專利名稱：用于運(yùn)行多級(jí)的壓縮機(jī)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行對(duì)喘振裕度(Pumpgrenze)進(jìn)行監(jiān)控的多級(jí)的壓縮機(jī)的方法，其中將至少一個(gè)在運(yùn)行過程中測(cè)量的第一測(cè)量參量與基準(zhǔn)參量進(jìn)行比較，該基準(zhǔn)參量表征達(dá)到所述喘振裕度或者工作點(diǎn)的確定的相對(duì)于點(diǎn)極限的間距。此外，本發(fā)明涉及一種多級(jí)的壓縮機(jī)，該壓縮機(jī)具有用于在運(yùn)行過程中用用于檢測(cè)第一測(cè)量參量的測(cè)量裝置來(lái)對(duì)達(dá)到喘振裕度或者確定的相對(duì)于喘振裕度的間距進(jìn)行監(jiān)控的分析模塊，所述分析模塊如此構(gòu)造，使得其將所述第一測(cè)量參量與基準(zhǔn)參量進(jìn)行比較，所述基準(zhǔn)參量表征達(dá)到所述喘振裕度或者確定的相對(duì)于喘振裕度的間距。
背景技術(shù)：
壓縮機(jī)的喘振裕度表示從空氣動(dòng)力學(xué)穩(wěn)定的運(yùn)行方式到在空氣動(dòng)力學(xué)方面不穩(wěn)定的運(yùn)行方式的轉(zhuǎn)變，其中“穩(wěn)定”是指過程流體沿規(guī)定的流動(dòng)方向流動(dòng)。隨著壓縮機(jī)喘振的開始，出現(xiàn)顯著的回流，所述回流引起壓力波動(dòng)和溫度升高，所述壓力波動(dòng)和溫度升高在相對(duì)較短的運(yùn)行持續(xù)時(shí)間之后就已經(jīng)在這種狀態(tài)下導(dǎo)致?lián)p壞。達(dá)到所述喘振裕度一甚至對(duì)于無(wú)經(jīng)驗(yàn)的操作者來(lái)說一也是明顯可感覺的，因?yàn)閴毫Σ▌?dòng)引起巨大的振動(dòng)，所述振動(dòng)的噪聲超過正常運(yùn)行的水平。因此，渦輪壓縮機(jī)的運(yùn)行要求采取措施，該措施避免達(dá)到所述喘振裕度并且將喘振的狀態(tài)限制到盡可能短的時(shí)間區(qū)段上。相應(yīng)地，壓縮機(jī)的調(diào)節(jié)始終相對(duì)于運(yùn)行組合特性曲線的喘振裕度保持所定義的安全間距。此外，通常設(shè)置了喘振裕度調(diào)節(jié)閥，該喘振裕度調(diào)節(jié)閥能夠在(所述壓縮機(jī))低于確定的相對(duì)于喘振裕度的間距(工作時(shí))或者已經(jīng)出現(xiàn)喘振時(shí)在所述渦輪壓縮機(jī)的出口上降低壓力。所述喘振的狀態(tài)或者說極為靠近喘振裕度的狀態(tài)的特征在于有待輸送的過程氣體的質(zhì)量流量、流量或者說體積流量的降低以及通過所述壓縮機(jī)的相應(yīng)的壓力比。在DE 27 30 789 C2、DE 42 02 226 C2 或者 DE 43 16 202 C2 中描述了用于對(duì)喘振裕度進(jìn)行監(jiān)控或者說用于避免喘振的傳統(tǒng)的策略。這些專利文件中所描述的方法比如規(guī)定，使多級(jí)壓縮機(jī)的進(jìn)口壓力與其出口壓力成比例并且必要時(shí)還優(yōu)選在中間冷卻之后沿壓縮路徑記錄過程氣體的體積流量和溫度，并且將這些測(cè)量參量用作在當(dāng)前的工作點(diǎn)上檢測(cè)機(jī)器的喘振裕度的基礎(chǔ)。但是經(jīng)驗(yàn)表明，這樣的檢測(cè)是不精確的并且這些傳統(tǒng)的監(jiān)控方法相對(duì)于喘振裕度要求較大的安全間距，所述安全間距不利地限制了所述渦輪壓縮機(jī)的可供使用的運(yùn)行范圍。如果減小這個(gè)安全范圍，那就會(huì)在特定的運(yùn)行狀態(tài)中由于喘振而出現(xiàn)渦輪壓縮機(jī)的高的負(fù)荷，從而危害機(jī)械的完整。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的任務(wù)是，如此改進(jìn)開頭處所提到的方法，從而擴(kuò)大渦輪壓縮機(jī)的運(yùn)行范圍，而沒有損害防止喘振的安全性。
