[发明专利]入口导流叶片控制装置、压缩机控制系统及方法

说明书

本发明公开一种入口导流叶片控制装置、压缩机控制系统及方法，根据本发明的一实施例的压缩机控制系统包括：压缩机，用于压缩流体；流量测量部，用于测量所述流体的流量；压力测量部，用于测量所述流体的压力；防喘振阀部，防止所述压缩机的逆流；入口导流叶片部，用于调节使流体流向所述压缩机的入口的开放面积；以及控制部，控制所述防喘振阀及所述入口导流叶片部的动作，所述控制部根据基于所述流量及压力的所述压缩机的运行点与预设的喘振控制线之间的距离而调节所述入口导流叶片部的控制增益。

技术领域

本发明涉及一种入口导流叶片控制装置、压缩机控制系统及压缩机控制方法，尤其涉及一种能够最大化利用入口导流叶片的压缩机容量控制性能，并减少防喘振阀与入口导流叶片的干涉效果的入口导流叶片控制装置、压缩机控制系统及压缩机控制方法。

背景技术

在用于控制液态或气态的流体的流体控制系统中，使用到用于压缩流体的压缩机。压缩机尽可能地被设计成能够对宽范围的排出压力及流量高效运行，压缩机的效率固然是流体控制系统的重要性能参数，运行区域也作为流体控制系统的重要性能参数而发挥作用。

以涡轮压缩机为例，如果压缩机无法产生出比整个流体控制系统的压力阻抗更大的压力，则压缩机的内部将会发生周期性的流动的逆流现象，这被称为“喘振(surge)”。

如果发生喘振现象，则因周期性逆流而使压力与流量扰动。这种扰动作用引发机械振动，并损坏轴承、叶轮等附属要素。这样的喘振现象不仅降低压缩机的性能，而且还可能缩短压缩机的寿命，因此在运用压缩机的过程中，用于防止喘振现象的功能(防喘振；anti-surge)对用于控制涡轮压缩机的压缩机控制系统中至关重要。为了实现防喘振功能，如果利用防喘振阀(anti-surge valve；ASV)，则可以减小流体系统的阻抗，从而防止喘振现象的发生。

并且，压缩机控制系统中不仅设置有防喘振阀，而且还为了控制压缩机的运用区域而在压缩机的入口设置有入口导流叶片(inlet guide vane；IGV)。

图1用于说明普通压缩机的性能的图。

图1中纵轴表示压力，横轴表示流量。在喘振控制中，以如下方式设定喘振控制线(surge control line)：从喘振线起留下约为10％的盈余(margin)。当运行点到达喘振控制线时，通过调节IGV或ASV等，而实施用于使运行点远离喘振线的控制。

在运行点(operating point)到达喘振线之前，ASV并不运行，因此不会发生耦合现象，但如果运行点进入到可引发喘振现象的喘振区域中，则IGV和ASV均运行。由于IGV和ASV都使压缩机的流量及压力改变，因此IGV和ASV的一同运行可能引发耦合现象。

图2为用于说明图1的现有压缩机中的IGV和ASV中发生的耦合现象的曲线图。

例如，假设在图2中以A表示的运行点处对压缩机进行控制，则用于控制IGV的方向与用于控制ASV的方向可能相互冲突。即，IGV为了降低压力而需要朝缩小(封闭)IGV的开放程度(IGV的开度)的方向被控制。如果通过控制而使IGV的开度缩小，则流量和压力减小，因此图2中IGV的控制点朝左下方移动。

然而，ASV却为了防止喘振现象而需要朝开放ASV的开度的方向得到控制以增加流量。如果朝向开放ASV的开度的方向控制，则流量上升且压力减小，因此图2中ASV的控制点朝右下方移动。如此，IGV与ASV的控制操作之间会发生冲突，因此发生压力的振荡(hunting)现象，从而使不稳定的流动反复，因此压缩机的操作变得不稳定。

发生如上所述的耦合现象的原因在于，基于IGV的运行而使压缩机的排出压力得到控制，然而流量因IGV的操作而使受到影响，并且基于ASV的运行而可实现利用到压缩机的流量的控制，然而因ASV的操作而使压力受到影响。因此，在喘振区域中，因为IGV和ASV这两个阀门相互之间阻碍操作，导致压缩机的整个系统的控制变得困难。