可调式压缩机抽气系统及方法技术方案

本发明专利技术涉及一种通过分段式环形抽气狭缝将空气抽送至离心式压缩机的叶轮入口区或从所述叶轮入口区抽出的可调式抽气装置及方法。连接到固定式进气口机壳上的环形支承件支承下游环形罩盖分段和上游环形罩盖分段，使得下游罩盖分段的下游端不受约束。罩盖分段之间间隔开的距离限定一环形抽气狭缝，所述环形抽气狭缝被桥式构件分段。罩盖分段与环形支承件之间的连接件构造成使得环形抽气狭缝的间隔开的距离可调。环形支承件和固定式进气口机壳之间的连接件构造成使得下游罩盖分段和叶轮之间的运行间隙可独立于抽气狭缝的宽度进行调节。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及离心式压缩机，更具体地说，涉及利用叶轮入口区中的抽 气装置来调节和稳定某些工作参数的高性能离心式压缩机。本专利技术还涉及 使用这种高性能离心式压缩机的燃气轮机动力设备。
技术介绍
离心式压缩机在各种系统中应用，以便提供高压空气，所述高压空气 然后通常被导向例如燃气轮机动力设备中的燃烧室。这些压缩机在运行期 间，尤其是在叶轮加速和减速期间常常经历流动不稳定性。这些不稳定性 一般由全速运行期间在叶轮入口区中空气短缺或者在部分速度运行期间空气剩余引起。称为阻塞(choke)状况的空气短缺通常由叶轮快速加速、使 得增加的压缩机泵送能力超过系统进气能力而引起。称为喘振状况的空气 剩余通常由叶轮快速减速、导致压缩机泵送能力降低而引起。早先的系统 把空气抽送到叶轮入口区以及将空气从所述叶轮入口区抽出，以便限制这 种不稳定性。例如，授予Chapman等人的名称为Dual Function Compressor Bleed (双功能压缩机抽气装置)的美国专利No.4248566公开了 一种采用环形 压缩机罩盖的系统，所述革盖具有分段式环形狭缝，所述环形狭缝构造成 在全速运行速度下给叶轮入口区提供空气，而在部分运行速度下从叶轮入 口区去除空气。该专利显示，这种系统通过扩大喘振裕度和改善高速流动 能力提高了压缩机的工作效率。然而，这种设计的一个缺点是，抽气狭缝 的宽度在生产压缩机之后是固定的。此外，环形罩盖不能在平行于压缩机 轴线的方向上调节以便调整叶轮和罩盖之间的运行间隙或调节抽气狭缝相对于叶轮的位置。而且，环形罩盖固定地安装在叶轮后缘附近的结构上。这种构型妨碍了那部分罩盖的受控形态(conformation)，从而由于叶轮 和罩盖之间的摩擦而降低了系统效率并增加了成本。授予Tremaine的名称为Single Slot Impeller Bleed (单狭缝叶轮抽 气装置)的美国专利No.6183195公开了 一种釆用两构件式环形罩盖的系 统，此处每个分段都以悬臂的方式独立被支承，以便形成连续的环形狭缝。 虽然该系统允许调节运行间隙和连续的环形狭缝宽度二者，但这些调节不 能独立进行。在Tremaine的构造中，通过调节下游分段的位置，运行间 隙和连续的环形狭缝的宽度二者同时改变。因此，为了改变运行间隙而不 改变抽气狭缝的宽度，需要两组调节。因此，这种构型增加了系统复杂性 和组装时间。而且，悬臂式安装设计要求将罩盖固定地安装到叶轮后缘附 近的结构上。需要有一种消除或至少緩解这些缺点中的 一个或多个的系统，以便允 许使用离心式压缩机的燃气轮机动力设备有效运行。
技术实现思路
