DE69122258T2

DE69122258T2 - Verfahren und mittel zur strömungskontrolle

Info

Publication number: DE69122258T2
Application number: DE69122258T
Authority: DE
Inventors: Ivor Day; Christopher Freeman
Original assignee: Rolls Royce PLC
Current assignee: Rolls Royce PLC
Priority date: 1990-08-18
Filing date: 1991-08-19
Publication date: 1997-01-30
Anticipated expiration: 2011-08-20
Also published as: EP0543908B1; JPH05509143A; GB9018188D0; DE69122258D1; WO1992003661A1; EP0543908A1

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren und auf Mittel zur Steuerung von Strömungsstörungen in Turbokompressoren, und zwar einschließlich zur Steuerung von Instabilitäten wie die Phänomene eines rotierenden Strömungsabrisses und eines Pumpens, insbesondere in Axialturbokompressoren, und ferner auf eine Steuerung von Störungen in stetigen oder quasi stetigen Strömungen.
Das Abreißen einer rotierenden Strömung ist eine aerodynamische Instabilität, die die maximale Druckanstiegsfähigkeit eines Turbokompressors bestimmt. An diesem Maximum führt jeder weitere Bedarf zur Erzeugung eines kleinen Flecken (der gewöhnlich als "Zelle" bezeichnet wird) einer gestörten Strömung in der Beschaufelung, und dieser Fleck kann sich dann schnell ausbreiten und einen großen Anteil des Ringquerschnitts des Kompressors einnehmen. Wenn die Abreißzelle sich voll ausbildet, dann fällt der Förderdruck am Ausgang des Kompressors ebenso schnell ab. Diese Art der Störung wird als "rotierender Strömungsabriß" (rotating stall) bezeichnet, weil der gestörte oder "blockierte" Sensor des Ringes sich mit der Beschaufelung dreht, und zwar, grob gesagt, mit der halben Drehzahl der Beschaufelung, und im typischen Fall in einem Bereich zwischen 0,8 und 0,3 der Drehzahl der Beschaufelung. Die systembezogene Instabilität des Pumpens der Strömung erfolgt, wenn ein Kompressor an ein großes stromabwärtiges Volumen angeschlossen wird, beispielsweise an eine Rohrleitung in einer industriellen Anlage oder der Brennkammer in einem Gasturbinentriebwerk. Wenn die Druckanstiegsfähigkeit des Kompressors überschritten wird und eine Strömungsabrißbedingung eingeleitet wird, dann ergibt sich eine Störung im Förderdruck, wodurch das komprimierte Gas in dem Volumen stromab des Kompressors zu einer Rückströmung durch den Kompressor veranlaßt wird. In extremen Fällen kann dies dazu führen, daß Flammen aus der Vorderseite des Triebwerks ausgeblasen werden. Eine Entlüftung des stromabwärtigen Volumens vermindert in diesem Fall den Rückdruck auf den Kompressor; die Strömungsabrißbedingung verschwindet, und der Druck stromab ist in der Lage, wieder anzusteigen, wenn das stromabwärtige Volumen wieder gefüllt ist. Der Zyklus Strömungsabriß, Entlüftung, Wiederauffüllen beginnt demgemäß wieder, und eine kontinuierliche Folge von Pumpzyklen kann sich einstellen, wenn die Arbeitsbedingungen unverändert bleiben.
In der GB-A-1 481 031 wird vorgeschlagen, die Strömungsumkehr zu detektieren, die mit dem Pumpen auftritt, und dann die Grenzschicht im stromabwärtigen Bereich des Kompressors abzuziehen, um diese Luft dem Einlaß wieder zuzuführen. Ein solches Verfahren erweist sich als wirkungslos, jedoch wird es benutzt, und zwar nicht am wenigsten deshalb, weil die Arbeitsweise auf der Pumpbedingung ruht.
