对齐可变扩散器导叶与工作流体流向的系统和方法
【技术领域】
[0001]本文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，涉及压缩机装置的扩散器和扩散器导叶。
【背景技术】
[0002]压缩机装置(例如，离心压缩机)使用扩散器组件，以通过减慢通过膨胀容积区域的工作流体的速度而将工作流体的动能转化成静压力。扩散器组件的示例典型地利用若干扩散器导叶，扩散器导叶围绕叶轮呈周向布置。扩散器导叶的设计(例如，形状和大小)以及扩散器导叶的前缘和后缘相对于工作流体流的优选的定向通常确定扩散器导叶如何固定在扩散器组件中。
[0003]为了对设计添加进一步的改进和灵活性，扩散器组件的一些示例结合了可变扩散器导叶。这些类型的扩散器导叶移动，以改变前缘和后缘的定向。这个特征有助于调节压缩机装置的运行。可变扩散器导叶的已知设计围绕轴线旋转，轴线位于下半部中，即，与扩散器导叶的后缘相比更靠近前缘。
[0004]压缩机装置的一些构造不适合使用可变扩散器导叶。多级压缩机例如通常放弃使用可变扩散器导叶，因为保持工作流体的期望的流量和压力额定值的问题；即，使用可变扩散器导叶可减少多级压缩机装置的运行范围。
【发明内容】
[0005]本公开描述了容许在多级压缩机装置中使用可变扩散器导叶的系统和方法的实施例。这些实施例采用流传感器以及可变扩散器导叶，以使可变扩散器导叶与工作流体流的方向对齐。这个构造通过对多级压缩机装置的单独的级中的扩散器导叶提供独立的控制来克服以前的设计的运行困难。
【附图说明】
[0006]现在简要地参照附图，其中:
图1描绘多级压缩机装置的示例性实施例的示意图；
图2描绘用于诸如图1的多级压缩机装置的压缩机装置的控制器运行的系统的示例性实施例的不意图；
图3描绘运行诸如图1的多级压缩机装置的压缩机装置的方法的示例性实施例的流程图；
图4描绘诸如图1的多级压缩机装置的压缩机装置中使用的扩散器组件的示例的透视图；
图5描绘图4的扩散器组件的俯视图，其中流传感器处于第一传感器位置和第二传感器位置；
图6描绘图4的扩散器组件的俯视图，其中扩散器导叶处于第一导叶位置和第二导叶位置；
图7描绘图4的示例性扩散器导叶的前缘的详细图；
图8描绘运行诸如图1的多级压缩机装置的压缩机装置的方法的示例性实施例的流程图；以及
图9描绘诸如图2的系统的系统中使用的控制器的示例的高水平接线示意图。
[0007]在适当的时候，在若干图中，相同的参考符号表示相同或对应的构件和单元，附图未按比例绘制，除非另外指示。
【具体实施方式】
[0008]图1示出压缩机装置100的示例性实施例的示意图。压缩机装置100包括入口102、出口 104和设置成与入口 102和出口 104处于流连接的一个或多个级(例如，第一级106和第二级108)。级106、108包括叶轮(例如，第一叶轮110和第二叶轮112)和扩散器组件(例如，第一扩散器组件114和第二扩散器组件116)。扩散器组件114、116包括一个或多个扩散器导叶(例如，第一扩散器导叶118和第二扩散器导叶120)和流传感器(例如，第一流传感器122和第二流传感器124)。压缩机装置100还包括驱动单元126和传动轴128，传动轴128与驱动单元126和一个或多个叶轮110、112联接。
[0009]压缩机装置100的实施例用于各种设施和行业中，包括汽车行业、电子行业、航天行业、石油和天然气行业、发电行业、石化行业等。在一个实施方式中，轴128传递来自驱动单元126的功率，以旋转第一叶轮110和第二叶轮112。第一叶轮110的旋转会通过入口102吸入工作流体(例如，空气)。在第一级106中，第一叶轮110压缩工作流体。压缩工作流体流到第一扩散器组件114中，第一扩散器组件114允许工作流体在工作流体进入第二级108之前膨胀。在第二级108中，工作流体经历分别由第二叶轮112和第二扩散器组件116产生的压缩和膨胀。在一个实施例中，压缩机装置100可在出口 104处通过工业管道联接，以在压力下和/或在某些规定的流参数下如期望的那样排出工作流体。
