051444A2 (de) | Mehrstufiger verdichter für eine gasturbine mit abblasöffnungen und einblasöffnungen zum stabilisieren der verdichter strömung | |
DE69304870T2 (de) | Elektronisches Steuersystem für einen Abgasturbolader für einen mit einem kontinuierlichen Bremssystem ausgerüsteten Verbrennungsmotor | |
DE3328608A1 (de) | Steuervorichtung fuer gasturbinentriebwerke | |
EP1970542B2 (de) | Drosselgradabhängige Schaufelverstellung bei Strömungsarbeitsmaschinen | |
DE2853340A1 (de) | Vorrichtung zum erzeugen eines vorwirbels am verdichtereingang eines turbinen-triebwerkes | |
DE3040139A1 (de) | Regelsystem fuer eine gasturbine | |
DE69416247T2 (de) | Betriebssteuersystem für Turboströmungsmaschinen | |
DE2746485C2 (de) | Regeleinrichtung für eine Abblas- oder Abzapfeinrichtung in Turbomaschinen | |
DE19828368A1 (de) | Verfahren zum Betreiben von Turboverdichtern mit mehreren sich gegenseitig beeinflussenden Reglern | |
DE69206269T2 (de) | Hubschraubermotorsteuerung mit Vorhersage in Abhangigkeit der Giereingabe. | |
DE3727991A1 (de) | Flugzeug-schubregelung |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
8364 | No opposition during term of opposition |