[发明专利]压力传感器系统及利用其的质量流量计算器和燃气涡轮机系统

说明书

技术领域

本发明大致涉及压缩机，更加具体地，涉及一种用于利用压缩 机的气室和入口平面处的传感器计算压缩机质量流量的压力传感器 系统。还公开了一种质量流量计算器和采用该质量流量计算器的燃 气涡轮机系统。

背景技术

通向比如为燃气涡轮机压缩机的工业用设备的气流入口包括作 用为收集、初始压缩和例如朝向压缩机的旋转部分引导气流的入口 喇叭口。在许多设置中，在操作期间，例如利用皮托管(Pitot tubes)的方法在入口喇叭口中测量总静压。总静压测量被用于确定 空气的质量流量，空气的质量流量用来更好地控制其他部件的操 作，例如控制燃气涡轮机的燃烧器的点火温度。在另一个例子中， 质量流量可被用于确定压缩机运行极限及其老化。

一个挑战在于压缩机入口喇叭口中的总静压的皮托管测量以及 相关质量流量计算方法可能是不准确的。例如，传统的质量流量方 法尤其需要对测量总静压的入口环形区域的准确认识。但是，传统 的入口喇叭口通常制造为在内表面中具有显著偏差和大的公差的铸 型部件，即入口喇叭口不平坦或粗糙，使得无法确定准确的环形区 域。另外，皮托管还必须存在于流动路径中，这增加了系统的复杂 性，并且因此增加了不准确度和成本。

发明内容

本发明的第一方面提供一种用于包括入口喇叭口的压缩机的压 力传感器系统，该系统包括：定位在入口喇叭口的上游的气室的平 面内的第一静压传感器；以及定位在压缩机的进口平面处的第二静 压传感器。

其中，所述第一静压传感器包括关于所述气室的平面基本不均 匀地布置的多个传感器。

其中，所述第一静压传感器包括关于所述气室的平面基本均匀 地布置的多个传感器。

其中，所述第一静压传感器包括多个传感器，所述多个传感器 中的每一个关于所述气室的平面的位置基于计算流体动态仿真。

其中，所述第一静压传感器包括多个传感器，每个传感器包括 差动式传感器。

其中，所述计算器用于基于所述气室的平面与所述压缩机的所 述进口平面之间的压差计算通过所述压缩机入口的流的质量流量。

其中，所述质量流量根据以下等式计算：

Q=K(Red)*Aplenum*2ρΔP]]>

其中Q是质量流量，K(R_ed)是作为雷诺数的函数的标定流动系 数，ρ是空气密度，ΔP是所述气室的平面与所述压缩机的所述进口 平面的静压差。以及A_plenum是所述气室的平面的面积。

其中，所述压缩机还包括入口导流叶片，所述压缩机的所述进 口平面与所述入口导流叶片的进口平面基本对准。

本发明的第二方面提供一种用于包括入口喇叭口的压缩机的质 量流量计算器系统，该系统包括：定位在所述入口喇叭口的上游的 气室的平面内的第一静压传感器；定位在压缩机的进口平面处的第 二静压传感器；以及质量流量计算器，其用于基于气室的平面与压 缩机的进口平面之间的压差计算质量流量。

其中，所述第一静压传感器包括关于所述气室的平面基本均匀 地布置的多个传感器。

其中，所述第一静压传感器包括多个传感器，所述多个传感器 中的每一个关于所述气室的平面的位置基于计算流体动态仿真。

其中，所述第一静压传感器包括多个传感器，每个传感器包括 差动式传感器。

其中，所述质量流量根据以下等式计算：