本發(fā)明專利技術(shù)提供了一種用于通過在一個(gè)比較步驟指示機(jī)器接近失穩(wěn)條件時(shí)監(jiān)測動(dòng)態(tài)軸進(jìn)動(dòng)診斷和糾正旋轉(zhuǎn)機(jī)器２０中旋轉(zhuǎn)失速和喘振的方法和裝置。也提供了軸向振動(dòng)監(jiān)測裝置２６，用于監(jiān)測并且把機(jī)器的動(dòng)態(tài)軸向振動(dòng)與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)比較，和在機(jī)器接近失穩(wěn)條件時(shí)改變軸向振動(dòng)。此外，本發(fā)明專利技術(shù)測量機(jī)器的復(fù)動(dòng)態(tài)勁度，計(jì)算直接動(dòng)態(tài)勁度和正交動(dòng)態(tài)勁度，并通過監(jiān)測直接動(dòng)態(tài)勁度和正交動(dòng)態(tài)勁度分量中的落差，用作失穩(wěn)警告裝置。一個(gè)改變旋轉(zhuǎn)失速和／或喘振的實(shí)施例是利用一個(gè)受控活動(dòng)伺服軸承４０。（*該技術(shù)在2019年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)一般涉及壓縮機(jī)或泵之類的具有旋轉(zhuǎn)級的機(jī)械，更具體地講，涉及遭受稱為旋轉(zhuǎn)失速和喘振的操作異常的機(jī)械，以及出自轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)的診斷和控制這種失速和喘振的發(fā)生的方法和裝置。
技術(shù)介紹
旋轉(zhuǎn)失速和喘振是可能在壓縮機(jī)之類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械中導(dǎo)致出于多種原因的危險(xiǎn)的機(jī)械損壞的重要機(jī)械現(xiàn)象。首先，流動(dòng)線路衰減產(chǎn)生的轉(zhuǎn)子振動(dòng)可能損壞級間迷宮式密封。此外，逆流可能在葉輪葉片入口造成溫度連續(xù)升高(和對應(yīng)的出口壓頭降低)，導(dǎo)致喘振循環(huán)。壓縮機(jī)的吸入和排放端之間的壓力變化也可能造成軸向推力的迅速改變，因而導(dǎo)致止推軸承的損壞。另外，可能發(fā)生負(fù)載和速度的突然變化，因而對葉輪以及內(nèi)部壓縮和驅(qū)動(dòng)組件造成有害影響。此前，一直將旋轉(zhuǎn)失速和喘振看成是空氣動(dòng)力學(xué)問題，并在空氣動(dòng)力學(xué)方面對旋轉(zhuǎn)失速和喘振進(jìn)行了廣泛的研究。研究導(dǎo)致了以下通用工業(yè)定義局部失速，級失速，失速區(qū)，喘振和旋轉(zhuǎn)失速。局部失速是在葉輪或擴(kuò)散器中的氣流分離或逆流。級失速是在局部失速增大到一系列離心葉輪(和相關(guān)的入口和排放靜止組件)中的一個(gè)在其流動(dòng)橫截面的一部分中經(jīng)歷逆流的點(diǎn)時(shí)。整體流動(dòng)仍然是向前的加壓方向。失速區(qū)是離心壓縮機(jī)中遭受流量擾動(dòng)和表現(xiàn)出失速征兆的葉輪或擴(kuò)散器的任何橫截面。喘振定義為周期性的流量振蕩或壓力擺動(dòng)。如果這些振蕩包括逆流，那么它是深度喘振。氣流速度不足以適當(dāng)?shù)爻錆M相鄰導(dǎo)流葉片之間的空間。喘振沿軸向傳播。旋轉(zhuǎn)失速也叫作傳播失速，是由覆蓋數(shù)個(gè)葉片和流道的大失速區(qū)構(gòu)成的。旋轉(zhuǎn)失速以轉(zhuǎn)子速度的幾分之一沿圓周傳播。失速區(qū)數(shù)量和傳播速度變化很大。此前，一直是通過監(jiān)測和經(jīng)過閥門改變出口壓力比和／或入口壓力比改變壓縮機(jī)內(nèi)壓力流來解決旋轉(zhuǎn)失速和喘振現(xiàn)象。此外，一直使用壓力和溫度的監(jiān)測作為檢測失速的標(biāo)記。另外，對壓縮機(jī)槳葉和葉片以及自轉(zhuǎn)狀態(tài)轉(zhuǎn)子的幾何形狀進(jìn)行機(jī)械結(jié)構(gòu)上的改變。因此，盡管在空氣動(dòng)力學(xué)方面對旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行的廣泛的研究，但很少有人注意這種現(xiàn)象的轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)含義。因此，需要從振動(dòng)診斷和轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)角度更好地理解離心壓縮機(jī)中的旋轉(zhuǎn)失速。此外，需要有一種能夠提供對問題的不僅僅是有關(guān)旋轉(zhuǎn)失速和喘振條件的空氣動(dòng)力學(xué)結(jié)果的振動(dòng)診斷和轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)解決的裝置和方法。以下的現(xiàn)有技術(shù)反映了申請人所知的現(xiàn)有技術(shù)狀態(tài)，并且包括在這里以盡到公開本申請人所了解的有關(guān)現(xiàn)有技術(shù)的責(zé)任。