描述了一种用于在包括压缩机的系统中提供抗喘振控制的方法，该压缩机具有至少上游压缩机级(51)、下游压缩机级(52)和侧流(59)，该侧流将流带入上游压缩机级与下游压缩机级之间的流动通路中。该方法提供了使用上游压缩机级的无量纲性能图估计由上游压缩机级(51)输送的流的温度，且还基于由下游压缩机级输送的流的质量流和流温度以及侧流的质量流和流温度估计进入下游压缩机级(52)的流的温度。该方法还提供了基于进入下游压缩机级的流的温度执行下游压缩机级(52)的抗喘振控制。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】【专利说明】用于具有侧流的涡轮压缩机的抗喘振控制的方法及系统 说明书 本专利技术的领域 本公开内容涉及压缩机系统，并且更具体地涉及包括用于处理气流的轴流式和/或离 心式压缩机的涡轮压缩机系统。本公开内容的主题特别地关于用于控制压缩机布置以用于 防止或减少喘振现象和其它非期望操作状态的方法及系统。 相关抟术的描沐 涡轮压缩机是用于提高工作气流的压力的吸收功的涡轮机。工作流体的压力通过转子 的旋转将动能添加到连续的工作流体流来升高，该转子支承一个或多个叶轮和/或成圆形 布置的一组或多组叶片。涡轮压缩机经常用于天然气的管线输送中，例如，在油气应用、制 冷系统、燃气涡轮和其它应用中，将气体从生产地点移动至用户位置。 穿过涡轮压缩机的流体流可由各种状态影响，导致非稳定的操作，这可导致涡轮 机的严重破坏。 当流过压缩机的工作流体的压力增大到超过最大允许的输出压力和/或如果流 率下降超过最低限度时，压缩机喘振发生。 大体上，当压缩机不可将足够的能量增添至工作流体以便克服系统阻力（即，越 过系统的压头下降，导致快速流和排出压力减小的情形）时，喘振现象发生。喘振可伴随着 高振动、温度升高和压缩机轴的轴承上的轴向推力的快速变化。这些现象可严重地损坏压 缩机并且还损坏连接至压缩机的系统的构件，例如阀和管路。为了防止喘振现象的出现，已 经开发出控制系统且目前用于涡轮压缩机设备。 图1示出了示意性的系统1，其包括由原动机5(例如，电动机、燃气涡轮或蒸汽涡 轮等）驱动旋转的涡轮压缩机3。参考标号7表示吸入管线，工作流体从此处进给至涡轮压 缩机3的吸入侧或入口侧。参考标号9表示输送管路，压缩的流体经由其从压缩机3的排 出侧输送。 图2示意性地示出了压缩机性能图，通常是轴流式压缩机的压缩机性能图。性能 图示出了沿竖轴的压力比以及在横轴上记录的入口体积流。入口流由字母Q表示。取决于 压缩机的操作状态，例如，旋转速度（rpm)，可在性能图中记录多个期望的性能曲线。各个 曲线可对应于不同的压缩机转速。因此，对于给定的压缩机设置，可在性能图上记录性能曲 线族。可对于涡轮压缩机的不同设置或操作条件绘制类似的曲线族，例如，对于涡轮压缩机 可设有的可动入口引导静叶（IGV)的不同位置。各个性能曲线终止于喘振点处，即，压力比 和穿过压缩机的气流达到某个值的点，超过其将产生喘振现象。线SLL为所谓的喘振极限 线，其由在性能图上记录的各个性能曲线的喘振点形成。SLL将性能图分成两个区域：稳定 操作区域和喘振区域。稳定操作区域位于SLL的下方和右手侧。涡轮压缩机的操作点应当 保持在性能图的稳定操作区域中以防止喘振现象发生。 由于喘振现象可导致涡轮机和连接的机械构件的严重损坏，为了安全地操作系 统，标为SCL的喘振控制线在图上绘出。SCL在稳定操作区域中大致平行于喘振极限线SLL 延伸。SCL表示涡轮压缩机的操作的极限，超过该极限，压缩机将不会操作以避免喘振现象 的风险。已知的压缩机系统由喘振控制装置和布置组成以控制涡轮压缩机，使得其在性能 图的右侧上持续地操作，即，在喘振控制线SCL下方。 在图1的图示中，控制单元11连接到围绕涡轮压缩机的各种工具上以确定涡轮机 的操作状态且提供抗喘振控制以用于防止喘振现象出现。 更具体而言，在图1的示例性实施例中，控制单元11连接到流测量装置，其也称为 流元件13,并设计和构造成确定涡轮压缩机3的入口体积流率。入口侧的温度传感器提供 了温度值Ts，且压力传感器提供了输送压力值Pd和吸入压力值Ps，或直接提供压缩比Pd/ Ps0 基于输入数据，控制单元11能够确定涡轮压缩机3的每个操作时刻的入口体积流 率和压力比。这两个参数限定了图2的压缩机性能图上的操作点。可提供压缩机的旋转速 度N(rpm)作为额外参数，以便可选择正确的操作曲线来确定性能图中的压缩机操作点的 实际位置。