所述任務(wù)的按本發(fā)明的解決方案提出一種用于運(yùn)行開頭所提到的類型的渦輪壓縮機(jī)的方法，其中附加地采用了獨(dú)立權(quán)利要求的特征性的特征。此外，提出一種開頭所提到的類型的具有權(quán)利要求15所述特征的多級(jí)的壓縮機(jī)?；匾膹膶贆?quán)利要求分別包含有利的改進(jìn)方案。在本專利申請(qǐng)的概念范圍內(nèi)，“級(jí)”這個(gè)詞意味著一個(gè)或者多個(gè)壓縮機(jī)級(jí)，其中在所述級(jí)的內(nèi)部未設(shè)置中間冷卻。中間冷卻可以設(shè)置在級(jí)別的進(jìn)口處或者出口處。按本發(fā)明的級(jí)別涉及到壓縮區(qū)段一也就是說壓力升高或者說密度升高一所述壓力升高或者密度升高不會(huì)被中間冷卻中斷。經(jīng)過中間冷卻的壓縮機(jī)的喘振裕度的位置明確地比如通過吸氣壓力、吸氣溫度、再冷卻溫度和能夠調(diào)節(jié)的進(jìn)口導(dǎo)向裝置的位置來(lái)確定。其它的參數(shù)組 (Parameterkonstellationen)同樣適合于明確地確定所述喘振裕度的情況。通常，所述類型的壓縮機(jī)具有唯一的喘振裕度調(diào)節(jié)閥，該喘振裕度調(diào)節(jié)閥由喘振裕度調(diào)節(jié)器來(lái)觸發(fā)，所述喘振裕度調(diào)節(jié)器在以往的實(shí)踐中放棄再冷卻溫度的檢測(cè)和導(dǎo)向裝置的位置。在多數(shù)情況下，喘振裕度的最終壓力與輸送量之間的關(guān)聯(lián)以用于所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)曲線的形式得到保存。有時(shí)在關(guān)于在吸氣溫度不同時(shí)整體機(jī)器喘振裕度的變化的理論上的預(yù)測(cè)的基礎(chǔ)上設(shè)置了溫度校正。如果認(rèn)真研究渦輪壓縮機(jī)的具體的運(yùn)行的實(shí)例，就可以很快地領(lǐng)會(huì)到本發(fā)明的優(yōu)
點(diǎn)ο為此在圖1中借助在第一級(jí)1與第三級(jí)2之前具有能夠調(diào)節(jié)的進(jìn)口導(dǎo)向裝置 IGVU IGV3的四級(jí)的壓縮機(jī)來(lái)相應(yīng)地示意性地分別示出了工作點(diǎn)0P1、0P2。多級(jí)的壓縮機(jī) 5的四個(gè)級(jí)別ST1、ST2、ST3、S1M被過程流體PF依次在增壓Δρ 、Δρ2、Δρ3、Δρ4下流過，在所述四個(gè)級(jí)別中所述第一級(jí)1和第三級(jí)3分別具有進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3。在四張圖表D1、D2、D3、D4中草繪了所述級(jí)別的組合特性曲線，其中在橫坐標(biāo)上繪出了與體積流量
V相關(guān)聯(lián)的第一參量，并且在縱坐標(biāo)上繪出了與增壓相關(guān)聯(lián)的第二參量f(Api)。
所述級(jí)別ST1、ST3分別設(shè)有進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3并且具有由至少一條運(yùn)行特性曲線 0PL1-0PL4與和所述進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3的迎角α之間的依賴關(guān)系構(gòu)成的組合特性曲線，相反那些沒有進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3的級(jí)別則僅僅具有單條運(yùn)行曲線0PL1-0PL5的形式的組合特性曲線。在所述級(jí)別ST1-ST4之間并且在最后一級(jí)ST4后面，分別設(shè)置了中間冷卻裝置ICl、IC2、IC3、IC4，借助于所述中間冷卻裝置IC1、IC2、IC3、IC4在與冷卻介質(zhì) CF之間的熱交換中對(duì)過程氣體進(jìn)行冷卻。在具有相應(yīng)的運(yùn)行曲線0PL1-0PL4的最低的體積
流量和最高的壓力的末端，通過喘振裕度SL或者說喘振裕度曲線來(lái)結(jié)束這些運(yùn)行曲線
