改善包括可变扩散器叶片的压缩机装置的性能的系统和方法
【技术领域】
[0001]在本文中公开的主题涉及压缩机装置(例如，离心压缩机)，并且具体而言涉及用于压缩机装置的扩散器或扩散器叶片。
【背景技术】
[0002]压缩机装置(例如离心压缩机)使用扩散器组件，来通过降低穿过膨胀体积区域的工作流体的速度来将工作流体的动能转换成静压。扩散器组件的实例利用为绕叶轮的圆周布置的数个扩散器叶片。扩散器叶片的设计(例如，形状和尺寸)，与扩散器叶片的前缘和后缘相对于工作流体流的定向结合，通常确定扩散器叶片如何固定在扩散器组件内。
[0003]为了为设计添加进一步的改善和灵活性，扩散器组件的一些实例包括可变扩散器叶片。这些类型的扩散器叶片可移动以改变前缘和后缘的定向。该特征有助于压缩机装置的调节操作。用于可变扩散器叶片的已知设计绕轴线旋转，该轴线处于扩散器叶片的下半部中，即，比后缘更接近前缘。
【发明内容】
[0004]本公开提出可修改可变扩散器叶片的定向，来改善压缩机装置(例如，离心压缩机)的性能的系统和方法的实施例。这些实施例形成控制反馈环路来与压缩机装置上的一个或更多个操作参数相关地控制扩散器叶片的位置。在一个实施例中，系统利用控制器来收集关于用于第一位置和第二位置中的扩散器叶片的(多个)操作参数的数据。如果当扩散器叶片在第一位置与第二位置之间移动时在操作参数中发生任何改变，那么控制器可比较数据来确定该改变。在一个实施例中，操作参数中的改变可引起控制器生成输出，以使扩散器叶片移动至第三位置。控制器可在该第三位置处收集关于(多个)操作参数的数据，并且随后，使用该数据来确定扩散器叶片的新位置对操作参数的影响。该工序可持续最优化压缩机装置的性能，例如，降低功率消耗和在用于压缩机装置的整个操作包线内实现且维持峰压缩机效率。
【附图说明】
[0005]现在简要地对附图进行参考，其中:
图1绘出了压缩机装置的实例的前视、透视图；
图2绘出了图1的压缩机装置的后视、透视图。
[0006]图3绘出了用于控制压缩机装置(例如，图1和2的压缩机装置)的操作的系统的示范实施例的示意图；
图4绘出了用于操作压缩机装置(例如，图1和2的压缩机装置)的方法的示范实施例的流程图；
图5绘出了用于在压缩机装置(例如，图1和2的压缩机装置)中使用的第一位置和第二位置中的示范扩散器叶片的顶视图；
图6绘出了在第一位置、第二位置、和第三位置中的图5的示范扩散器叶片的顶视图；
并且图7绘出了用于在系统(例如，图3的系统)中使用的控制器的实例的高水平布线图。
[0007]其中，遍及数个附图，可适用的相似的参考标号指示相同或对应的构件，其不按比例，除非另外指示。
【具体实施方式】
[0008]概括地，下面的讨论集中在控制压缩机装置(例如，离心压缩机)中的扩散器叶片的位置的系统和方法的实施例上。这些实施例提供了压缩机装置的调节操作的牢固且自动的途径。在一方面中，这些实施例可操纵扩散器叶片的位置，来降低压缩机装置的功率消耗。该特征可有助于在压缩机装置的整个操作包线内获得且维持峰效率。
[0009]图1和2绘出了压缩机装置100的实例。在图1中，压缩机装置100具有入口 102和形成出口 106的蜗壳104。驱动单元108联接至叶轮110。如在图2中最佳显示，压缩机装置100包括带有多个扩散器叶片114的扩散器组件112。蜗壳104形成围绕扩散器叶片114的内部扩散器腔。如在本文中提出的，扩散器组件112还包括促动器116，其联接至扩散器叶片114来改变扩散器叶片114的位置。
[0010]在操作期间，驱动单元108使叶轮110旋转，来将工作流体(例如，空气)吸引到入口 102中。叶轮110压缩工作流体。压缩的工作流体流入扩散器组件112中，经过扩散器叶片114，并且穿过蜗壳104的剩余部分。在一个实施例中，压缩机装置100在出口 106处与产业管道联接，以在压力下并且/或者根据需要在某些指定的流参数下排出工作流体。例如，压缩机装置100在各种设置和产业中得到使用，包括:汽车产业、电子产业、宇航产业、油气产业、发电产业、石化产业等。