Sowohl der Strömungsabriß als auch das Pumpen begrenzt den Betriebsbereich einer Maschine und die Bedingungen der Beschädigung. Ein rotierender Strömungsabriß führt zu sehr hohen Temperaturen im Kompressor, und das Pumpen führt zu heftigen Biegebelastungen der Beschaufelung. Eine anerkannte Maßnahme zur Vermeidung dieser Gefahren besteht darin zu gewährleisten, daß der Kompressor nicht dicht im Bereich des Spitzendruckanstiegs arbeitet. In der Vergangenheit wurde jedoch vorgeschlagen, daß eine aktive Steuerungstechnik benutzt werden sollte, um den Wirkungsgrad zu verbessern. In diesem Zusammenhang wird auf die GB-A-2 191 606 und den Artikel von Epstein AH, Ffowcs- Williams JE und Greitzer EM, "Active Suppression of Aerodynamic Instabilities in Turbomachinery", Bezug genommen, der veröffentlicht ist in AIAA Journal of Propulsion and Power, Vol 5, Nr. 2 1989.
Die US-A-4 196 472 (Ludwig et al.) beschreibt ein Strömungsabrißsteuersystem für einen Axialströmungskompressor, bei dem Signale einer Zahl von Druckwandlern innerhalb des Kompressors mit einem Bezugssignal verglichen werden, dessen Wert sich auf die Arbeitsbedingungen im Kompressor bezieht. Die Signale von den einzelnen Wandlern werden aufeinanderfolgend mit dem Bezugssignal verglichen, so daß die Korrekturwirkung eingeleitet werden kann, wenn ein anormaler Wert durch irgendeinen der Sensoren erkannt wird. Außerdem werden die Signale summiert, und das Ausmaß der Korrekturwirkung wird durch den summierten Signalwert bestimmt. Die Form der Korrekturwirkung, die in der US-A- 4 196 472 beschrieben ist, hat die Form einer steuerbaren Abzapfung vom Gaskanal des Kompressors, und es wird auch eine Steuerung des Staffelungswinkels der Statorschaufeln vorgeschlagen.
In der FR-A-2 248 427, die der GB-A-1 481 031 äquivalent ist, wird eine Vorrichtung zur Steuerung des Pumpvorgangs in axialen und radialen Strömungskompressoren beschrieben. Hierbei wird ein Druckwandler benutzt, um die Strömungsumkehr in der Grenzschicht stromab der Rotorschaufel festzustellen. Es wird eine Korrekturwirkung dadurch herbeigeführt, daß Luft an einer Stelle stromab der Rotorschaufel abgezapft und in den Kompressor stromauf der Rotorschaufel entweder mit einer stromaufwärtigen Komponente, oder weder mit einer stromaufwärtigen Komponente, noch mit einer stromabwärtigen Komponente eingespritzt.
Ein neuartiges Verfahren zur Steuerung von Störungen, beispielsweise des rotierenden Strömungsabrisses und des Pumpens in Turbokompressoren, wird neuerdings vorgeschlagen, wobei Veränderungen in der Strömung an einer Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen an einer gewählten Station in Strömungsrichtung durch den Kompressor festgestellt werden, um Veränderungen über einem vorbestimmten Veränderungsgrenzwert festzustellen.
Gemäß einem Merkmal der Erfindung umfaßt ein Verfahren zur Steuerung der Gasströmung in einem Kompressor die folgenden Schritte:
- es wird die Strömung an einer Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Stellen rings um den Kompressor festgestellt;
- es werden veränderungen in der Strömung in einem in Umfangsrichtung liegenden Bereich relativ zu einem anderen erfaßt; und
- nach Erfassen einer derartigen Anderung wird ein unter höherem Druck stehendes Gas in den Kompressor eingespritzt,
dadurch gekennzeichnet, daß das unter höherem Druck stehende Gas allgemein in Richtung der Strömung durch den Kompressor eingespritzt wird;
daß das unter höherem Druck stehende Gas von einem Bereich höheren Drucks des Kompressors stromab der in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Stellen abgenommen und nach einem Umfangsbereich eingeleitet wird, in dem die Veränderung erfaßt wurde, wobei das unter höherem Druck stehende Gas in den Kompressor unter einem radial gerichteten Winkel von nicht wesentlich mehr als 30 º eingeleitet wird.
Vorzugsweise liegt die Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Stellen an einer gewählten axialen Station in Richtung der Strömung durch den Kompressor, und es werden nur Veränderungen in der Strömung über einem vorbestimmten Veränderungsgrenzwert erfaßt, und das unter hherem Druck stehende Gas wird in den Kompressor stromauf des Bereichs höheren Drucks in einer in Umfangsrichtung selektiven Weise eingespritzt, in Abhängigkeit von den in Umfangsrichtung liegenden Ursprüngen der Veränderungen, wodurch gegen Strömungsstörungen eingewirkt wird, die durch diese Veränderungen angezeigt werden.