0PL1-0PL4。這里在所述圖表D1、D2、D3、D4中的每張圖表中示范性地繪出了特定的第一工作點(diǎn)0P1，該工作點(diǎn)OPl在以冷卻介質(zhì)CF的特定的溫度TCO對(duì)處于各個(gè)級(jí)別1到4之間的中間冷卻裝置IC1、IC2、IC3、IC4進(jìn)行冷卻時(shí)產(chǎn)生。在示出的工作點(diǎn)OPl中，在所述第一級(jí) STl中達(dá)到了所述喘振裕度SL。在其余的級(jí)別中在這些運(yùn)行條件下相對(duì)于喘振裕度還有足夠的間距。在第二工作點(diǎn)0P2中示出了具有所述進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGVl、IGV3的相同的位置但是具有更低的冷卻水溫度TCO的相同的布置，從而跟隨在所述第一級(jí)后面的級(jí)別的吸氣溫度比在前面的實(shí)施例中低。在這些條件下，現(xiàn)在所述第三級(jí)3確定喘振裕度SL的位置。出現(xiàn)類似的效應(yīng)，如果比如在所述中間冷卻裝置IC1-IC4中在所述第三與第四級(jí)之間冷卻器受到污染并且最后一級(jí)之前的再冷卻溫度更高或者比如第二導(dǎo)向裝置IGV1、 IGV3的位置偏離額定位置。本發(fā)明通過在達(dá)到喘振裕度的方面?zhèn)€別地對(duì)每個(gè)單個(gè)的級(jí)別進(jìn)行認(rèn)真研究這種方式避免這樣的效應(yīng)并且相應(yīng)地優(yōu)化了實(shí)際可能的運(yùn)行范圍的利用情況，而沒有提高喘振的風(fēng)險(xiǎn)。這甚至表明，所述按本發(fā)明的級(jí)別所獨(dú)有的監(jiān)控提供了防止喘振的更高的安全性。合適的是，作為第一測(cè)量參量測(cè)量相應(yīng)的級(jí)別之前的壓力。作為第二測(cè)量參量則可以得出所述級(jí)之前的溫度，這提高了喘振裕度的定位的精度。本發(fā)明的一種特別有利的實(shí)施方式規(guī)定，所述過程流體的體積流量、質(zhì)量流量或者流量?jī)H僅一次性地沿流動(dòng)路徑，優(yōu)選在渦輪壓縮機(jī)的出口處來(lái)測(cè)量。在此可以實(shí)現(xiàn)運(yùn)行范圍的更高的精度和更好的利用，如果在每個(gè)級(jí)別的進(jìn)口或者出口處進(jìn)行這種測(cè)量，該測(cè)量定期地作為壓差測(cè)量通過節(jié)流閥進(jìn)行。本發(fā)明的一種有利的改進(jìn)方案規(guī)定，為每個(gè)級(jí)別分配了特有的調(diào)節(jié)曲線，該調(diào)節(jié)曲線在這一側(cè)在相對(duì)于喘振裕度隔開的情況下限定運(yùn)行范圍，在該運(yùn)行范圍內(nèi)壓縮機(jī)在未進(jìn)行喘振的情況下運(yùn)行。與所述調(diào)節(jié)曲線相類似，將用于控制旁通閥的開口的控制曲線或者說用于控制喘振裕度調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)曲線分配給每個(gè)級(jí)別。合適的是，所述控制曲線和/或調(diào)節(jié)曲線可以作為體積流量或無(wú)量綱的等量與壓力系數(shù)或者和壓力相關(guān)的當(dāng)量之間的關(guān)聯(lián)的描繪圖來(lái)示出，并且所述調(diào)節(jié)曲線和/或壓力曲線通過相對(duì)于喘振裕度的間距通過所測(cè)量的體積流量或者無(wú)量納的當(dāng)量與喘振裕度的相應(yīng)的數(shù)值之間的大于1的比例或者所測(cè)量的在沒有與壓力相關(guān)的當(dāng)量的情況下的壓力系數(shù)與所述喘振裕度的相應(yīng)的數(shù)值之間的小于1的比例來(lái)確定。所述調(diào)節(jié)曲線的作為無(wú)量綱的當(dāng)量的函數(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于可以運(yùn)用到不同的運(yùn)行狀態(tài)上。在不同的無(wú)量納的特征參量中存在著用于所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)曲線，在這些不同的無(wú)量綱的特征參量之間進(jìn)行選擇時(shí)符合目的的是，所述按本發(fā)明的方法利用相應(yīng)的特征參量，這些特征參量對(duì)于確定的相對(duì)于喘振裕度的安全間距來(lái)說產(chǎn)生最大的運(yùn)行范圍。