[0010]扩散器导叶118、120的示例可从一个位置(例如，第一位置)移动(例如，旋转)到另一个位置(例如，第二位置)，并且反之亦可。在第一位置和第二位置之间的移动允许扩散器导叶118、120与工作流体流的方向对齐。这个特征避免工作流体与扩散器导叶118、120的表面的流分离。
[0011]流传感器122、124监测扩散器导叶118、120的上游的工作流体流的方向。随着流向改变，例如，由于压缩机装置100的运行的改变，流传感器122将产生信号。信号的示例传达信息来指示与流向有关的范围、方向和其它特性。控制器132可处理这个信号，并且作为响应，产生输出来对扩散器导叶118、120的位置施加改变。在一个示例中，输出对移动促动器134、136的指令进行编码，这又使扩散器导叶118、120改变位置，例如，从第一位置变成第二位置。
[0012]如图2中显示，压缩机装置100可形成系统130 (也为“控制系统130”)的一部分，系统130可在压缩机装置100的运行期间独立于彼此而改变第一扩散器组件114和第二扩散器组件116的运行设置。系统130包括控制器132，其与流传感器122、124联接且与促动器(例如，第一促动器134和第二促动器136)联接。促动器134、136的示例分别改变第一扩散器导叶118和第二扩散器导叶120的位置。在一个实施例中，控制器132(和/或系统130中的一个或多个其它装置)通过网络138与外围装置140 (例如，显示器、计算机、智能手机、笔记本、平板电脑等)和/或外部服务器142通信。
[0013]控制器132可包括计算机和计算装置，其具有可存储和执行某些可执行指令、软件程序等的处理器和存储器。控制器132可为单独的单元，例如，控制单元的一部分，控制单元运行压缩机装置100和其它装备。在其它示例中，控制器132与压缩机装置100集成，例如，作为硬件和/或构造在该硬件上的软件的一部分。在另外的其它示例中，控制器132可远离压缩机装置100，例如，在单独的位置，在该位置，控制器132可使用无线和有线通信(例如通过网络124)来发布命令和指令。
[0014]系统130的示例使扩散器导叶118、120中的一个或两者定向，以修改工作流体经过对应的扩散器组件114、116时出现的流和膨胀。通过利用单独的流传感器122、124来测量相应的扩散器导叶118、120上游的流向，系统130可考虑不同的级之间出现的流变化，例如，在级106与级108之间。系统130可使用关于流向的信息来指示促动器134、136，以将扩散器导叶118、120置于彼此不同的位置。这个特征有效地使第一级106中的压缩机装置100的运行与第二级108脱开，这允许扩散器导叶118、120彼此独立地运行，并且在一个示例中，独立于额外的级而运行，而不会对压缩机装置100的总体性能产生不利影响。
[0015]图3描绘改进压缩机装置(例如，图1的压缩机装置100)的性能的示例性方法200的流程图。方法200包括，在步骤202处，接收来自第一流传感器的第一信号，以及在步骤204处，接收来自第二流传感器的第二信号。在一个实施例中，第一信号和第二信号对标识(identify)第一扩散器导叶和第二扩散器导叶的上游的工作流体流的第一方向和第二方向的信息进行编码。方法200还包括，在步骤206处，确定第一扩散器导叶和第二扩散器导叶的第一位置。在一个示例中，第一位置使第一扩散器导叶和第二扩散器导叶与工作流体流的第一方向对齐。方法200进一步包括，在步骤208处，产生输出，该输出对使第一扩散器导叶和第二扩散器导叶移动到第一位置的指令进行编码。
[0016]在一个实施例中，第一信号(例如，在步骤202处)和第二信号(例如，在步骤204处)指示第一流传感器和第二流传感器的位置。为了示出，图4描绘用于压缩机装置(例如，压缩机装置100 (图1))中的扩散器组件300的示例的透视图。扩散器组件300包括扩散器导叶302和在扩散器导叶302上游的流传感器304。在一个示例中，流传感器304具有底座元件306和定