TWI356878B - Method of modifying a turbocompressor - Google Patents

Description

1356878 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一種根據請求項1之導言修改一渦輪壓縮 機之方法。本發明亦係關於一種根據本方法修改之渦輪壓 縮機’及根據本發明修改之渦輪壓縮機之用途。 【先前技術】 在’尚輪壓縮機之啟動期間’該壓縮機由於該階段動力 係處於低速而不能對抗由該負載施加之麼力，傳送體積輸 入流量的全部傳送量。壓縮機在速度降低時亦有問題，即 後壓縮機級之體積流量顯著小於與橫截面流量設計一致之 體積流量。因此，一方面焓（enthalpy)累積轉移至前壓缩機 級内’因此其中壓縮機流量分離之趨勢增加。另一方面， 後壓縮機級中有可能發生橫截面流量阻塞，其進一步增加 別壓縮機級之壓力累積。因此，於渦輪壓縮機之中間級安 裝排放管線已為人所知，此等排放管線能夠關閉。在該渦 輪壓縮機加速期間’打開此等排放管線。因此，傳送至前 壓縮機級之一些質量流被排出’而僅有一部分質量流進入 後壓縮機級中。為了阻止流量分離，確保位於前壓縮機級 之流量軸速率足夠高，然而後壓縮機級中之軸向速率不達 到任何臨界值《 在渦輪壓縮機幾年之使用期内，空氣動力學與生產技術 領域之發展允許利用現代葉片改良輸出量。藉由以改良葉 片對既有之渦輪壓縮機（例如氣體渦輪機組）進行改型翻新 而利用此等可能性。以改良葉片進行此改進之結果為體積 103502.doc 1356878 吸入流量增加，且該屬縮機之標稱質量流量由此增加，亦 藉此在負載不改變之情況下產生一較高之壓力比，該負載 例如為一安裝於該壓縮機下游之渦輪。 【發明内容】 在申請專利範圍中描述之本發明之目標係、為指定—種在 開頭提及之類型之方法，其使得可啟動一標稱質量流量增 加之經修改的壓縮機而不產生任何問題。 曰 此目標係藉由如請求項丨中所描述之方法來實現。 根據本發明，排出經壓縮或部分壓縮之液體的能力因此 得以提高。例如，該能力以相同於由修改該等壓縮機葉片 所增加體積吸入流量之比例來提高。根據本發明之第一實 施例，藉由增加至少一根連接至該壓縮機之排放管線之臨 界橫截面流量來提高排放能力。在此狀況下，一般必須增 加該流通管線之最窄橫截面。該最窄橫截面常常位於用= 關閉與打開該排放管線之截流部件處。因此，可藉由用一 自由橫截面增大之截流部件取代該截流部件（亦稱為截流 閥，）以非常簡單之方式來實現本發明。 根據第二實施例安裝額外排放管線。可藉由敞開之壓縮 機外殼的經凸緣蓋關閉之既有開口與連接至該等最終形成 之外殼開口的額外排放管線來完成此措施。或者，可在該 壓縮機外殼中嵌入額外之新外殼開口。在此狀況下，一方 面該等額外排放管線可安裝於一該壓縮機之壓力級中，該 壓力級已存在一既有排放管線。該壓縮機之相應壓力級之 排放能力因而增加。然而，亦完全有可能在改進前沒有連 103502.doc 1356878 接排放管線之也置處安裝該額外排放管線。因而於一額外 壓力級提供一排放裝置。 該壓縮機上安裝排放管線之方式一般應為排出部分壓縮 流體。例如’該排放管線在兩個壓縮機級之間分又。如本 文開頭所提到，當排放管線打開時，此措施確保前壓縮機 級之質量流量大於後壓縮機級之質量流量。此外，於一實 施例中，若該壓縮機與一受壓縮流體之負載連接，該壓縮 φ 機安裝於該負載（例如渦輪）上游，則可在該壓縮機之下游與 負載之上游處安裝一排放管線。例如，一氣體渦輪機組之 壓縮機之排放管線，安裝於該壓縮機之下游及該氣體渦輪 機組之第一燃燒室之上游。在該壓縮機啟動期間，該壓縮 機所必須對抗工作之背壓減小，且因此藉由打開一以此方 式女裝之排放管線而降低分離風險。 該等實施例可以任何希望之方式彼此組合，且可用於彼 ”询您难職次增穴调阳置，該调 壓縮機例如為一氣體渦輪機組之壓縮機。於本發明之一 施例：’該氣體壓縮機又係為一發電設備(例如—聯合 發電設備）之主要部分。 此之例不性貫施例’本發明之更多實施例對孰 此項技術者而言將顯而易見。 … 【實施方式】 其广渴?機組，如熟習此項技術者所熟知 縮機燃燒室2及-糊。在該氣體輪 103502.doc 1356878 組操作過程中，該壓縮機1抽取一體積吸入流量或一標稱質 量流量m"在壓縮機1中壓縮此空氣質量流。一燃料質量流 於燃燒室2中之壓縮助燃空氣中燃燒，且所產生之熱廢氣於 渦輪3中膨脹以進行工作。帶有截流部件21之排放管線11與 帶有戴流部件22之排放管線12係安裝於該壓縮機}上。如本 文開頭所解釋’在以顯著低於額定速度之速度啟動該壓縮 機過程中’此專排放管線用於自該麼縮機中排出部分壓縮 空氣。 圖lb中展示根據本發明修改該壓縮機1後之該氣體渦輪 壓縮機組。由於裝備改良之壓縮機葉片，該壓縮機1之體積 吸入流董增加，且因此該壓縮機傳送之標稱質量流量叫大 於該改造前之標稱質量流量mi。標稱質量流量增加之結果 為：啟動過程中排出之空氣質量流量成比例地小於轉換成 新葉片之前。儘管排放出壓縮機空氣，此潛在導致出現前 壓縮機級出現流量分離及/或後壓縮機級出現阻塞。根據本 發明，該壓縮機之排放能力現已得到增加。由一橫戴面流 量擴大之排放閥21 a取代該排放管線11之排放閥2 1。此外， 業已安裝一具有一排放閥23之新排放管線13。如圖所示， 該排放管線1 3可於壓縮機之壓力級處分又，該壓力級已安 裝另一排放管線。然而，亦可很容易地在先前未安裝排放 管線之壓縮機位置上安裝排放管線13。此外，該排放管線 13可毗連一該壓縮機1外殼之既存但先前由一凸緣蓋關閉 的開口’但:¾有需要’則亦可已在該外殼中後入一新口， 該新排放管線13因而毗連此新開口。此外，另一帶有一排 放閥2 4之排放管線14 ffllt連於該壓縮機1之下游及該燃燒室2 103502.doc 1356878 之上游。藉由於此位置處進行排放，該壓縮機之總壓力比 減小’其進一步降低分離之風險。由於此修改，可使一實 質上較大之質量流量全部穿過該等排放管線〗丨、、13及 14 〇 【圖式簡單說明】 卜文參考在圖示中說明之一例示性實施例更詳細闡釋本 毛明。圖1 a及1 b展不在根據本發明對壓縮機修改前及修改

