對齊可變擴散器導葉與工作流體流向的系統和方法
【技術領域】
[0001]本文公開的主題涉及壓縮機裝置(例如，離心壓縮機)，并且具體而言，涉及壓縮機裝置的擴散器和擴散器導葉。
【背景技術】
[0002]壓縮機裝置(例如，離心壓縮機)使用擴散器組件，以通過減慢通過膨脹容積區域的工作流體的速度而將工作流體的動能轉化成靜壓力。擴散器組件的示例典型地利用若干擴散器導葉，擴散器導葉圍繞葉輪呈周向布置。擴散器導葉的設計(例如，形狀和大小)以及擴散器導葉的前緣和后緣相對于工作流體流的優選的定向通常確定擴散器導葉如何固定在擴散器組件中。
[0003]為了對設計添加進一步的改進和靈活性，擴散器組件的一些示例結合了可變擴散器導葉。這些類型的擴散器導葉移動，以改變前緣和后緣的定向。這個特征有助于調節壓縮機裝置的運行。可變擴散器導葉的已知設計圍繞軸線旋轉，軸線位于下半部中，即，與擴散器導葉的后緣相比更靠近前緣。
[0004]壓縮機裝置的一些構造不適合使用可變擴散器導葉。多級壓縮機例如通常放棄使用可變擴散器導葉，因為保持工作流體的期望的流量和壓力額定值的問題；即，使用可變擴散器導葉可減少多級壓縮機裝置的運行范圍。
【發明內容】
[0005]本公開描述了容許在多級壓縮機裝置中使用可變擴散器導葉的系統和方法的實施例。這些實施例采用流傳感器以及可變擴散器導葉，以使可變擴散器導葉與工作流體流的方向對齊。這個構造通過對多級壓縮機裝置的單獨的級中的擴散器導葉提供獨立的控制來克服以前的設計的運行困難。
【附圖說明】
[0006]現在簡要地參照附圖，其中:
圖1描繪多級壓縮機裝置的示例性實施例的示意圖；
圖2描繪用于諸如圖1的多級壓縮機裝置的壓縮機裝置的控制器運行的系統的示例性實施例的不意圖；
圖3描繪運行諸如圖1的多級壓縮機裝置的壓縮機裝置的方法的示例性實施例的流程圖；
圖4描繪諸如圖1的多級壓縮機裝置的壓縮機裝置中使用的擴散器組件的示例的透視圖；
圖5描繪圖4的擴散器組件的俯視圖，其中流傳感器處于第一傳感器位置和第二傳感器位置；
圖6描繪圖4的擴散器組件的俯視圖，其中擴散器導葉處于第一導葉位置和第二導葉位置；
圖7描繪圖4的示例性擴散器導葉的前緣的詳細圖；
圖8描繪運行諸如圖1的多級壓縮機裝置的壓縮機裝置的方法的示例性實施例的流程圖；以及
圖9描繪諸如圖2的系統的系統中使用的控制器的示例的高水平接線示意圖。
[0007]在適當的時候，在若干圖中，相同的參考符號表示相同或對應的構件和單元，附圖未按比例繪制，除非另外指示。
【具體實施方式】
[0008]圖1示出壓縮機裝置100的示例性實施例的示意圖。壓縮機裝置100包括入口102、出口 104和設置成與入口 102和出口 104處于流連接的一個或多個級(例如，第一級106和第二級108)。級106、108包括葉輪(例如，第一葉輪110和第二葉輪112)和擴散器組件(例如，第一擴散器組件114和第二擴散器組件116)。擴散器組件114、116包括一個或多個擴散器導葉(例如，第一擴散器導葉118和第二擴散器導葉120)和流傳感器(例如，第一流傳感器122和第二流傳感器124)。壓縮機裝置100還包括驅動單元126和傳動軸128，傳動軸128與驅動單元126和一個或多個葉輪110、112聯接。
[0009]壓縮機裝置100的實施例用于各種設施和行業中，包括汽車行業、電子行業、航天行業、石油和天然氣行業、發電行業、石化行業等。在一個實施方式中，軸128傳遞來自驅動單元126的功率，以旋轉第一葉輪110和第二葉輪112。第一葉輪110的旋轉會通過入口102吸入工作流體(例如，空氣)。在第一級106中，第一葉輪110壓縮工作流體。壓縮工作流體流到第一擴散器組件114中，第一擴散器組件114允許工作流體在工作流體進入第二級108之前膨脹。在第二級108中，工作流體經歷分別由第二葉輪112和第二擴散器組件116產生的壓縮和膨脹。在一個實施例中，壓縮機裝置100可在出口 104處通過工業管道聯接，以在壓力下和/或在某些規定的流參數下如期望的那樣排出工作流體。