Das unter höherem Druck stehende Gas kann in einer Reihe unterschiedlicher Sektoren rings um den Kompressor eingespritzt werden, wobei die Strömungsveränderungen unabhängig in jedem der Sektoren festgestellt werden.
Vorzugsweise wird das Gas höheren Druckes aus dem gleichen Sektor abgenommen, in den es dann wieder eingespritzt wird.
Ein wesentliches Merkmal der vorliegenden Erfindung, nämlich die Benutzung eingespritzten Gases, das der Strömungsstörung entgegenwirkt, hat gegenüber dem Verfahren gemäß US-A-4 196 472 den Vorteil, daß das Einspritzen von Gas die Basispumpgrenze des Kompressors verbessert. Der Kompressor ist daher in der Lage, mit einem höheren Ausgang zu arbeiten, als es der Fall ist bei bekannten Anzapfsystemen.
Rotierende Abreißbedingungen können bei Turbokompressoren auch bei geringen Drehzahlen und Teillastbedingungen auftreten. In diesem Fall zeigt sich, daß die Instabilität im vorderen Teil des Kompressors auftritt. Weil die Maschine mit einem geringeren Kompressionsverhältnis als mit dem optimalen Verhältnis arbeitet, für die der Kompressor ausgelegt ist, werden die ersten Stufen relativ hoch belastet im Vergleich mit den rückwärtigen Stufen. Die Strömung vorn am Kompressor kann dann einen Abreißpunkt erreichen, und dies ergibt einen ungesteuerten Leistungsverlust. Die vorliegende Erfindung kann auch benutzt werden, um diesem Problem entgegenzuwirken, indem unter höherem Druck stehendes Gas in die vordersten Stufen eines Turbokompressors, und zwar vorzugsweise in die vorderste Stufe, in ähnlicher Weise eingespritzt wird, wie dies für den Hochdrehzahlbereich beschrieben wurde.
In einem allgemeineren Sinn kann jeder Axialbereich des Kompressors für das Strömungseinspritzen benutzt werden, je nach der Natur der auftretenden Störung. Es ist notwendig zu gewährleisten, daß der Einspritzdruck ausreicht, um einen ausreichenden Energieeingang an der Stelle zu liefern, wo die festgestellte Strömungsstörung beeinflußt werden soll. Im Hinblick auf den größten Wirkungsgrad sollte jedoch das Druckdifferential so niedrig als praktisch möglich gehalten werden. Wenn es erforderlich ist, daß die Strömung an der Vorderseite des Kompressors eingespritzt wird, kann es daher nicht zweckmäßig sein, die eingespritzte Luft vom Kompressorauslaß abzunehmen. Aus dem Gesichtspunkt des aerodynamischen Wirkungsgrades wäre es erwünscht, mehrere aufeinanderfolgende Strömungseinspritzkreise längs des Kompressorpfades vorzusehen, wobei jeder Kreis nur einen kleinen Teil des Gesamtpfades überspannt, aber dies würde einen mechanisch komplexen Aufbau erfordern, und deshalb wäre eine solche Anordnung praktisch nicht zu verwirklichen.
Es kann ausreichend sein, die Sensorvorrichtung und die Einspritzeinrichtung an einer einzigen axialen Station vorzusehen, aber wie erwähnt sollte die Anordnung derartiger Mittel an mehreren Stationen nicht ausgeschlossen werden, und diese Anordnung kann sich als zweckmäßig erweisen. Als praktische Maßnahme sowohl für ein Strömungsabreißen bei hohen Drehzahlen als auch bei niedrigeren Drehzahlen können relativ einfache Mittel vorgesehen werden, wenn Anzapfungen im Vorderbereich, im rückwärtigen Bereich und einem Zwischenbereich des Kompressors vorgenommen werden, so daß die Möglichkeit geschaffen wird, die Einspritzung von hinten oder vom Auslaß her nach dem Zwischenbereich vorzunehmen, um einem Abreißen der Strömung bei hoher Drehzahl gemäß der Erfassung im Mittelbereich entgegenzuwirken, und es kann eine Anzapfung im Mittelbereich und ein Einblasen vorn vorgenommen werden, um einem Abreißen der Strömung bei geringer Drehzahl entgegenzuwirken, gemäß einem Ausgang des Detektors im Mittelbereich.