後々，體渦輪機組。在此狀況下’該圖示及該例示性實施 例應完全作為實例加㈣解；對理解本發明不必要之元件 已被省略。 【主要元件符號說明】

1 壓縮機，渦輪壓縮機 2 燃燒室 3 咼輪 11 排放管線 12 排放管線 13 排放管線 14 排放管線 21 戴流部件，排放閥 21a 截流部件，排放閥 22 裁流部件，排放闊 23 截流部件，排放閥 24 截流部件，排放閥 mi 修改前之質量吸入流量 m2 修改後之質量吸入流量 103502.doc

Claims (1)

1356878 十、申請專利範圍：

出之能力。 2·如明求項1之方法，其特徵為以與該體積吸入流量相同之 比例增加該排放能力。 求項1或2之方法，其特徵為增加至少一個與該壓綿 機連接之排放管線Π1)的橫截面流量。 4·如5月求項1之方法，其特徵為打開該壓縮機外殼之至少一 個既存外设凸緣’且將—額外排放管線（13)與由此製造之 外殼開口連接。 如凊求項1之方法，其特徵為在該壓縮機外殼中嵌入至少 2額外之開口且在此開口處安裝一額外排放管線（13)。 6’如吻求項1之方法，其中該壓縮機安裝於一負載（2，3)上 '6玄方法特徵為在該壓縮機下游及該負載上游處安裝 一排放管線（14)。 7 . 如請求Jg 1 + Htr、本 ^ i之方法，其中該壓縮機係為一氣體渦輪機組之 •縮；}^ ^ 、·· ’該方法特徵為在該壓縮機（1)下游及該氣體渦 輪機組之_唆 . 一種如先 機。 第一燃燒室（2)上游處安裝一排放管線（14)。 則請求項中任一項之一方法修改之渦輪壓縮 9. 一種包含— 10. —種包含一 如請求項8之一壓縮機之氣體渦輪機組。 如請求項9之一氣體渦輪機組之發電設備。 103502.doc