【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及离心式压缩机，特别是具有防喘振控制系统的离心式压缩机。更具体地，本公开涉及离心式压缩机，该离心式压缩机具有将排出气体的一部分从压缩机的出口返回到入口的再循环管线和用于从排出气体的所述一部分回收能量的装置。本文所公开的实施方案特别涉及离心式压缩机，该离心式压缩机包括再循环管线和沿着所述再循环管线布置的用于能量回收的装置，以及用于监测和控制的合适仪器。
技术介绍
1、离心式和轴流式压缩机可能经历被称为喘振的潜在破坏性状况。
2、喘振被定义为达到离心式压缩机峰值扬程能力和最小流量极限的操作点。当由压缩机处理的气体量不足以满足压缩机的尺寸并且叶片失去其将能量从轴传递到流体的能力时，就会发生这种情况。
3、离心式压缩机的工作原理是通过将动能/速度添加到通过转子的连续流体流中并且随后通过减慢通过扩散器的流动将这种动能转化为势能/静压的增加来引起压力升高。在大多数情况下，转子中的压力升高几乎等于扩散器中的压力升高。然后，来自扩散器的流体流由收集器收集并且以所需压力和流速向下游输送。
4、已知，在启动/紧急关机期间，当通过压缩机的流体流大大减少时，可能发生喘振并且压缩机可能变得无法满足下游流量需要。收集器的压力可能高于压缩机出口压力，并且流体倾向于反向或甚至流回压缩机中。因此，收集器压力降低，入口压力增加并且流动再次反向。这种现象以1hz到2hz的变化频率重复循环发生。压缩机失去保持峰值扬程的能力，并且整个系统变得不稳定。
5、喘振可导致压缩机过热至超过机组的最大允许温度的程度。此外，由
6、为了避免喘振，通常将防喘振控制系统与压缩机一起提供，以检测处理压缩级何时接近喘振并且随后采取行动以通过降低收集器压力和增加通过压缩机的流量来保持稳定的工作条件。参考图1，示出了包括根据现有技术的防喘振控制系统的离心式压缩机的示意图，这通常通过提供具有再循环管线2(也称为防喘振管线)的压缩机1来实现，再循环管线2将排出气体的一部分从压缩机1的出口3返回到入口4。防喘振控制系统5连接到压缩机1的出口管线7上的温度、压力和流量测量仪器6以及压缩机1的入口管线9上的温度、压力和流量测量仪器8。通过打开再循环管线2中的通过阀控制子系统10'的控制阀10(也称为防喘振阀)来执行此类防喘振控制系统5的操作。由于压缩机的排出气体的一部分返回到压缩机1的入口4，因此在压缩机入口4处始终保证最小所需流速。返回到压缩机1的气体流通常通过洗涤器11，该洗涤器布置在压缩机1的入口4的上游。为了防止液体进入压缩机1，通常需要洗涤器11。返回到压缩机1的气体流还通过冷却系统12(冷却器)，该冷却系统可布置在防喘振阀10的上游或下游，并且有时也可以被绕过，这取决于需要被准许的动态特性。图1还示出了压缩机的驱动器13和没有返回到压缩机1而是被引导到下游服务15或处理的那部分气流的冷却系统14。驱动器13通过提供所需的机械功率来驱动压缩机1旋转。驱动器13可为电动马达。在其他实施方案中，驱动器13可以是机械发电涡轮机，诸如气体涡轮引擎或蒸汽涡轮。在另外的实施方案中，驱动器13可包括往复式内燃机。
7、由于使用了防喘振控制系统，压缩机的操作条件保持稳定，因为存在增加流速和减小输送压力的双重效果，这实际上改变了系统的阻力曲线。
8、此外，在一些应用中，防喘振管线还可用于将压缩机的操作范围朝向低流速扩展。因此，防喘振系统既可以在关机和启动期间运行，也可以在正常操作期间运行。
9、就喘振对压缩机的推力轴承的影响而言，还必须考虑以下几点。
10、离心式压缩机处理一定体积的气体以增加其压力。特别地，在多级压缩机中，压力逐级递增。因此，在正常操作中，压缩机下游的压力高于上游的压力，并且压缩机运行的最终效果是在转子上产生轴向力。除了压差之外，轴向力实质上还归因于转子的各个部分中的动量变化的贡献。
11、参考图2，示出了根据现有技术的离心式压缩机的纵向截面的示意图。在图2中，相同的附图标记指示已在图1中示出和上文中描述的相同或对应部分、元件或部件，并且将不再对其描述。具体地，图2示出了在转子16的旋转轴线z上方的压缩机1的一半的横截面。图2还示出了定子17、压缩机的气体流入口4和出口3。转子16上的轴向力被推力轴承18抵消。为了最小化推力轴承18的尺寸，压缩机的架构包括减小其量值的轴向推力平衡系统。平衡系统由平衡鼓19组成，该平衡鼓安装在转子16上并且与布置在压缩机排气口下游的定子密封件20相接。由于在平衡鼓19与定子密封件20之间的界面处出现压降，因此在正常操作中，平衡鼓19抵消上游的较高压力(通常为压缩机1的排出压力)和下游的较低压力(通常为压缩机1的吸入压力)。跨平衡鼓19的前表面的压力差产生平衡其他推力贡献的力，并且该力可以通过选择平衡鼓19的直径来调节。离开平衡鼓19的流体通过管道被引导到低压源，该低压源通常是压缩机吸入口，但也可以是机器内部或外部的任何其他较低压力点。
12、因此，解决现有技术的不稳定性问题和对压缩机的推力轴承的损坏风险的经改进的防喘振控制系统将是有益的并且将在该技术中受到欢迎。更一般地，期望提供适于更有效地解决由喘振带来的问题的系统。
技术实现思路
1、在一个方面，本文所公开的主题涉及一种离心式压缩机，其中径向膨胀叶轮布置在压缩机排气口下游的转子轴端上，所述径向膨胀叶轮的排气口与再循环管线连接，从而将压缩机排出气体的一部分返回到该压缩机的入口。