Die kritische Axialstation oder die Stationen, bei denen eine Einleitung der Strömungsstörung zu erwarten ist, können sich bei unterschiedlicher Auslegung der Turbokompressoren und der Anordnung der Einspritzstellen sowie der Fühler weitgehend ändern, so daß die Anordnung empirisch festgelegt wird. Es kann auch die Notwendigkeit bestehen, die Kompressorströmung in der Nähe des Auslaßendes im Hinblick auf Pumpbedingungen zu überwachen, und zwar unabhängig von der Überwachung der rotierenden Strömungsabrißbedingungen weiter stromauf.
Es ist im Rahmen der Erfindung möglich, irgendein gewünschtes Muster der Gasinjektion zu benutzen. Beispielsweise kann gemäß der Erfassung einer rotierenden Strömungsänderung Gas aufeinanderfolgend durch eine in Umfangsrichtung beabstandete Reihe von Öffnungen an einer Station eingeblasen werden. Statt dessen kann Gas gleichzeitig durch diese Reihe von Öffnungen eingeblasen werden. Wenn Gaseinblaseinrichtungen an einer Anzahl axial beabstandeter Stationen befindlich sind, können diese gemäß den erfaßten Änderungen an ihren jeweiligen Stationen oder an anderen Stationen betätigt werden, je nachdem, wie dies zweckmäßig erscheint. Wenn das Steuersystem auf eine Anzahl axialer Stationen ausgedehnt wird, kann es unabhängig an jeder Station oder an jeder Gaseinblasstelle an unterschiedlichen Stationen koordiniert werden, um beispielsweise gemeinsam oder in einer vorbestimmten Folge wirksam zu werden.
Das erfindungsgemäße Verfahren kann auch benutzt werden, um Strömungsverzerrungen zu begegnen, wo die Strömungsverteilung in Umfangsrichtung ungleichförmig ist. Diese Bedingung kann in einem Flugtriebwerk während der Übergangsmanöver auftreten oder dann, wenn das Flugzeug mit geringer Geschwindigkeit fliegt und die Triebwerksachse unter einem größeren Winkel als üblich gegenüber dem Flugpfad angestellt ist, beispielsweise beim Start. Dann wird ein Teil der Lufteinlaßf läche des Triebwerks wirksam durch die Verkleidung stromauf des Triebwerks "abgeschattet", und die Strömung kann an der ersten Stufe des Kompressors abreißen.
Bei dieser Art von Störungen kann es zweckmäßig sein, sich auf Sensoren zu verlassen, die an mehreren Stellen im axialen Abstand zueinander angeordnet sind, wobei die Signale dieser Sensoren von den unterschiedlichen Stellen derart koordiniert werden, daß die Gaseinspritzung getriggert wird, wenn eine Anzahl von Sensoren an unterschiedlichen Stellen, aber an ähnlichen Umfangsstellen, ein Kennsignal liefern.
Es ist jedoch auch möglich, sich auf einen Sensor stromauf des Kompressors zu verlassen, um derartigen statischen oder relativ statischen Störungen zu begegnen. Wenn beispielsweise der Kompressor in einer Gondel arbeitet, können in Umfangsrichtung Ungleichförmigkeiten in der Gondel vor dem Triebwerkseinlaß auftreten. Es liegt außerdem im Rahmen der Erfindung, ein Verfahren und eine Vorrichtung vorzusehen, wodurch die Erfassung einer solchen Störung benutzt wird, um das Einblasen zu triggern, und zwar vorzugsweise am Kompressoreinlaß, wobei das Gas weiter stromab im Kompressor abgezapft wird. Eine solche Störung kann erfordern, daß das Einblasen der Strömung nur über einem Teil des Umfangs des Kompressors erfolgt.