[0010]擴散器導葉118、120的示例可從一個位置(例如，第一位置)移動(例如，旋轉)到另一個位置(例如，第二位置)，并且反之亦可。在第一位置和第二位置之間的移動允許擴散器導葉118、120與工作流體流的方向對齊。這個特征避免工作流體與擴散器導葉118、120的表面的流分離。
[0011]流傳感器122、124監測擴散器導葉118、120的上游的工作流體流的方向。隨著流向改變，例如，由于壓縮機裝置100的運行的改變，流傳感器122將產生信號。信號的示例傳達信息來指示與流向有關的范圍、方向和其它特性。控制器132可處理這個信號，并且作為響應，產生輸出來對擴散器導葉118、120的位置施加改變。在一個示例中，輸出對移動促動器134、136的指令進行編碼，這又使擴散器導葉118、120改變位置，例如，從第一位置變成第二位置。
[0012]如圖2中顯示，壓縮機裝置100可形成系統130 (也為“控制系統130”)的一部分，系統130可在壓縮機裝置100的運行期間獨立于彼此而改變第一擴散器組件114和第二擴散器組件116的運行設置。系統130包括控制器132，其與流傳感器122、124聯接且與促動器(例如，第一促動器134和第二促動器136)聯接。促動器134、136的示例分別改變第一擴散器導葉118和第二擴散器導葉120的位置。在一個實施例中，控制器132(和/或系統130中的一個或多個其它裝置)通過網絡138與外圍裝置140 (例如，顯示器、計算機、智能手機、筆記本、平板電腦等)和/或外部服務器142通信。
[0013]控制器132可包括計算機和計算裝置，其具有可存儲和執行某些可執行指令、軟件程序等的處理器和存儲器。控制器132可為單獨的單元，例如，控制單元的一部分，控制單元運行壓縮機裝置100和其它裝備。在其它示例中，控制器132與壓縮機裝置100集成，例如，作為硬件和/或構造在該硬件上的軟件的一部分。在另外的其它示例中，控制器132可遠離壓縮機裝置100，例如，在單獨的位置，在該位置，控制器132可使用無線和有線通信(例如通過網絡124)來發布命令和指令。
[0014]系統130的示例使擴散器導葉118、120中的一個或兩者定向，以修改工作流體經過對應的擴散器組件114、116時出現的流和膨脹。通過利用單獨的流傳感器122、124來測量相應的擴散器導葉118、120上游的流向，系統130可考慮不同的級之間出現的流變化，例如，在級106與級108之間。系統130可使用關于流向的信息來指示促動器134、136，以將擴散器導葉118、120置于彼此不同的位置。這個特征有效地使第一級106中的壓縮機裝置100的運行與第二級108脫開，這允許擴散器導葉118、120彼此獨立地運行，并且在一個示例中，獨立于額外的級而運行，而不會對壓縮機裝置100的總體性能產生不利影響。
[0015]圖3描繪改進壓縮機裝置(例如，圖1的壓縮機裝置100)的性能的示例性方法200的流程圖。方法200包括，在步驟202處，接收來自第一流傳感器的第一信號，以及在步驟204處，接收來自第二流傳感器的第二信號。在一個實施例中，第一信號和第二信號對標識(identify)第一擴散器導葉和第二擴散器導葉的上游的工作流體流的第一方向和第二方向的信息進行編碼。方法200還包括，在步驟206處，確定第一擴散器導葉和第二擴散器導葉的第一位置。在一個示例中，第一位置使第一擴散器導葉和第二擴散器導葉與工作流體流的第一方向對齊。方法200進一步包括，在步驟208處，產生輸出，該輸出對使第一擴散器導葉和第二擴散器導葉移動到第一位置的指令進行編碼。
[0016]在一個實施例中，第一信號(例如，在步驟202處)和第二信號(例如，在步驟204處)指示第一流傳感器和第二流傳感器的位置。為了示出，圖4描繪用于壓縮機裝置(例如，壓縮機裝置100 (圖1))中的擴散器組件300的示例的透視圖。擴散器組件300包括擴散器導葉302和在擴散器導葉302上游的流傳感器304。在一個示例中，流傳感器304具有底座元件306和定