2、在另一个方面，本文所公开的主题涉及一种离心式压缩机的布置，其具有通过气体通路和机械装置连接的径向膨胀器，其中该膨胀器可执行操作流体的压力膨胀并产生有用的机械功率。
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1.一种离心式压缩机(21)，所述离心式压缩机包括：压缩机转子(16)；压缩机定子(17)；工作流体压缩机入口(4)；工作流体压缩机出口(3)和驱动器(13)，所述驱动器(13)通过转子轴端(16')驱动所述压缩机转子(16)旋转，其中径向膨胀叶轮(22)布置在所述压缩机转子(16)下游的所述转子轴端(16')上，所述径向膨胀叶轮(22)包括径向膨胀叶轮入口和径向膨胀叶轮排气口(29)，并且一个或多个流量调节器(26)布置在工作流体压缩机排气口(23)与所述径向膨胀叶轮入口之间以调控允许通过所述径向膨胀叶轮(22)的工作流体的量，并且其中所述径向膨胀叶轮排气口(29)通过回流管线(2)与所述工作流体压缩机入口(4)连接。
2.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，其中压缩机排气蜗壳(24)布置在所述工作流体压缩机排气口(23)的下游，并且旋流器(25)布置在所述压缩机排气蜗壳(24)与所述径向膨胀叶轮入口之间。
3.根据权利要求1至2中一项或多项所述的离心式压缩机(21)，其中扩散器(30)布置在所述径向膨胀叶轮排气口(29)与所述回流管线(2)之间。
4.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，所述离心式压缩机还包括防喘振控制系统(27)，所述防喘振控制系统与位于所述压缩机(21)的出口管线(7)上的温度、压强和流量测量仪器(6)连通，并且与位于所述压缩机(21)的入口管线(9)上的温度、压强和流量测量仪器(8)连通，并且与所述一个或多个流量调节器连通，所述防喘振控制系统(27)被配置为调节所述一个或多个流量调节器以增加和/或减少允许通过所述径向膨胀叶轮(22)的所述工作流体的量。
5.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，其中所述一个或多个流量调节器为可调节喷嘴(26)。
6.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，其中喷嘴导向叶片致动器(28)被配置为致动所述可调节喷嘴(26)并且在再循环模式下操作所述压缩机(26)。
7.一种用于控制压缩机中的喘振的方法，所述压缩机使压力升高至连续工作流体流；所述方法包括以下步骤：
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个流量调节器(26)被调节以引导100％的连续气体流通过所述径向膨胀叶轮(22)并且到达所述回流管线(2)。
9.根据权利要求7所述的方法，其中所述一个或多个流量调节器(26)被调节以引导少于100％的连续气体流通过所述径向膨胀叶轮(22)并且到达所述回流管线(2)。
10.根据权利要求9所述的方法，其中未被引导通过所述径向膨胀叶轮(22)的连续气体流的量在压缩机设计输送压力下被输送到下游服务或处理(15)。
11.根据权利要求7所述的方法，所述方法还包括在所述连续气体流被引导通过所述径向膨胀叶轮(22)之前使所述连续气体流通过旋流器(25)的步骤。
...【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】
1.一种离心式压缩机(21)，所述离心式压缩机包括：压缩机转子(16)；压缩机定子(17)；工作流体压缩机入口(4)；工作流体压缩机出口(3)和驱动器(13)，所述驱动器(13)通过转子轴端(16')驱动所述压缩机转子(16)旋转，其中径向膨胀叶轮(22)布置在所述压缩机转子(16)下游的所述转子轴端(16')上，所述径向膨胀叶轮(22)包括径向膨胀叶轮入口和径向膨胀叶轮排气口(29)，并且一个或多个流量调节器(26)布置在工作流体压缩机排气口(23)与所述径向膨胀叶轮入口之间以调控允许通过所述径向膨胀叶轮(22)的工作流体的量，并且其中所述径向膨胀叶轮排气口(29)通过回流管线(2)与所述工作流体压缩机入口(4)连接。
2.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，其中压缩机排气蜗壳(24)布置在所述工作流体压缩机排气口(23)的下游，并且旋流器(25)布置在所述压缩机排气蜗壳(24)与所述径向膨胀叶轮入口之间。
3.根据权利要求1至2中一项或多项所述的离心式压缩机(21)，其中扩散器(30)布置在所述径向膨胀叶轮排气口(29)与所述回流管线(2)之间。
4.根据权利要求1所述的离心式压缩机(21)，所述离心式压缩机还包括防喘振控制系统(27)，所述防喘振控制系统与位于所述压缩机(21)的出口管线(7)上的温度、压强和流量测量仪器(6)连通，并且与位于所述压缩机(21)的入口管线(9)上...
【专利技术属性】
技术研发人员：M·卡马蒂，曼努埃勒·比吉，
申请(专利权)人：诺沃皮尼奥内技术股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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