本专利技术构成一种可调式抽气装置和方法，其通过允许独立调节分段式 环形抽气狭缝的宽度和叶轮与軍盖之间的运行间隙，以及提供下游罩盖分 段在叶轮出口区中的受控形态，来实现离心式压缩机的有效运行。独立调 节减少了系统复杂性和装配时间。提供下游軍盖分段的受控形态通过减少 结构应力和部件磨损而提高运行效率并降低运行成本。在一个方面，本文所公开的用于压缩机一一该压缩机具有包括叶片并 可绕一轴线旋转的叶轮、环绕叶轮的环形罩盖、和固定式进气口机壳一一 的可调式抽气装置包括构造成安装到固定式进气口机壳上的环形支承件。 该装置还包括下游环形罩盖分段，所述下游环形罩盖分段在下游环形軍盖 分段的上游端附近连接到环形支承件上，下游环形罩盖分段的下游端不受 约束。该装置还包括上游环形罩盖分段，所述上游环形軍盖分段在上游罩 盖分段的下游端处具有多个桥式构件，桥式构件安装在一凸缘上。该凸缘与环形件和下游罩盖分段连接。桥式构件将环形抽气狭缝分段。分段式环 形抽气狭缝的宽度是上游罩盖分段的下游端与下游罩盖分段的上游端之间 沿轴向方向间隔开的距离。可调式抽气装置的部件之间的连接件构造成使 得分段式环形抽气狭缝的宽度可调。在另一方面，用于将空气抽送至叶轮入口区或将空气从叶轮入口区抽出的方法包括将环形罩盖构造成两个分开的环形分段，即上游罩盖分段 和下游罩盖分段；提供连接于固定式进气口机壳和下游軍盖分段的上游端 的环形支承件；通过环形支承件支承上游罩盖分段的下游端，所述上游軍 盖分段的下游端与下游軍盖分段的上游端间隔开，以便提供分段式环形抽 气狭缝；以及，调节抽气狭缝的宽度，以便在压缩机运行期间提供希望的 抽气流量。根据运行状况，将空气抽送至叶轮入口区或从叶轮入口区抽出。 包括在说明书中并构成说明书的 一部分的附图举例说明所公开的可调 式抽气装置的实施例，并和说明书一起用来阐明所述装置和方法的原理。附图说明图1是包括按照本专利技术的可调式抽气装置的离心式压缩机的示意性侧 剖视图；图2是图1的实施例中桥式构件、上游和下游环形罩盖分段、以及环 形支承件的详细的立体图；图3是图1实施例中固定式进气口机壳的示意性详细侧剖视图；和图4是图1实施例中固定式进气口机壳在环形内腔/空腔和大气之间包 括管道的变型的示意性详细侧剖视图。应该理解，上面的概要说明和下面的详细说明仅仅是示例性的和说明 性的，并且不限制如权利要求所述的本专利技术的范围。包括在说明书中并构成该说明书 一部分的附图示出本专利技术的几个实施 例，并和说明书一起用来阐明本专利技术的原理。具体实施方式参见图1，图1示出总体用附图标记10表示的离心式压缩机。压缩机 10包括具有多个叶轮片22a和22b、总体用附图标记20表示的压缩机叶 轮和总体用附图标记14表示的环形罩盖，叶轮20和罩盖14 一起限定叶轮 入口区24和叶轮出口区26。叶轮20可绕压缩机轴线28旋转，所述轴线 28限定轴向方向和径向方向。此外，压缩机IO包括压缩机机壳进气口区 30和固定式进气口机壳40，固定式进气口机壳40的一部分形成机壳入口 44。进入压缩枳4^壳进气口区30的空气沿流动箭头32a和32b的方向向 下游流动，并沿基本上与压缩机轴线28平行的轴向方向进入叶轮入口区 24。当被叶轮片22加速时，空气进一步沿流动箭头34a和34b的方向向 下游流动至叶轮出口区26，并沿基本上与压缩4几轴线28相切的径向方向 流出。按照本专利技术的一个方面，如本文所实施和概括说明的，可调式抽气装 置包括一环形支承件，所述环形支承件构造成用于安装到固定式进气口机 壳上。在图l所示的实施例中，环形支承件50通过连接件56连接到固定 式进气口机壳40上，所述连接件56包括螺栓52。本领域技术人员应该理 解，对于本专利技术，可以使用其它安装构型。另外按照本专利技术的第一方面，如本文所实施和概括说明的，可调式抽 气装置包括下游环形軍盖分段60，所述下游罩盖分段60连接到靠近下游 罩盖分段60的上游端62的环形支承件50上，因此下游罩盖分段60的下 游端64在压缩机10的运行期间不受约束。允许下游端64不受约束地运行 具有明显优于现有技术的优点。这种构造使得能够实现下游罩盖分段60、 更具体地为下游端64的热和弹性形态，由此防止和/或显著限制叶轮片22 和下游罩盖分段60之间的摩擦。