Gemäß einem weiteren Merkmal der Erfindung umfaßt eine Vorrichtung zur Steuerung der Gasströmung in einem Kompressor die folgenden Merkmale:
- es sind mehrere Sensoren zur Erfassung der Strömung in Umfangsrichtung um den Kompressor herum im Abstand zueinander angeordnet, die auf die Strömung bezogene Signale liefern;
- eine Steuervorrichtung steht in Verbindung mit den Sensoren, um Änderungen in der Strömung in einem Umfangsbereich relativ zu einem anderen Umfangsbereich zu detektieren und Steuersignale zu liefern, wenn derartige Veränderungen erfaßt werden; und
- es ist eine Einblasvorrichtung vorgesehen, die bei Empfang der Steuersignale wirksam wird, um unter höherem Druck stehendes Gas in den Kompressor einzublasen,
dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasvorrichtung so angeordnet ist, daß das unter höherem Druck stehende Gas allgemein in Richtung der Hauptströrnung durch den Kompressor eingeblasen wird, daß Mittel vorgesehen sind, um das unter höherem Druck stehende Gas von einem Bereich höheren Drucks des Kompressors stromab der in Umfangsrichtung beabstandeten Stellen mit den Sensoren abzuzapfen, und daß die Einblasvorrichtung so angeordnet ist, daß das Hochdruckgas in den Umfangsbereich eingeblasen wird, in dem die Veränderung festgestellt wurde, wobei die Einblasvorrichtung so angeordnet ist, daß das Gas mit höherem Druck in den Kompressor unter einem radial gerichteten Winkel von nicht wesentlich mehr als 30 º eingeblasen wird.
Vorzugsweise umfaßt die Einblasvorrichtung ein Feld von Einblasdüsen, und die Steuereinrichtung betätigt die Einblasdüsen in Umfangsrichtung selektiv in Abhängigkeit von der Umfangsstellung der Sensoren, die die Strömungsänderungen erfaßt haben, wodurch gegen die Strömungsstörungen eingewirkt wird, die durch die Veränderungen angezeigt wurden.
Vorzugsweise umfaßt die Steuervorrichtung Mittel, wodurch nur die Sensorsignale, die Strömungsänderungen über einem vorbestimmten Grenzwert der Strömungsveränderung anzeigen, eine Arbeitsweise der Einblasvorrichtung verursachen.
Gemäß einem bevorzugten Arbeitsverfahren wird bei Triggerung der Einblasströmung das oder jedes Ventil, das die Strömung steuert, automatisch nach einem Intervall wieder geschlossen, welches eine vorbestimmte Periode umfassen kann, da ein kontinuierliches Einblasen von Hochdruckgas unwirtschaftlich wäre. Es kann zweckmäßig sein, dies dadurch zu bewerkstelligen, daß die anfängliche Strömung abgezapft wird, wodurch der Strömungssteuereffekt graduell entfernt wird. Dies ist insbesondere zweckmäßig, wenn eine relativ lange Periode der Einblasströmung benötigt wird, um die Störungen zu beeinflussen; wenn die Störung wiederum auftritt, bevor die Strömung abgeschaltet ist, kann die Strömungsrate wieder auf den ursprünglichen Wert vergrößert werden. Durch wiederholtes Abschnüren und Wiederherstellen der Strömung wird gewährleistet, daß die Strömung auf dem Minimalwert gehalten wird, um die Störung zu steuern, und abgeschaltet wird, sobald die Ursache der Störung wegfällt. Außerdem ist eine zeitgesteuerte Einschnürung der Einblasströmung möglich, um den Energieeingang zur Betätigung des Korrektursystems zu begrenzen, ohne dessen Wirksamkeit zu beeinträchtigen. Bei speziellen Strömungssystemen jedoch kann auch eine Ein-Aus-Charakteristik in gleicher Weise wirksam sein, und dies hat den Vorteil einer Vereinfachung. Wenn die Störung verbleibt, nachdem das vorbestimmte Intervall abgelaufen ist, kann unmittelbar danach eine weitere Einblasperiode eingeleitet werden. Die Anordnung kann auch so getroffen werden, daß das Ansprechen der Komponenten des Systems gewährleistet, daß die Einblasströmung zwischen zwei Perioden nicht unterbrochen wird.
Für die Erfindung ist es bedeutsam, daß sie benutzt werden kann, ob nun die Steuerströmung abgeschnürt oder einfach abgesperrt wird, ohne daß Steuermittel vorhanden wären, die eine Rückführungsschleife erfordern. Es ist möglich, eine Korrekturwirkung mit einer maximalen Rate einzuleiten, wenn das Gaseinblasen beginnt, und zwar nur bei Überschreiten des Schwellwertstörpegels. Wenn danach die Einblasströmung abgeschaltet oder die Einblasrate vermindert wird, kann gewährleistet werden, daß die volle Korrekturwirkung in jeder Stufe wiederhergestellt werden kann, wenn die störung fortdauert oder wieder beginnt. Die erfindungsgemäße Anordnung ermöglicht eine beträchtliche Vereinfachung im Vergleich mit bekannten Anordnungen, ohne daß die Fähigkeit zur Steuerung der Störung beeinträchtigt würde. Es ist auch auf sehr einfache Weise möglich, eine manuelle Betätigungseinrichtung vorzusehen, die es der Bedienungsperson ermöglicht, die Vorrichtung in Tätigkeit zu setzen.
