濕氣壓縮機和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本文公開的實施例大體涉及離心壓縮機，并且更特別地涉及用于處理濕氣的壓縮機及其構(gòu)件。本公開進一步涉及用于運行離心壓縮機的方法，離心壓縮機用于處理工作流體,即,濕氣,工作流體包含液相和氣相。
【背景技術(shù)】
[0002]壓縮機典型地用來通過接收來自原動機(例如電動馬達或渦輪)的功率，以及對工作流體施加壓縮力，來提高工作流體中的壓力。工作流體可為氣體，諸如空氣或二氧化碳、制冷劑等。在一些應(yīng)用中，工作流體是濕氣。濕氣要理解為包含一部分液相的氣體，例如呈微滴或懸浮微粒的形式。
[0003]污染物，特別是呈進入氣體流中的液滴的形式的液體污染物，可導(dǎo)致離心壓縮機在機械上失效。液滴可通過在氣體沖擊壓縮機內(nèi)的表面時冷凝而聚積在氣體流中。液滴可擊中壓縮機的彼此碰撞的旋轉(zhuǎn)部件(特別是壓縮機葉輪)，并且形成較大的微滴。較大的微滴的一部分很可能沿壓縮機的氣體流方向繼續(xù)，同時那些較大的微滴的其余部分粘在旋轉(zhuǎn)的葉輪表面上。殘留在葉輪表面上的較大的微滴將與沖擊葉輪表面的新微滴聚結(jié)在一起，而且這將增大微滴的尺寸。較大的微滴最終將被氣體流夾帶，并且表示腐蝕性潛在風(fēng)險高。此外，形成于葉輪的葉片表面上的液體膜可變得不穩(wěn)定，并且導(dǎo)致形成大小較大的微滴，從腐蝕的角度看，這可能是非常有害的。
[0004]為了在濕氣流進入離心壓縮機之前減少濕氣流中的液相的量，通常提供洗滌器。圖1示意性地示出使用洗滌器來處理濕氣的壓縮機布置。整體上用參考標(biāo)號I指示該布置。壓縮機布置I包括離心壓縮機3，其設(shè)有多個壓縮機級5。各個壓縮機級5包括壓縮機葉輪7。壓縮機葉輪7由離心壓縮機3的外殼11中的公共轉(zhuǎn)子軸9支承。首先通過洗滌器15處理在13處進入的濕氣流。在洗滌器15中，液相在洗滌器15的底部中被分離成液體冷凝物，并且通過液體管道或冷凝物管道17從洗滌器15中移除液體冷凝物。氣相從洗滌器15的頂部輸送通過干氣管道19，朝向壓縮機3的入口。壓縮氣體從排出管道21輸送出，而液相則由液體管道或冷凝物管道17輸送到泵23，并且通過輸送管道25。取決于應(yīng)用的類型，液相和氣體相然后可再次聚合，并且在濕流排出管道27中結(jié)合。
[0005]圖2示出現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機3的透視圖，移除了外殼的一部分，該圖顯示了壓縮機的內(nèi)部構(gòu)件。在圖2中示出的有代表性的現(xiàn)有技術(shù)的離心壓縮機3中，提供了五個壓縮機級，它們各自包括相應(yīng)的葉輪7?？刹捎貌煌瑪?shù)量的級。
[0006]圖3是根據(jù)圖2的現(xiàn)有技術(shù)，沿著離心壓縮機3的縱向軸線的示意性橫截面。該橫截面示出了三個壓縮機級5。工作介質(zhì)流通過入口通道19A進入第一壓縮機級5，并且流過第一葉輪7。沿徑向離開第一壓縮機級5的葉輪7的壓縮氣體輸送通過擴散器31和形成于壓縮機外殼11中的外殼帶33。氣體從那里進一步流過回行通道35和帶37，進入下游壓縮機級后面的葉輪7中，諸如此類。
[0007]在從現(xiàn)有技術(shù)中了解到的一些實施例中，為了減少與液滴在壓縮機級中聚積和聚結(jié)有關(guān)的問題，使用微滴捕捉器。在WO 2001/0053278中公開了這樣的微滴捕捉器的示例。微滴捕捉器需要對葉輪進行特別復(fù)雜的機械加工。從壓縮機外殼中移除從主要工作介質(zhì)流中移除的微滴必須，并且因此需要液體移除系統(tǒng)。這些系統(tǒng)復(fù)雜且昂貴。此外，移除收集在壓縮機外殼中的液體往往需要使壓縮機停止。
[0008]本公開適合較高效地處理離心壓縮機中的濕氣的需要，以便消除或減輕與壓縮機級中存在液滴有關(guān)的至少一個問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本文公開了一種離心壓縮機，其用于處理濕氣，S卩，包括氣相和液相的氣體，例如呈在氣相中擴散的微滴的形式。壓縮機包括具有一個葉輪的至少一個壓縮機級，其中，用布置在所述壓縮機級中的適當(dāng)?shù)慕Y(jié)合來促進微滴分散。使流過壓縮機的濕氣中的微滴分散可減輕或消除在氣態(tài)流中存在較大微滴所引起的缺陷。在一些情況下，因而可分配用于從輸送到壓縮機的濕氣中移除液相的洗滌器。在一些實施例中，仍然可提供洗滌器，但可分配用于捕捉壓縮機中的微滴的特殊措施。在優(yōu)選實施例中，既不需要洗滌器，也不需要微滴捕捉器。大體上，促進或加強微滴分散可簡化壓縮機的設(shè)計和運行?？稍谝粋€或多個壓縮機級中提供用于促進微滴分散的措施。在優(yōu)選實施例中，至少對第一壓縮機級提供這樣的措施。