如果比如所述組合特性曲線具有一些運(yùn)行曲線，這些運(yùn)行曲線與壓力或者說無(wú)量綱的壓力系數(shù)之間具有特別大的依賴關(guān)系， 那么符合目的的是，也將這些運(yùn)行曲線用作用于調(diào)節(jié)喘振裕度調(diào)節(jié)閥的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)取代與體積流量相關(guān)的特征參量，因?yàn)橥ㄟ^這種方式產(chǎn)生機(jī)器的更大的運(yùn)行范圍。在此獲得額外的安全收益，如果除了具有對(duì)所述組合特性曲線的運(yùn)行曲線的變化有最大影響的標(biāo)準(zhǔn)之外，但是在以更小的相對(duì)于喘振裕度的間距為基礎(chǔ)的情況下，對(duì)所述運(yùn)行曲線具有更小的影響的第二標(biāo)準(zhǔn)額外地用作用于調(diào)節(jié)所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥的開口位置的基礎(chǔ)。如果在所述第一標(biāo)準(zhǔn)的運(yùn)用中存在誤差，盡管如此還可以借助于所述第二標(biāo)準(zhǔn)來(lái)抑制喘振。進(jìn)一步改進(jìn)可用的運(yùn)行范圍的調(diào)節(jié)精度或者說利用情況，如果所述方法的調(diào)整過程(Justierlauf)包括以下步驟1)逼近(Anfahren)喘振裕度以及2)在所述喘振裕度上測(cè)量狀態(tài)參量，所述狀態(tài)參量明確地確定了所述喘振裕度，以及第三，使所述測(cè)量的狀態(tài)參量標(biāo)準(zhǔn)化，從而獲得所述喘振裕度的標(biāo)準(zhǔn)化的或者說無(wú)量綱的基本上不依賴于運(yùn)行條件的圖示的參數(shù)。
隨著相對(duì)于一級(jí)的喘振裕度的更小的鄰近距離的確定，所述喘振裕度調(diào)節(jié)器調(diào)節(jié)至少一個(gè)來(lái)自下面三個(gè)的控制選項(xiàng)
a)打開所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥并且/或者
b)提高轉(zhuǎn)速并且/或者
c)打開進(jìn)口導(dǎo)向裝置的導(dǎo)向格柵。合適的是，可以設(shè)置第四分析模塊，該第四分析模塊對(duì)測(cè)量值的波動(dòng)寬度(尤其進(jìn)口壓力和/或溫度和/或冷卻介質(zhì)的溫度的波動(dòng)寬度)進(jìn)行分析并且作為分析結(jié)果求得安全系數(shù)，該安全系數(shù)在所述測(cè)量的波動(dòng)寬度增加時(shí)擴(kuò)大用于所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥(SLCV)的調(diào)節(jié)曲線(CL)的相對(duì)于喘振裕度(SL)的間距。


下面，借助于特殊的實(shí)施例參照附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述以更好地理解本發(fā)明。除了示范性的示意圖之外，對(duì)于技術(shù)人員來(lái)說可以獲得本發(fā)明的其它一有別于該例的一實(shí)施方案。附圖示出
圖1是已經(jīng)在開頭處描述過的背景技術(shù)，
圖2是按本發(fā)明的用于運(yùn)行多級(jí)的渦輪壓縮機(jī)的方法的實(shí)施例的示意性的圖示。
具體實(shí)施例方式圖2示出了按本發(fā)明的方法的示意圖，該方法運(yùn)用到具有四個(gè)級(jí)別ST1、ST2、ST3、 ST4的壓縮機(jī)CO上。圖1中的附圖標(biāo)記可以運(yùn)用到圖2上以標(biāo)出相同的元件(基本上是具體的壓縮機(jī)支路)。所述壓縮機(jī)CO在第一級(jí)STl和第三級(jí)ST3上分別具有一個(gè)能夠調(diào)節(jié)的進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3。在所述級(jí)STl到ST4之間并且在最后一級(jí)ST4后面分別設(shè)置了中間冷卻裝置ICl到IC4(最后一級(jí)ST4的中間冷卻裝置IC4本來(lái)就是再冷卻裝置，但是下面為簡(jiǎn)化起見未作這種區(qū)分)。