[发明专利]不对称的压缩机抽气方法

说明书

技术领域

本发明涉及不对称的压缩机抽气方法。

背景技术

用于发电工业的轴流式燃气涡轮机设计成以固定的转速和输出从而最优化地运行。此外，传统的轴流式工业燃气涡轮机压缩机具有有限的可变几何形状的级和抽气效果(air extraction)。这三个因素，即固定速度的运行、有限的可变的级的几何形状、和有限的抽气，使得在启动和停机运行过程中产生显著的超出设计范围的空气动力状态。在这些超出设计范围的运行过程中在轴流式压缩机中将出现转动失速(stall)。

转动失速本身表现为以轮转速的大约一半转速旋转时出现的局部失速单元。这些单元产生了作用于转子叶片和定子叶片的固有的不稳定的空气动力学负荷。当转子的速度改变时，失速单元数量变化，由此设定不同的波节直径(nodal diameter)。由转动失速的空气动力学负荷引起的对于转子叶片和定子叶片的振动作用可能使得对于正常叶片损坏和过早发生的故障的敏感度增大。

发明内容

本发明通过消除或降低由转动失速产生的固有的空气动力学力，从而改进了轴流式压缩机转子和定子叶片的可靠性。更具体地说，本发明提供了一种使得转动失速空气动力学失谐的方法，由此防止固有不稳定负荷的形成。

本发明可结合在一种在压缩机中控制气流的方法中来实施，该方法包括：部分速度或超出设计范围的运行产生流动干扰；在压缩机的选定的轴向部分处的一系列的周向不对称地间隔开的位置处抽取气流，由此产生抽气模式以便反作用于流动干扰。

本发明可结合在另一种在压缩机中控制气流的方法中来实施，该方法包括：围绕该压缩机的壳体的周边不对称地对压缩机空气的抽取进行致动，以便反作用于例如转动失速的干扰。

附图说明

参照对优选实施例的下列描述并结合附图，可以更好地理解本发明，在附图中：

图1是转动失速的示意图；

图2是依据本发明的实施例的不对称压缩机抽气的示意图；和

图3是是依据本发明的实施例的适于不对称压缩机抽气的压缩机的立体示意图。

具体实施方式

用于发电工业的轴流式燃气涡轮机设计成以固定的转速和输出从而最优化地运行。此外，传统的轴流式工业燃气涡轮机压缩机具有有限的可变几何形状的级和抽气效果。这三个因素，即固定速度的运行、有限的可变的级的几何形状、和有限的抽气，使得在启动和停机运行过程中产生显著的超出设计范围的空气动力状态。在这些超出设计范围的运行过程中在轴流式压缩机中将出现转动失速。

如图1示意地所示，转动失速本身表现为以轮转速的大约一半转速旋转时出现的局部失速单元10(ω_stall cells≈1/2ω_engine)。这些单元产生了作用于转子叶片和定子叶片12的固有的不稳定的空气动力学负荷。当转子的速度改变时，失速单元数量变化，由此设定不同的称为节点直径的激励特征。由转动失速的空气动力学负荷引起的对于转子叶片和定子叶片的振动作用可能使得对于正常叶片损坏和过早发生的故障的敏感度增大。

通过消除或降低由转动失速产生的固有的空气动力学作用力，可获得改进的轴流式压缩机叶片可靠性。这些空气动力学振动负荷的降低使得叶片的损伤容限增大到正常运行的损伤容限，例如末端磨损、腐蚀、和前缘外界物损伤。

本发明通过消除或降低由转动失速产生的作用于轴流式压缩机转子和定子叶片的空气动力学激励(aerodynamic excitation)，从而改进了轴流式压缩机转子和定子叶片的可靠性。更具体地说，本发明提供了一种通过防止固有不稳定负荷的形成从而使得转动失速空气动力学失谐的方法。

因此，更具体地说，本发明提出了一种消除或降低例如压缩机转动失速的干扰的新方法，例如在一系列周向间隔开的位置处在一个或多个选定的轴向位置(级)压缩机空气选择性地不对称地排出，其周向选择的方式取决于变化的起点(origin of the variations)，以便反作用于转动失速的流动扰动。在这种情况下，抽气过程可以开始，也就是说转动失速状态或可能出现的失速状态可以通过不对称的抽取空气来阻止。由于这是一种运行过程中可识别的现象-部分转速和/或部分负荷，因此不需要任何传感器。