[0010]特別地，本文公開了一種用于處理濕氣的離心壓縮機，所述離心壓縮機設(shè)有至少一個壓縮機級，壓縮機級包括葉輪，葉輪旋轉(zhuǎn)地布置在外殼中，并且設(shè)有葉輪輪轂多個葉輪葉片，各個葉輪葉片具有吸力側(cè)和壓力側(cè)。壓縮機級包括至少一個微滴分散布置，其構(gòu)造成促進流過壓縮機級的液滴分散。
[0011]根據(jù)優(yōu)選實施例，微滴分散布置構(gòu)造成相對于流過所述至少一個壓縮機級的濕氣中的氣相的速度而改變液相的速度。流體的速度是向量實體，即，其可表示為具有模數(shù)和方向的向量。改變液相的速度可包括修改速度的模數(shù)，方向不變。在其它實施例中，可修改速度向量的方向，模數(shù)保持恒定。在又一個實施例中，可修改模數(shù)和向量方向兩者。
[0012]修改，即，相對于氣相的速度而改變液相的速度可促進兩個相之間的相互作用。氣相通常移動得比液相更快。當(dāng)較慢的液滴與移動較快的氣態(tài)流相互作用時，可實現(xiàn)微滴分散。微滴的尺寸將減小，從而防止或減小微滴對壓縮機構(gòu)件的腐蝕性損傷。不需要從工作流體中移除液相，而是可保持在其中，從而消除或減少對洗滌器和/或復(fù)雜的微滴捕捉布置的需要。如果保持這樣的布置，則收集到的液體的量從而將小于現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機，使得壓縮機運行更高效。
[0013]在一些實施例中微滴分散布置包括布置在葉輪葉片的壓力側(cè)上的微滴分離器。微滴分離器對沿著其壓力側(cè)移動的液滴施加橫向于流過葉輪的濕氣的主流速度方向的速度分量。同時，微滴速度的模數(shù)可減小。改變微滴速度會增大速度差(優(yōu)選在模數(shù)和方向方面)，使得在氣相和液相之間有分散相互作用，從而減小微滴的平均尺寸。
[0014]根據(jù)一些實施例，微滴分離器布置成至少沿著葉輪葉片的在葉輪入口和葉輪出口之間的徑向延伸部?？裳刂鱾€葉片的壓力側(cè)提供一個或多個分離器。分離器的數(shù)量優(yōu)選在各個葉片上相同，但這不是強制性的。在一些實施例中，可在屬于相同葉輪的不同葉片上提供不同數(shù)量的微滴分離器。例如奇數(shù)個葉片可具有一個微滴分離器，而偶數(shù)個葉片則可具有兩個微滴分離器。
[0015]在一些實施例中，分離器至少布置在出口處，S卩，在葉輪葉片的后緣處。在這種情況下，分離器使微滴速度在壓縮機葉輪的排出側(cè)處改變。
[0016]在一些實施例中，葉輪葉片的后緣，即，在葉輪的邊緣處，在葉輪出口或葉輪排出口處將限定兩個不同的角:在壓力側(cè)上的第一角和在葉輪的吸力側(cè)上的第二角。液相主要沿著葉輪的壓力側(cè)收集，因為液相的密度比氣相的密度更高。因此，在排出側(cè)上，液相將減慢，并且轉(zhuǎn)移成與氣態(tài)流相互作用。該相互作用促會進微滴分散，并且因而減小微滴尺寸。
[0017]微滴分離器可為葉片的壓力側(cè)上的任何表面中斷，對沿著葉片的壓力側(cè)流動的流體進行速度修改。例如，微滴分離器可包括在葉片的壓力側(cè)上的凸起、瘤節(jié)、凸脊或凸塊。優(yōu)選地，分離器設(shè)計成盡可能多地減小分離器對整體壓縮機效率的不利影響。
[0018]在一些實施例中，微滴分散布置包括定位在連續(xù)的葉輪葉片之間的多個中間輔助葉片，所述中間輔助葉片在葉輪入口和葉輪入口和葉輪出口之間的中間位置之間延伸，所述中間輔助葉片比葉輪葉片更短。沿著中間輔助葉片的壓力側(cè)移動的液相最終將越過所述中間輔助葉片的后緣，即，相對于流向的下游邊緣。這將使液相流突然改變速度。
[0019]在一些實施例中，通過提供葉輪，將使液相的速度相對于氣相的速度改變，葉輪在液相將聚積的區(qū)域中具有較大的半徑。由于其密度較高，所以液相將聚積在輪轂側(cè)上。在一些實施例中，至少一個葉輪的輪轂設(shè)計有比護罩更小的直徑，使得在葉輪排出口處，氣相將加速到比液相更高的速度。因此引起的速度差會促進微滴分散。一般而言，葉輪直徑可在葉片根部和葉片尖部之前改變，使得其中液體很可能聚積(在葉輪根部附近)的葉輪區(qū)段中的排出速度將小于較接近葉片尖部的排出速度，在那里，工作流體流將僅包含或幾乎僅包含其中無液滴的氣體。
[0020]在一些實施例中，對葉輪的表面進行機械加工，以有利于收集其