所述壓縮機(jī)CO輸送過程氣體PG，該過程氣體PG的體積流量彡借助壓差測(cè)量裝置 FT來(lái)檢測(cè)。在每級(jí)STl到ST4的進(jìn)口處的進(jìn)口壓力PI1-PI4借助測(cè)壓計(jì)PT來(lái)檢測(cè)。此外， 也借助測(cè)溫計(jì)TT來(lái)確定進(jìn)口溫度Tl。進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGV1、IGV3的位置借助位置測(cè)量?jī)x作為角度α來(lái)測(cè)量。在所述壓縮機(jī)CO的出口布置了喘振裕度調(diào)節(jié)閥SLCV，該喘振裕度調(diào)節(jié)閥SLCV在出現(xiàn)喘振的情況下在受到PI調(diào)節(jié)器PI的調(diào)節(jié)下打開，用于減小來(lái)自所述壓縮機(jī)CO的出口壓力Ρ0。將所有的可以分配給級(jí)STl到ST4的測(cè)量值都傳輸給喘振裕度調(diào)節(jié)器SLCl到SLC4，其中為每級(jí)STl到ST4分別分配了一個(gè)喘振裕度調(diào)節(jié)器SLCl到SLC4。來(lái)自所述喘振裕度調(diào)節(jié)器SLCl到SLC4的輸出分別是相對(duì)于喘振裕度的間距，并且分析模塊 MIN確定這個(gè)間距的最小值，該最小值輸入到所述用于喘振裕度調(diào)節(jié)閥SLCV的調(diào)節(jié)器PIC 中(該調(diào)節(jié)器PIC在這里構(gòu)造為PI調(diào)節(jié)器)。圖2示范性地詳細(xì)示出了所述第一級(jí)STl的喘振裕度調(diào)節(jié)器SLCl。位置傳感器ZT在所述進(jìn)口導(dǎo)向裝置IGVl上測(cè)量角度α，該角度α在所述第一分析模塊EVl中換算為兩個(gè)特征值CP1、CP2。所述兩個(gè)特征值CP1、CP2不依賴于那些依賴于運(yùn)行的影響量，比如進(jìn)口壓力PI、進(jìn)口溫度Tl、轉(zhuǎn)速N以及過程氣體PG的體積流量、流量、 質(zhì)量流量。在具體的例子中，這涉及到所謂的壓力系數(shù)Ψ或者說關(guān)系到縱坐標(biāo)上圓周速度的平方的等熵線的流動(dòng)功(Stdmimgsarbeit)，并且涉及到所謂的流量系數(shù)Φ或者說關(guān)系到圓周速度的吸入側(cè)的體積流量^ (剩余的單位m2與流入的作為恒量采用的橫截面相符)。 所述壓力系數(shù)Ψ在分析模塊EVl中在圖表中稱為Ψ并且流量系數(shù)稱為Φ —標(biāo)準(zhǔn)。用將角度α輸入到所述第一分析模塊EVl中這種方式來(lái)求得所述喘振裕度SL的壓力系數(shù)以及所屬的標(biāo)準(zhǔn)化的流量系數(shù)Φ SL —標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)樗龃裨６壬系牧髁肯禂?shù)Φ SL—標(biāo)準(zhǔn)還具有與圓周馬赫數(shù)之間的某種依賴關(guān)系，所以如在實(shí)施例中示出的一樣可以設(shè)置了精細(xì)校正模塊EV2，在該精細(xì)校正模塊EV2中求得用于最小可能的圓周馬赫數(shù)Mumn和圓周馬赫數(shù)的最大值Mufcx的相對(duì)于Φ -標(biāo)準(zhǔn)的比例Φ。從所述第一級(jí)STl的進(jìn)口處的用于溫度和壓力PI的測(cè)量值以及所述第一級(jí)STl 出口處的在所述第一中間冷卻裝置ICl之后的測(cè)量值以及出口壓力PO中求得所述等熵線的輸送高度YS，所述與轉(zhuǎn)速N的測(cè)量值組合的輸送高度產(chǎn)生實(shí)際存在的等熵線的壓力系數(shù)