因此减小了可能的部件磨损和结构应力， 同时导致系统效率的提高和运行成本的降低。另外按照本专利技术的第一方面，如本文所实施和概括说明的，可调式抽 气装置包括上游环形罩盖分段70,在上游軍盖分段70的下游端72处具有多个桥式构件76。桥式构件7本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种可调式抽气装置，用于将空气抽送到离心式压缩机的叶轮入口区或将空气从离心式压缩机的叶轮入口区抽出，所述压缩机包括可绕一轴线旋转并具有多个叶片的压缩机叶轮、环绕叶轮的环形罩盖和固定式进气口机壳，所述环形罩盖、叶轮和叶片限定穿过压缩机的流动路径，所述装置包括：　构造成用于安装到固定式进气口机壳上的环形支承件；　下游环形罩盖分段，所述下游环形罩盖分段通过靠近下游环形罩盖分段的上游端的多个第一连接件连接到环形支承件上，下游罩盖分段的下游端不受约束；和　上游环形罩盖 分段，所述上游环形罩盖分段在上游罩盖分段的下游端处具有多个桥式构件，桥式构件安装在一凸缘上，所述凸缘通过所述多个第一连接件连接到环形件和下游罩盖分段上，　其中，每个第一连接件都构造成沿轴向方向将上游罩盖分段的下游端与下游罩盖分段的上游 端间隔开一定距离，间隔开的距离包括分段式环形抽气狭缝的宽度，所述分段式环形抽气狭缝用于经过桥式构件把空气抽送到叶轮入口区或从所述叶轮入口区抽出，并且　其中，每个第一连接件还构造成提供可调的间隔开的距离。

【技术特征摘要】
US 2008-3-12 12/073,9821. 一种可调式抽气装置，用于将空气抽送到离心式压缩机的叶轮入口区或将空气从离心式压缩机的叶轮入口区抽出，所述压缩机包括可绕一轴线旋转并具有多个叶片的压缩机叶轮、环绕叶轮的环形罩盖和固定式进气口机壳，所述环形罩盖、叶轮和叶片限定穿过压缩机的流动路径，所述装置包括构造成用于安装到固定式进气口机壳上的环形支承件；下游环形罩盖分段，所述下游环形罩盖分段通过靠近下游环形罩盖分段的上游端的多个第一连接件连接到环形支承件上，下游罩盖分段的下游端不受约束；和上游环形罩盖分段，所述上游环形罩盖分段在上游罩盖分段的下游端处具有多个桥式构件，桥式构件安装在一凸缘上，所述凸缘通过所述多个第一连接件连接到环形件和下游罩盖分段上，其中，每个第一连接件都构造成沿轴向方向将上游罩盖分段的下游端与下游罩盖分段的上游端间隔开一定距离，间隔开的距离包括分段式环形抽气狭缝的宽度，所述分段式环形抽气狭缝用于经过桥式构件把空气抽送到叶轮入口区或从所述叶轮入口区抽出，并且其中，每个第一连接件还构造成提供可调的间隔开的距离。2. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，桥式构件固定地连接于凸缘和上游罩盖分段。3. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，环形支承件通过多个第二 连接件安装到固定式进气口机壳上，所述多个第二连接件构造成提供包括 环形支承件以及所连接的上游和下游軍盖分段的组件相对于叶轮的可调轴 向位置，分段式环形抽气狭缝的宽度和组件的可调轴向位置可相互独立地调节。4. 如权利要求l所述的装置，其特征在于，固定式进气口机壳、上游 罩盖分段和环形支承件形成环形内腔，通过分段式环形抽气狭缝离开或进入叶轮入口区的抽吸空气分别通过进气口机壳中的 一个或多个开口离开或 进入所述内腔。5. ...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿特阿内玛，
申请(专利权)人：阿特阿内玛，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]