Gemäß einer bevorzugten Steueranordnung nach der Erfindung umfassen die Steuermittel eine Einrichtung, um eine Durchschnittsbildung des erfaßten Signals an jeder der im Abstand liegenden Stellen während einer Rollperiode zu bewirken, die der Erfassung der Strömung an wenigstens drei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stellen entspricht, um eine Reihe von Mittelwerten zu liefern, aus denen eine Strömungsstörung abgeleitet wird.
Vorzugsweise sind Mittel vorgesehen, um ein Differenzsignal zwischen dem augenblicklich erfaßten Signal und dem mittleren Signal zu bilden, und es sind Mittel vorgesehen, um die relative Größe des Differenzsignals zu messen, wobei ein Ausgang ein Betätigungssignal zum Einblasen erzeugt, nachdem eine relative Größe über einem vorbestimmten Pegel von jedem Sensor oder mehreren Sensoren erfaßt wurde.
Die Erzeugung einer Reihe von Betriebsausgängen von mehreren Sensoren kann benutzt werden, um die Einblaseinrichtung in einer aufeinanderfolgenden Musterform zu betätigen.
Vorzugsweise detektiert die Steuervorrichtung wenigstens einen kleinen scharf definierten Flecken der abgerissenen Strömung.
Vorzugsweise wird das Gas mit höherem Druck in einem Umfangsbereich eingeblasen, der in Drehrichtung dem Umfangsabschnitt folgt, in dem die Änderung festgestellt wurde.
Bei der Arbeitsweise der Vorrichtung würden die wirksamen Ausgänge aller oder einiger der in Umfangsrichtung angeordneten Sensoren an einer speziellen axialen Stelle ein rotierendes Abreißen anzeigen, während gleichzeitig betriebsmäßige Ausgänge aller oder einiger Sensoren eine Pumpbedingung melden würden. In jedem Fall würde ein Gaseinblasverfahren eingeleitet, das im Hinblick auf die festgestellte Störung geeignet ist. Das heißt, einer Strömungsabreißbedingung würde durch ein in Umfangsrichtung aufeinanderfolgendes Einblasen von Gas entgegengewirkt, während bei einer Pumpbedingung sämtliche Einblasöffnungen gleichzeitig geöffnet würden.
Es ist auch möglich, sämtliche Einblasöffnungen gleichzeitig zu öffnen, wenn ein rotierender Abreißvorgang angezeigt wird. Dies stellt jedoch eine weniger wirtschaftliche Benutzung der Druckluft dar, aber es hat den vorteil der Einfachheit, insbesondere deshalb, weil nur ein einziges Ventil benötigt wird.
Beim Ansprechen auf eine in Umfangsrichtung verlaufende Folge von betriebsmäßigen Ausgängen der Sensoren kann es sich zeigen, daß es zweckmäßig ist, eine aufeinanderfolgende Gaseinblasung mit einer unterschiedlichen Phase bei einer speziellen Installation vorzunehmen, um optimale Ergebnisse zu erhalten. Dies ist jedoch gewöhnlich nicht erforderlich, und bei einem typischen Axialströmungskompressor kann davon ausgegangen werden, daß eine Störung im allgemeinen ihrer Natur nach axial ist. Es kann daher zweckmäßig sein, Gaseinblasstellen vorzusehen, die axial mit den stromabwärtigen Stellen der Abzapfungen für das Hochdruckgas zusammenfallen. Wenn eine rotierende Störung zu unterdrücken ist, dann kann die aufeinanderfolgende Wirkung der Gaseinblasung über den Umfang des Rotors gegen die Störung sowohl an der Stelle der Gaseinblasung als auch an der Stelle des Gasabzugs wirken.
Die Strömungen durch die Einblasstellen werden durch entsprechende Ventile für individuelle Öffnungen oder Gruppen von Öffnungen gesteuert. Durch Gruppierung der Öffnungen wird die Vorrichtung vereinfacht, aber es wird eine größere Menge von Einblasluft benötigt. Es kann zweckmäßig sein, mehrere Öffnungen über einen Sektor des Umfangs an jeder Gaseinblasstelle vorzusehen, um die Verteilung der eingeblasenen Strömung zu verbessern.