但是按照規(guī)定，這些參考沒有一個(gè)能單獨(dú)地講授本專利技術(shù)，并且在以任何可以想象的組合考慮時(shí)，也不能提供與下面更為詳細(xì)的說明中公開的，特別是權(quán)利要求所指出的本專利技術(shù)的顯而易見的關(guān)系。本專利技術(shù)在多個(gè)地方與現(xiàn)有技術(shù)不同。本專利技術(shù)與已知現(xiàn)有技術(shù)的最顯著差別之一是本專利技術(shù)從振動(dòng)診斷和轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)觀點(diǎn)處理旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的旋轉(zhuǎn)失速和喘振。此外，本專利技術(shù)是一種監(jiān)測稱為旋轉(zhuǎn)失速和喘振的操作異常的機(jī)械震動(dòng)，和預(yù)測并控制這種失速和喘振發(fā)生的主動(dòng)系統(tǒng)。作為這種主動(dòng)干預(yù)的結(jié)果，在造成機(jī)械損壞之前改變這種旋轉(zhuǎn)失速和喘振議程的發(fā)生。在一個(gè)優(yōu)選形式中，本專利技術(shù)使用了至少一對操作地耦合于旋轉(zhuǎn)機(jī)器和一個(gè)處理裝置的正交渦流位移傳感器。傳感器感測機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸的原始動(dòng)態(tài)橫向振動(dòng)，并向處理裝置輸出電信號。處理裝置把電信號轉(zhuǎn)換成，例如，軌道曲線圖，以確定轉(zhuǎn)子振動(dòng)標(biāo)記。然后將該標(biāo)記與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或范例比較，并且在機(jī)械接近比較步驟指出的失速條件時(shí)，改變軸的進(jìn)動(dòng)。最好通過一個(gè)軸承噴口注入流體引入流體力與旋轉(zhuǎn)軸共同工作而改變軸的進(jìn)動(dòng)。此外，可以將至少一個(gè)渦流位移傳感器操作地耦合到機(jī)器和處理裝置，用于測量，例如，機(jī)器的止推環(huán)的軸向振動(dòng)的。然后，可以把這個(gè)測量值與一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)或范例比較，并且當(dāng)比較步驟指出機(jī)器接近旋轉(zhuǎn)失速或喘振條件時(shí)，可以改變軸的軸向偏移。另外，本專利技術(shù)提供了一種用于確定機(jī)器的復(fù)動(dòng)態(tài)勁度的方法和裝置，復(fù)動(dòng)態(tài)勁度包括一個(gè)直接動(dòng)態(tài)勁度分量和一個(gè)正交動(dòng)態(tài)勁度分量。然后，可以把這兩個(gè)分量用作失速警告裝置，并且也可以用于診斷和糾正轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)失穩(wěn)效應(yīng)。更具體地講，可以監(jiān)測直接動(dòng)態(tài)勁度分量，并與一個(gè)相關(guān)于旋轉(zhuǎn)失速的標(biāo)準(zhǔn)或范例比較。例如，可以監(jiān)測正交動(dòng)態(tài)勁度，以觀測指示旋轉(zhuǎn)失速的落差。此外，可以監(jiān)測直接和正交動(dòng)態(tài)勁度分量，以檢測兩個(gè)分量的零交叉點(diǎn)的重合性，用于診斷由于失速和喘振條件造成的失穩(wěn)效應(yīng)。通過下面的對本專利技術(shù)的目的的討論可以顯示出本專利技術(shù)的工業(yè)應(yīng)用性。因此，本專利技術(shù)的一個(gè)主要目的是要提供一種用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)械中診斷和糾正旋轉(zhuǎn)失速和喘振的新的和有用的方法和裝置。本專利技術(shù)的進(jìn)一步的目的是要提供一種上述特征的方法和裝置，其確定機(jī)械的直接動(dòng)態(tài)勁度分量以開發(fā)出一種旋轉(zhuǎn)失速預(yù)報(bào)器。本專利技術(shù)的另一個(gè)目地是要提供一種上述特征的方法和裝置，其確定機(jī)械的復(fù)動(dòng)態(tài)勁度，以開發(fā)出一種旋轉(zhuǎn)失速和喘振預(yù)報(bào)器。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是要提供一種上述特征的方法和裝置，其利用來自一個(gè)振動(dòng)監(jiān)測裝置的信號以控制旋轉(zhuǎn)失速。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是要提供一種上述特征的方法和裝置，其利用來自一個(gè)振動(dòng)監(jiān)測裝置的信號以控制喘振。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是要提供一種上述特征的方法和裝置，其利用來自一個(gè)振動(dòng)監(jiān)測裝置的信號，以提供即時(shí)振動(dòng)抑制，防止轉(zhuǎn)子和／或密封系統(tǒng)損壞。