诊断和控制旋转机械中旋转失速和喘振制造技术

技术编号:844234 阅读:204 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术提供了一种用于通过在一个比较步骤指示机器接近失稳条件时监测动态轴进动诊断和纠正旋转机器20中旋转失速和喘振的方法和装置。也提供了轴向振动监测装置26,用于监测并且把机器的动态轴向振动与一个标准比较,和在机器接近失稳条件时改变轴向振动。此外,本发明专利技术测量机器的复动态劲度,计算直接动态劲度和正交动态劲度,并通过监测直接动态劲度和正交动态劲度分量中的落差,用作失稳警告装置。一个改变旋转失速和/或喘振的实施例是利用一个受控活动伺服轴承40。(*该技术在2019年保护过期,可自由使用*)

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及压缩机或泵之类的具有旋转级的机械,更具体地讲,涉及遭受称为旋转失速和喘振的操作异常的机械,以及出自转子动态观点的诊断和控制这种失速和喘振的发生的方法和装置。
技术介绍
旋转失速和喘振是可能在压缩机之类的旋转机械中导致出于多种原因的危险的机械损坏的重要机械现象。首先,流动线路衰减产生的转子振动可能损坏级间迷宫式密封。此外,逆流可能在叶轮叶片入口造成温度连续升高(和对应的出口压头降低),导致喘振循环。压缩机的吸入和排放端之间的压力变化也可能造成轴向推力的迅速改变,因而导致止推轴承的损坏。另外,可能发生负载和速度的突然变化,因而对叶轮以及内部压缩和驱动组件造成有害影响。此前,一直将旋转失速和喘振看成是空气动力学问题,并在空气动力学方面对旋转失速和喘振进行了广泛的研究。研究导致了以下通用工业定义局部失速,级失速,失速区,喘振和旋转失速。局部失速是在叶轮或扩散器中的气流分离或逆流。级失速是在局部失速增大到一系列离心叶轮(和相关的入口和排放静止组件)中的一个在其流动横截面的一部分中经历逆流的点时。整体流动仍然是向前的加压方向。失速区是离心压缩机中遭受流量扰动和表现出失速征兆的叶轮或扩散器的任何横截面。喘振定义为周期性的流量振荡或压力摆动。如果这些振荡包括逆流,那么它是深度喘振。气流速度不足以适当地充满相邻导流叶片之间的空间。喘振沿轴向传播。旋转失速也叫作传播失速,是由覆盖数个叶片和流道的大失速区构成的。旋转失速以转子速度的几分之一沿圆周传播。失速区数量和传播速度变化很大。此前,一直是通过监测和经过阀门改变出口压力比和/或入口压力比改变压缩机内压力流来解决旋转失速和喘振现象。此外,一直使用压力和温度的监测作为检测失速的标记。另外,对压缩机桨叶和叶片以及自转状态转子的几何形状进行机械结构上的改变。因此,尽管在空气动力学方面对旋转失速现象进行的广泛的研究,但很少有人注意这种现象的转子动态含义。因此,需要从振动诊断和转子动态角度更好地理解离心压缩机中的旋转失速。此外,需要有一种能够提供对问题的不仅仅是有关旋转失速和喘振条件的空气动力学结果的振动诊断和转子动态解决的装置和方法。以下的现有技术反映了申请人所知的现有技术状态,并且包括在这里以尽到公开本申请人所了解的有关现有技术的责任。但是按照规定,这些参考没有一个能单独地讲授本专利技术,并且在以任何可以想象的组合考虑时,也不能提供与下面更为详细的说明中公开的,特别是权利要求所指出的本专利技术的显而易见的关系。本专利技术在多个地方与现有技术不同。本专利技术与已知现有技术的最显著差别之一是本专利技术从振动诊断和转子动态观点处理旋转机械中的旋转失速和喘振。此外,本专利技术是一种监测称为旋转失速和喘振的操作异常的机械震动,和预测并控制这种失速和喘振发生的主动系统。作为这种主动干预的结果,在造成机械损坏之前改变这种旋转失速和喘振议程的发生。在一个优选形式中,本专利技术使用了至少一对操作地耦合于旋转机器和一个处理装置的正交涡流位移传感器。传感器感测机器的旋转轴的原始动态横向振动,并向处理装置输出电信号。处理装置把电信号转换成,例如,轨道曲线图,以确定转子振动标记。然后将该标记与一个标准或范例比较,并且在机械接近比较步骤指出的失速条件时,改变轴的进动。最好通过一个轴承喷口注入流体引入流体力与旋转轴共同工作而改变轴的进动。此外,可以将至少一个涡流位移传感器操作地耦合到机器和处理装置,用于测量,例如,机器的止推环的轴向振动的。