Ψ O以類似的方式從所述轉(zhuǎn)速和體積流量彡中求得實(shí)際存在的流量系數(shù)。利用來(lái)自所述分析模塊EVl和精細(xì)校正模塊EV2的數(shù)值最后提供所述喘振裕度流量系數(shù)Φ SL和喘振裕度壓力系數(shù)ΨSL，所述喘振裕度流量系數(shù)CtSL和喘振裕度壓力系數(shù)VS與實(shí)際的流量系數(shù)Φ和壓力系數(shù)Ψ相關(guān)，其中第三分析模塊EV3從這兩個(gè)系數(shù)(Quotient)中選擇表明與喘振裕度靠得更近的系數(shù)，并且將其交給所述分析模塊Min用于說明最為緊要的級(jí)別ST1、 ST2、ST3、ST4。該分析模塊以所描述的方式將最為關(guān)鍵的級(jí)別(STl到ST4)的數(shù)值交給所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥SLCV的喘振位置調(diào)節(jié)器PIC。如在圖1中示出的一樣，可以為每級(jí)STl到ST4分配特有的調(diào)節(jié)曲線CL，所述調(diào)節(jié)曲線CL在這一側(cè)在相對(duì)于所述喘振裕度SL相隔開的情況下限定著一個(gè)運(yùn)行范圍0A，在該運(yùn)行范圍OA內(nèi)所述壓縮機(jī)CO在未進(jìn)行喘振的情況下運(yùn)行。在圖1中也示出，可以為每級(jí) STl到ST4分配一條用于控制所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥SLCV的開口的控制曲線CLI，該控制曲線CLI在這一側(cè)在相對(duì)于所述喘振裕度SL隔開的情況下限定擴(kuò)展的運(yùn)行范圍Ε0Α，在該運(yùn)行范圍中所述壓縮機(jī)CO在未進(jìn)行喘振的情況下運(yùn)行。在圖2的示意圖中設(shè)置了第四分析模塊(EV4)，該第四分析模塊(EV4)分析測(cè)量值的波動(dòng)寬度(vario)并且作為分析結(jié)果求得安全系數(shù)，該安全系數(shù)在所述測(cè)量值的波動(dòng)寬度增加時(shí)擴(kuò)大所述用于喘振裕度調(diào)節(jié)閥(SLCV)的調(diào)節(jié)曲線(CL)的相對(duì)于喘振裕度(SL)的間距。
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權(quán)利要求
1.方法，用于運(yùn)行對(duì)達(dá)到喘振裕度或者確定的相對(duì)于喘振裕度(SL)的間距進(jìn)行監(jiān)控的多級(jí)的壓縮機(jī)(C0)，其中將至少一個(gè)在運(yùn)行過程中測(cè)量的第一測(cè)量參量與基準(zhǔn)參量進(jìn)行比較，該基準(zhǔn)參量表征達(dá)到所述喘振裕度(SL)或者相對(duì)于喘振裕度(SL)的確定的間距，其特征在于，a.測(cè)量所述壓縮機(jī)(CO)的每級(jí)(STl到ST4)的進(jìn)口處的所述至少第一測(cè)量參量，b.設(shè)置了至少一個(gè)分析模塊(EV1-EV3)，所述分析模塊在達(dá)到所述喘振裕度(SL)或者相對(duì)于所述喘振裕度(SL)的確定的間距方面單獨(dú)地對(duì)每級(jí)(ST1、ST2、ST3、ST4)進(jìn)行監(jiān)控，方法是將對(duì)于所述級(jí)別(ST1、ST2、ST3、ST4)來(lái)說所特有的基準(zhǔn)參量與所述級(jí)別所特有的測(cè)量參量進(jìn)行比較，c.在達(dá)到相對(duì)于所述喘振裕度(SL)的確定的間距時(shí)確定喘振的狀態(tài)。
2.按權(quán)利要求1所述的方法，其中所述第一測(cè)量參量是相應(yīng)的級(jí)別(STl到ST4)前面的進(jìn)口壓力(PI)。
3.按權(quán)利要求2所述的方法，其中在每級(jí)的進(jìn)口處測(cè)量第二測(cè)量參量，所述第二測(cè)量參量是相應(yīng)的級(jí)別(STl到 ST4)前面的溫度(Tl)，將該溫度(Tl)輸送給所述分析模塊(EV1-EV3)以進(jìn)行分析。
4.按權(quán)利要求1到3中至少一項(xiàng)所述的方法，其中第三測(cè)量參量是過程氣體(PG)的體積流量( Ο、流量或者質(zhì)量流量。
5.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中僅僅在所述壓縮機(jī)(CO)的一個(gè)部位上測(cè)量所述過程氣體(PG)的體積流量(V )、流量或者質(zhì)量流量。
6.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中為每級(jí)(STl到ST4)分配特有的調(diào)節(jié)曲線(CL)，該調(diào)節(jié)曲線(CL)在這一側(cè)在與所述喘振裕度(SL)相隔的情況下限定了運(yùn)行范圍(0A)，在該運(yùn)行范圍(OA)內(nèi)所述壓縮機(jī) (CO)在未出現(xiàn)喘振的情況下運(yùn)行。
