[发明专利]拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置和方法及离心压缩机

权利要求书

1.一种拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：包括多个高频响的动态压力传感器、一高频响的动态应变仪、一信号调理设备、一信号处理DSP模块以及气流喷射装置；

所述多个动态压力传感器周向均布在无叶空间内；

所述动态应变仪固定设置于叶轮进口附近的轮盖上，采集压缩机运行时的动态信号；

所述信号调理设备的输入端分别与高频响动态压力传感器、动态应变仪电性连接；信号调理设备的输出端连接所述DSP模块的输入端，DSP模块计算给定时间段内数据点的平均值、方差以及进行FFT分析；

DSP模块的输出端通过信号传输线连接控制器，控制器连接气流喷射装置；

所述气流喷射装置包括两组喷嘴，第一组喷嘴设置于叶轮进口，第二组喷嘴设置于有叶扩压器的进口，每组喷嘴的数目至少为八个；所述喷嘴的出口截面与叶轮轮盖平齐；喷嘴所喷射的气体流向与压缩机叶轮的旋转方向相反。

2.根据权利要求1所述的拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：在无外部气源可用时，所述叶轮喉部设置有第一组引气管，第一组引气管设置于叶轮喉部的周向中间位置；所述有叶扩压器的喉部设置有第二组引气管，第二组引气管设置于有叶扩压器喉部的周向中间位置，每组引气管的数目与对应位置的喷嘴数目相同。

3.根据权利要求2所述的拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：所述第一组喷嘴与第一组引气管相互连接，所述第一组喷嘴与第一组引气管之间设置有气体喷射控制阀；所述第二组喷嘴与第二组引气管相互连接，所述第二组喷嘴与第二组引气管之间设置有气体喷射控制阀；所述气体喷射控制阀分别通过伺服电机进行控制。

4.根据权利要求1所述的拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：在有外部气源可用时，所述每个喷嘴分别连接一气体喷射控制阀；多个气体喷射控制阀均设置于一环形气体缓冲管道上，环形气体缓冲管道的入口通过气体输送阀连接外部气源，所述喷嘴由外部气源实现供气；所述气体喷射控制阀通过伺服电机进行控制。

5.根据权利要求1或2或3所述的拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：所述喷嘴的内部流道为轴向，喷嘴的出口流道由轴向过渡到径向，使得喷嘴的出口截面与叶轮轮盖平齐；内部流道的直径大于出口流道的直径，形成渐缩形流道。

6.根据权利要求5所述的拓宽离心压缩机稳定运行区域的装置，其特征在于：所述喷嘴的出口截面尺寸根据喷嘴的出口流速而定。

7.一种拓宽离心压缩机稳定运行区域的方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，将多个动态压力传感器周向均布在无叶空间内；将一动态应变仪固定设置于叶轮进口附近的轮盖上；将动态压力传感器、动态应变仪与信号调理设备的输入端连接，信号调理设备的输出端连接DSP模块的输入端；DSP模块的输出端通过信号传输线连接控制器，控制器连接气流喷射装置；将气流喷射装置的喷嘴分别设置于叶轮进口和有叶扩压器的进口；

第二步，开启压缩机，动态压力传感器、动态应变仪从叶轮进口以及无叶空间实时采集信号，并将信号传送至信号调理设备；

第三步，信号调理设备对信号进行放大、滤波以及A/D模数转换，并将信号传送至DSP模块；

第四步，DSP模块对信号进行处理，将该信号与预先设定的喘振报警值相比较，若不符合预先设定的要求，则不发出控制信号，继续进行动态信号采集；若符合预先设定的要求，则根据设定的阈值，向控制器发出控制信号；

第五步，控制器接到该控制信号后，向气流喷射装置发出作动信号，并根据报警情况确定调控区域，决定待调控区域的喷嘴的动作顺序和喷嘴的阀门开度，并且使喷嘴所喷射的气体流向与压缩机叶轮的旋转方向相反，从而实现扩稳。