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是要提供一種快速動(dòng)作控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過特別監(jiān)測一個(gè)壓縮機(jī)軸的機(jī)械震動(dòng)(軸偏移)，并利用監(jiān)測的信號提供直接機(jī)械動(dòng)作，以在機(jī)械接近失速或失穩(wěn)條件時(shí)改變軸的偏移。本專利技術(shù)的再一個(gè)目的是要提供一種控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)監(jiān)測轉(zhuǎn)子動(dòng)態(tài)異常，以替代地或附加地提供一個(gè)控制信號，利用該控制信號提供對于壓縮機(jī)的驅(qū)動(dòng)速度或吸入／排放壓力之類的旋轉(zhuǎn)機(jī)械變量的改正動(dòng)作。從第一優(yōu)點(diǎn)看，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要提供一種在一個(gè)具有一定流體通量的軸承支撐的旋轉(zhuǎn)機(jī)器中避免失速的診斷和改正方法，該方法包括步驟監(jiān)測機(jī)器繞其旋轉(zhuǎn)的軸的偏移；將該偏移與一種標(biāo)準(zhǔn)比較，并當(dāng)比較步驟指出機(jī)器接近失速時(shí)改變軸的偏移。從第二優(yōu)點(diǎn)看，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要提供一種用于調(diào)諧旋轉(zhuǎn)機(jī)器以預(yù)防失速的方法，該方法包括步驟在機(jī)器中誘發(fā)失速，以確定該機(jī)器的失速特性；記錄至少導(dǎo)致失速條件的失速特性；對照記錄的失速特性監(jiān)測該機(jī)器，并在下一個(gè)失速開始前改正機(jī)器參數(shù)。從第三優(yōu)點(diǎn)看，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要提供一種失速預(yù)防裝置，該裝置包括以下部分的組合一個(gè)具有一個(gè)軸的旋轉(zhuǎn)機(jī)器；操作地耦合于旋轉(zhuǎn)機(jī)器的監(jiān)測裝置；一個(gè)操作地耦合于機(jī)器用于改變機(jī)器參數(shù)的裝置，和插在監(jiān)測裝置和改變機(jī)器參數(shù)的裝置之間以便在接收到預(yù)失速條件指示時(shí)啟動(dòng)改變機(jī)器參數(shù)裝置的處理裝置。從第四優(yōu)點(diǎn)看，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要提供一種用于在旋轉(zhuǎn)機(jī)器中診斷和控制旋轉(zhuǎn)失速的裝置，該裝置包括以下部分的組合用于感測有關(guān)軸進(jìn)動(dòng)的原始動(dòng)態(tài)機(jī)器振動(dòng)信號的裝置；用于將信號與機(jī)器失速條件范例比較的裝置；用于在比較步驟指出機(jī)器接近失速條件時(shí)改變軸進(jìn)動(dòng)的裝置。從第五優(yōu)點(diǎn)看，本專利技術(shù)的一個(gè)目的是要提供一種在一個(gè)具有一定流體通量的軸承支撐旋轉(zhuǎn)機(jī)器中防止失速的診斷和改正方法，該方法包括步驟監(jiān)測機(jī)器繞其旋轉(zhuǎn)的軸的偏移；計(jì)算機(jī)器的直接動(dòng)態(tài)勁度分量；作為直接動(dòng)態(tài)勁度分量中的落差的函數(shù)，改變軸的偏移。在結(jié)合附圖考慮下面的詳細(xì)說明時(shí)，可以使這些和其它目的更為清楚。 附圖說明圖1是根據(jù)本專利技術(shù)的一種防止失速的方法的總體方框圖；圖2是根據(jù)本專利技術(shù)的一種防止失穩(wěn)效應(yīng)的方法的總體方框圖；圖3是根據(jù)本專利技術(shù)的一種防止失速的方法的總體方框圖；圖4是根據(jù)本專利技術(shù)的一種通過觀察壓力圖防止失速的方法的總本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種在一個(gè)具有一定流體通量的軸承支撐的旋轉(zhuǎn)機(jī)器中防止失速的診斷和糾正方法，該方法包括步驟：監(jiān)測一個(gè)機(jī)器繞其旋轉(zhuǎn)的軸的偏移；把偏移與一種標(biāo)準(zhǔn)比較，和在比較步驟指出機(jī)器接近失速時(shí)改變軸的偏移。
【技術(shù)特征摘要】
...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：唐納德E本特利，
申請(專利權(quán))人：本特利內(nèi)華達(dá)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：US[美國]
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