7.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中為每級(jí)(STl到ST4)分配了用于控制喘振裕度調(diào)節(jié)閥(SLCV)的開口的控制曲線 (CLI)，該控制曲線(CLI)在這一側(cè)在與所述喘振裕度(SL)相隔的情況下限定了擴(kuò)展的運(yùn)行范圍(Ε0Α)，在該擴(kuò)展的運(yùn)行范圍(EOA)內(nèi)所述壓縮機(jī)(CO)在未出現(xiàn)喘振的情況下運(yùn)行。
8.按至少權(quán)利要求6或7所述的方法，其中所述控制曲線(CLI)和/或所述調(diào)節(jié)曲線(CL)可以作為體積流量(V )或無(wú)量綱的當(dāng)量與壓力系數(shù)(Ψ )或者和壓力相關(guān)的當(dāng)量之間的關(guān)聯(lián)的應(yīng)用來(lái)示出，并且所述調(diào)節(jié)曲線(CL)和/或控制曲線(CLI)可以通過相對(duì)于所述喘振裕度(SL)的間距，通過所述體積流量(爹)或者無(wú)量綱的當(dāng)量與所述喘振裕度(SL)的相應(yīng)的數(shù)值之間的大于1的比例來(lái)分配，或者確定了所測(cè)量的壓力系數(shù)(Ψ )或者和壓力相關(guān)的當(dāng)量與所述喘振裕度(SL)的相應(yīng)的數(shù)值之間的小于1的比例。
9.按權(quán)利要求8所述的方法，其中所述調(diào)節(jié)曲線(RL)或者控制曲線(CLI)通過所述比例來(lái)確定，該比例得出較大的運(yùn)行范圍。
10.按前述權(quán)利要求6、7、8中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述壓縮機(jī)(CO)的校正過程包括以下步驟1)逼近(Anfahren)喘振裕度(SL)，2)測(cè)量運(yùn)行參數(shù)，借助于所述運(yùn)行參數(shù)可以明確地確定所述喘振裕度(SL)，3)求得標(biāo)準(zhǔn)化的特性因數(shù)，所述特性因數(shù)與每個(gè)單個(gè)的運(yùn)行參數(shù)之間不再有依賴關(guān)系并且被分配給所述喘振裕度，4)將求得的特征值保存在第一分析模塊(EVl)中。
11.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中在所述第一分析模塊(EVl)中保存了標(biāo)準(zhǔn)化的喘振裕度(SL)，該喘振裕度(SL)如此得到標(biāo)準(zhǔn)化，從而與運(yùn)行變化的影響量之間不存在依賴關(guān)系。
12.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中用于每個(gè)單個(gè)的級(jí)別(STl到ST4)的喘振裕度(SL)作為壓力系數(shù)(Ψ )和/或流量系數(shù)(Φ )或者標(biāo)準(zhǔn)化的流量系數(shù)(Φ標(biāo)準(zhǔn))保存在內(nèi)部的存儲(chǔ)器中。
13.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中至少一個(gè)或者多個(gè)級(jí)別(STl到ST4)具有能夠調(diào)節(jié)的進(jìn)口導(dǎo)向裝置(IGV1、IGV3)， 測(cè)量所述進(jìn)口導(dǎo)向裝置(IGV1、IGV2)的迎角(α )并且在所述內(nèi)部的存儲(chǔ)器中依賴于所述迎角(α )保存所述喘振裕度(SL)。