然后,可以把这个测量值与一个标准或范例比较,并且当比较步骤指出机器接近旋转失速或喘振条件时,可以改变轴的轴向偏移。另外,本专利技术提供了一种用于确定机器的复动态劲度的方法和装置,复动态劲度包括一个直接动态劲度分量和一个正交动态劲度分量。然后,可以把这两个分量用作失速警告装置,并且也可以用于诊断和纠正转子动态失稳效应。更具体地讲,可以监测直接动态劲度分量,并与一个相关于旋转失速的标准或范例比较。例如,可以监测正交动态劲度,以观测指示旋转失速的落差。此外,可以监测直接和正交动态劲度分量,以检测两个分量的零交叉点的重合性,用于诊断由于失速和喘振条件造成的失稳效应。通过下面的对本专利技术的目的的讨论可以显示出本专利技术的工业应用性。因此,本专利技术的一个主要目的是要提供一种用于在旋转机械中诊断和纠正旋转失速和喘振的新的和有用的方法和装置。本专利技术的进一步的目的是要提供一种上述特征的方法和装置,其确定机械的直接动态劲度分量以开发出一种旋转失速预报器。本专利技术的另一个目地是要提供一种上述特征的方法和装置,其确定机械的复动态劲度,以开发出一种旋转失速和喘振预报器。本专利技术的再一个目的是要提供一种上述特征的方法和装置,其利用来自一个振动监测装置的信号以控制旋转失速。本专利技术的再一个目的是要提供一种上述特征的方法和装置,其利用来自一个振动监测装置的信号以控制喘振。本专利技术的再一个目的是要提供一种上述特征的方法和装置,其利用来自一个振动监测装置的信号,以提供即时振动抑制,防止转子和/或密封系统损坏。本专利技术的再一个目的是要提供一种快速动作控制系统,该系统通过特别监测一个压缩机轴的机械震动(轴偏移),并利用监测的信号提供直接机械动作,以在机械接近失速或失稳条件时改变轴的偏移。本专利技术的再一个目的是要提供一种控制系统,该系统监测转子动态异常,以替代地或附加地提供一个控制信号,利用该控制信号提供对于压缩机的驱动速度或吸入/排放压力之类的旋转机械变量的改正动作。从第一优点看,本专利技术的一个目的是要提供一种在一个具有一定流体通量的轴承支撑的旋转机器中避免失速的诊断和改正方法,该方法包括步骤监测机器绕其旋转的轴的偏移;将该偏移与一种标准比较,并当比较步骤指出机器接近失速时改变轴的偏移。从第二优点看,本专利技术的一个目的是要提供一种用于调谐旋转机器以预防失速的方法,该方法包括步骤在机器中诱发失速,以确定该机器的失速特性;记录至少导致失速条件的失速特性;对照记录的失速特性监测该机器,并在下一个失速开始前改正机器参数。从第三优点看,本专利技术的一个目的是要提供一种失速预防装置,该装置包括以下部分的组合一个具有一个轴的旋转机器;操作地耦合于旋转机器的监测装置;一个操作地耦合于机器用于改变机器参数的装置,和插在监测装置和改变机器参数的装置之间以便在接收到预失速条件指示时启动改变机器参数装置的处理装置。从第四优点看,本专利技术的一个目的是要提供一种用于在旋转机器中诊断和控制旋转失速的装置,该装置包括以下部分的组合用于感测有关轴进动的原始动态机器振动信号的装置;用于将信号与机器失速条件范例比较的装置;用于在比较步骤指出机器接近失速条件时改变轴进动的装置。从第五优点看,本专利技术的一个目的是要提供一种在一个具有一定流体通量的轴承支撑旋转机器中防止失速的诊断和改正方法,该方法包括步骤监测机器绕其旋转的轴的偏移;计算机器的直接动态劲度分量;作为直接动态劲度分量中的落差的函数,改变轴的偏移。在结合附图考虑下面的详细说明时,可以使这些和其它目的更为清楚。 附图说明图1是根据本专利技术的一种防止失速的方法的总体方框图;图2是根据本专利技术的一种防止失稳效应的方法的总体方框图;图3是根据本专利技术的一种防止失速的方法的总体方框图;图4是根据本专利技术的一种通过观察压力图防止失速的方法的总本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在一个具有一定流体通量的轴承支撑的旋转机器中防止失速的诊断和纠正方法,该方法包括步骤:监测一个机器绕其旋转的轴的偏移;把偏移与一种标准比较,和在比较步骤指出机器接近失速时改变轴的偏移。

【技术特征摘要】
...

【专利技术属性】
技术研发人员:唐纳德E本特利
申请(专利权)人:本特利内华达有限公司
类型:发明
国别省市:US[美国]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1
相关领域技术
  • 暂无相关专利