[0011]图3示出了用于控制压缩机装置100的操作的系统118的示意图。系统118包括控制器120和参数传感器122。控制器120与驱动单元通信来控制叶轮110的旋转。控制器120还可通过与促动器116通信来与扩散器组件(例如，图2的扩散器组件112)通信，以导致扩散器叶片114改变位置(例如，从第一位置至第二位置)，在一个实施例中，控制器120 (或系统118中的一个或更多个其他装置)可经由网络124与外围装置126 (例如，显示器、计算机、智能手机、便携式计算机、平板计算机等)和/或外部服务器128通信。
[0012]控制器120的实例包括计算机和带有处理器和存储器的计算装置，处理器和存储器可存储和执行某些可执行指令、软件程序等。控制器120可为分离的单元，例如，控制单元的操作处理器装置100和其他装备的部分。在其他实例中，控制器120与压缩机装置100集成，例如作为操作驱动单元108和/或促动器116的硬件和/或软件的部分。在又一些实例中，控制器120可定位为远离压缩机装置100，例如在分离的位置中。控制器120可使用无线和有线通信(例如，经由网络124)发布命令和指令。
[0013]参数传感器122监控压缩机装置100的一个或更多个操作参数。这些操作参数的实例包括流动参数(例如，流动速率，流动速度、静压力、压力头等)和机械参数(例如，输入功率、电流、电压、扭矩等)，等等。参数传感器122可包括对操作参数敏感的一个或更多个传感器装置。这些传感器装置可包含流量计、压力变换器、加速计、和类似构件。此种装置生成信号(例如，模拟和数字信号)，其对装置构造成测量的对应操作参数的测量值进行编码。
[0014]参数传感器122还可与将能量从驱动单元108传递至叶轮110的轴或其他机构联接。当在该位置中时，参数传感器122可测量数个参数(例如，扭矩、角速度等)，这些参数大体限定驱动单元108和/或压缩机装置102的操作。用于参数传感器122的其他位置包括:紧接蜗壳104的内部；紧接出口 106 ;紧接扩散器组件(例如，图2的扩散器组件112);以及其他位置，来在工作流体移动穿过压缩机装置100时测量流参数。而且，压缩机装置100可包括电路来操作包括某些构造的元件(例如，电容器、电阻器、晶体管等)驱动单元108，以监控向驱动单元108的输入，例如，电流、电压、功率等。
[0015]系统118的实施例包括测量不同操作参数的多个传感器装置(例如，参数传感器122)。例如，系统118可配置:扩散器叶片114上游的流量计；紧接出口 106的压力传感器；和/或电路，以监控在压缩机装置100的操作期间驱动单元108使用的功率量。传感器装置向控制器120提供信号。这些信号对关于压缩机装置100的操作的数据和信息进行传输和/或编码。控制器120可可处理来自传感器装置的信号来生成输出。这些输出可对用于一个或更多个构件的操作的指令进行编码，以配置压缩机装置100。如在下面更多地提出的，输出可对指令进行编码来改变扩散器叶片114的位置，例如来指示促动器116的操作，以改变扩散器叶片114中的一个或更多个的定向和/或位置。这些指令可例如导致促动器116移动，这又通过角偏移使扩散器叶片114从第一位置移动(例如，旋转)至第二位置。
[0016]图4示出了操作压缩机装置(例如，图1、2和3的压缩机装置100)的方法200的示范实施例的流程图。方法200包括:在步骤202处，接收对用于扩散器叶片在第一位置中的情况下的操作参数的第一值进行编码的第一信号；和在步骤204处，接收对用于所述扩散器叶片在第二位置中的情况下的操作参数的第二值进行编码的