14.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中-在第一步驟中測(cè)量轉(zhuǎn)速(N)和/或進(jìn)口導(dǎo)向裝置(IGV1、IGV3)的迎角(α )，-在第二步驟中作為至少一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的特征參量求得用于每級(jí)(STl到ST4)的喘振裕度(SL)，所述喘振裕度在不依賴于進(jìn)口壓力(PI)和/或進(jìn)口溫度(Tl)和/或體積流量(V.) 和/或質(zhì)量流量(Μ.)和/或縱向流量(N.)的情況下從內(nèi)部的存儲(chǔ)器中調(diào)出，-在第三步驟中測(cè)量進(jìn)口壓力(PI)和/或進(jìn)口溫度(Tl)和/或體積流量(V.)和/或質(zhì)量流量(Μ.)和/或流量(N.)，-在第四步驟中根據(jù)第二步驟的對(duì)于工作點(diǎn)的測(cè)量來(lái)求得用于每級(jí)(STl到ST4)的喘振裕度(SL)以及每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的特征參量并且，-在第五步驟中所述喘振裕度(SL)從所述用于每級(jí)(STl到ST4)的特征參量中求得， 該喘振裕度提供最大的運(yùn)行范圍并且，-在第六步驟中喘振裕度調(diào)節(jié)器(SLC)將所述級(jí)別(STl到ST4)的喘振裕度(SL)確定為標(biāo)準(zhǔn)，該喘振裕度距離當(dāng)前的工作點(diǎn)最近。
15.按前述權(quán)利要求中至少一項(xiàng)所述的方法，其中設(shè)置了第四分析模塊(EV4)，該第四分析模塊(EV4)分析測(cè)量值的波動(dòng)寬度 (vario)并且作為分析結(jié)果求得安全系數(shù)，當(dāng)所述測(cè)量的波動(dòng)寬度增加時(shí)，該安全系數(shù)擴(kuò)大了用于所述喘振裕度調(diào)節(jié)閥(SLCV)的調(diào)節(jié)曲線(CL)的相對(duì)于喘振裕度(SL)的間距。
16.多級(jí)的壓縮機(jī)，其具有用于在運(yùn)行過程中用檢測(cè)第一測(cè)量參量的測(cè)量裝置來(lái)對(duì)達(dá)到喘振裕度或者確定的相對(duì)于喘振裕度(SL)的間距進(jìn)行監(jiān)控的分析模塊，該分析模塊如此構(gòu)造，使得其將所述第一測(cè)量參量與基準(zhǔn)參量進(jìn)行比較，所述基準(zhǔn)參量表征達(dá)到所述喘振裕度或者確定的相對(duì)于所述喘振裕度(SL)的間距，其特征在于，所述分析模塊如此構(gòu)造，從而a)在所述壓縮機(jī)(CO)的每級(jí)(STl到ST4)的進(jìn)口處測(cè)量所述第一測(cè)量參量，b)設(shè)置了至少一個(gè)分析模塊，該分析模塊在達(dá)到所述喘振裕度或者確定的相對(duì)于喘振裕度的間距方面單獨(dú)地對(duì)每個(gè)級(jí)進(jìn)行監(jiān)控，方法是將對(duì)于所述級(jí)來(lái)說所獨(dú)有的基準(zhǔn)參量與所述級(jí)所獨(dú)有的測(cè)量參量進(jìn)行比較，c)設(shè)置了變量，該變量具有至少一個(gè)用于所述喘振的狀態(tài)的第一分配值并且在達(dá)到所述喘振裕度(SL)或者確定的相對(duì)于所述喘振裕度(SL)的間距時(shí)給該變量分配所述第一分配值。
17.按權(quán)利要求15所述的多級(jí)的壓縮機(jī)，其中構(gòu)造所述壓縮機(jī)用于按權(quán)利要求1-14中任一項(xiàng)所述的方法的實(shí)施。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種用于運(yùn)行對(duì)喘振裕度(SL)進(jìn)行監(jiān)控的多級(jí)的壓縮機(jī)(CO)的方法，其中將至少一個(gè)在運(yùn)行過程中測(cè)量的第一測(cè)量參量與基準(zhǔn)參量進(jìn)行比較，該基準(zhǔn)參量表征達(dá)到所述喘振裕度(SL)或者工作點(diǎn)(OP1、OP2)的相對(duì)于點(diǎn)極限(SL)的確定的間距。此外，本發(fā)明涉及一種多級(jí)的壓縮機(jī)。為了在沒有危及安全性的情況下擴(kuò)大運(yùn)行范圍，在此建議，對(duì)喘振現(xiàn)象的出現(xiàn)單個(gè)地對(duì)每級(jí)(ST1到ST4)進(jìn)行監(jiān)控。
文檔編號(hào)F04D27/00GK102224346SQ200980146852
公開日2011年10月19日 申請(qǐng)日期2009年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月24日
發(fā)明者溫克斯 G. 申請(qǐng)人:西門子公司