如果操作点接近喘振控制线SCL，则喘振控制系统作用在抗喘振旁通阀15上。 阀15布置在连接压缩机3的输送侧和吸入侧的旁通管线17上。由涡轮压缩机3输送的工 作流体的一部分可再循环穿过抗喘振阀15 (如果需要），以防止喘振现象。当输送压力增大 使得操作点达到喘振控制线SCL时，抗喘振控制布置打开抗喘振旁通阀15,以便穿过压缩 机的流率可增大且输送压力可减小。 在再循环穿过喘振阀15之前，工作流体可在换热器19中冷却。 图3示出了包括侧流的压缩机布置。压缩机3包括第一压缩机级3A和第二压缩 机级3B。侧流20输送气流，该气流添加到由第一压缩机级3A输送到第二压缩机级3B的流 中。马达5驱动这两个压缩机级旋转。流元件13和转换器FTl设在压缩机3的吸入侧处， 以确定体积流率。温度转换器Tls和压力转换器Pls测量压缩机的吸入侧处的气体温度和 压力。类似的转换器FTss、T SS和Pss确定侧流的体积流率、温度和压力。压力转换器Pd2 确定压缩机的输送压力。为了执行第二压缩机级3B的抗喘振控制，由于没有转换器可布置 在机器内以直接地测量吸入侧温度，必须基于由上述转换器进行的测量来估计其吸入侧处 的温度状态。 提供了具有抗喘振旁通阀15的抗喘振旁通管线17。抗喘振阀在压缩机的操作点 接近喘振极限线时打开。 用于估计具有侧流的涡轮压缩机中的第二压缩机级或随后的压缩机级的吸入侧 温度的方法在US 6503048中公开，其通过引用并入本文中。 用于估计下游压缩机级的吸入侧温度的已知方法基于较大的简化，这导致了压缩 机的操作点的相当不准的估计。这继而又导致涡轮压缩机的低效率。 本专利技术的概要 本文公开的主题关于一种用于提供压缩机系统的抗喘振控制的改进方法，该压缩机系 统具有至少上游压缩机级、下游压缩机级和侧流，侧流将流带入上游压缩机级与下游压缩 机级之间的流动通路中。该方法包括以下步骤：使用上游压缩机级的无量纲性能图来估计 由上游压缩机级输送的流的温度。基于估计的输送温度，进一步的步骤为：基于由下游压缩 机级输送的流的质量流和流温度以及侧流的质量流和流温度来执行估计进入下游压缩机 级的流的温度。然后可基于进入下游压缩机级的流的温度来执行下游压缩机级的抗喘振控 制。 特征和实施例在这里的下文中公开，且在所附权利要求中进一步阐明，权利要求 形成了本描述的组成部分。以上简要描述阐明了本专利技术的各种实施例的特征，以便可更好 地理解随后的详细描述，且以便可更好地认识到对本领域带来的贡献。当然，存在本专利技术的 其它特征，其将在下文描述且在所附权利要求中阐明。在这个方面中，在详细地说明本专利技术 的若干实施例之前，可以理解的是，本专利技术的各种实施例在其应用上不限于构造的细节和 以下描述中阐明或附图中示出的构件的布置。本专利技术能够有其它实施例且能够以各种方式 实施和执行。另外，应当理解的是，本文使用的术语和用语为了描述的目的，且不应当认作 是限制。 因此，本领域的技术人员将认识到本公开内容所基于的概念可容易地用作设计用 于执行本专利技术的若干用途的其它结构、方法和/或系统的基础。因此，重要的是，权利要求 被认作包括这样的等同构造，只要它们未脱离本专利技术的精神和范围。【附图说明】 本专利技术的公开实施例和其许多附带优点的更完整地认识可容易获得，因为该公开 实施例在结合附图考虑时通过参照以下详细描述会本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于提供压缩机系统的抗喘振控制的方法，所述压缩机系统具有至少上游压缩机级、下游压缩机级和侧流，所述侧流将流带入所述上游压缩机级与所述下游压缩机级之间的流动通路中，所述方法包括：使用所述上游压缩机级的无量纲性能图估计由所述上游压缩机级输送的流的温度，基于由所述下游压缩机级输送的流的质量流和流温度以及所述侧流的质量流和流温度估计进入所述下游压缩机级的流的温度；基于进入所述下游压缩机级的流的温度执行所述下游压缩机级的抗喘振控制。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...
【专利技术属性】
技术研发人员：D加勒奧蒂，A佩拉戈蒂，G吉奧瓦尼，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内股份有限公司，
类型：发明
国别省市：意大利;IT
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