Vorzugsweise kann die Auslaßvorrichtung Düsen umfassen, in denen ein vorstehender Abschnitt an jedem Düsenaustritt den Einblasstrom stromab ablenkt.
Vorzugsweise kann die Einblasvorrichtung Düsen umfassen, die zwischen den Leitschaufeln befindlich sind.
Vorzugsweise weist die Einblasvorrichtung Düsen auf, die in der Innenwand des Kompressorgehäuses angeordnet sind.
Vorzugsweise wird das unter höherem Druck stehende Gas nach einem Umfangsbereich eingeblasen, der in der Drehrichtung dem Umfangsbereich folgt, in dem die Veränderung festgestellt wurde.
Die Strömung kann in Umfangsrichtung unter einem schrägen Winkel gerichtet werden, der der Drehrichtung des Kompressors entgegenläuft.
Es kann sich auch bei einem Betriebssignal an einer Station als zweckmäßig erweisen, eine Einblasströmung an einer anderen Station zu betätigen, beispielsweise wenn eine Strömungsstörung leichter an einer Stelle stromab des Entstehens festgestellt wird, wie beispielsweise das Auftreten einer rotierenden Abrißströmung in der Nähe des Kompressorauslasses bei höheren Drehzahlen. In der Praxis sollte die Sensoreinrichtung nicht so nahe an der Gaseinblasstelle angeordnet werden, daß ihre Signale durch das eingeblasene Gas gestört werden.
Im folgenden wird auf die beiliegenden Zeichnungen Bezug genommen, um die Erfindung im einzelnen zu beschreiben. In der Zeichnung zeigen:
Fig. 1 bis 3 Aufzeichnungen einer Reihe gleichzeitiger Luftströmungsmessungen von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Sensoren am Einlaßende eines Axialströmungs-Luftkompressors,
Fig. 4 eine schematische Darstellung des Luftkompressors, der mit einer Strömungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,
Fig. 5 bis 11 weitere graphische Darstellungen der Luftströmungsmessungen im Kompressor, wodurch die Arbeitsweise der Strömungssteuervorrichtung veranschaulicht wird,
Fig. 12 eine graphische Darstellung der Kompressorcharakteristik, wobei die Verbesserung der Arbeitsweise ersichtlich ist, die durch Benutzung der erfindungsgemäßen Steuereinrichtung erlangt wird,
Fig. 13 eine schematische Darstellung eines Axialströmungs-Strahltriebwerks, das mit einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist,
Fig. 14 und 15 Einzelansichten, die schematisch die Lufteinblaseinrichtung an einer Stelle des Umfangs des Kompressorgehäuses veranschaulichen,
Fig. 15a eine Einzelansicht einer abgewandelten Ausführungsforrn der Einblasöffnungen,
Fig. 16 eine Schnittansicht einer Ausführungsform des Steuerventils für die Einblasströmung,
Fig. 17 und 18 Blockschaltbilder, die Einzelheiten der Steuervorrichtung gemäß Fig. 13 veranschaulichen, und
Fig. 19 eine schematische Darstellung eines weiteren Ausführungsbeispiels eines Axialströmungs-Strahltriebwerks, das mit einer Steuervorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist.
Beobachtungen zeigen, daß eine Strömungsabrißzelle in einem Axialströmungskompressor von einer unentdeckten Störung bis zu einer vollständigen Blockierung innerhalb von Millisekunden anwachsen kann; diese Entwicklung findet gewöhnlich über etwa vier bis sechs Umdrehungen des Kompressorrotors statt. Die Strömungsabrißzelle kann zuerst an jedem Punkt um den Strömungskanal durch den Kompressor hindurch auftreten, so daß eine Reihe von im Abstand zueinander angeordneten Sensoren benötigt wird, um den Ursprung und die Entwicklung einer Strömungsabreißzelle festzustellen. Experimentelle Versuche auf der Basis der vorliegenden Erfindung wurden bei einem Turbokompressor in Verbindung mit mehreren Heißdrahtsensoren durchgeführt, die in Umfangsrichtung um eine Axialstellung unmittelbar hinter der ersten Rotorscheibe angeordnet waren, wie dies in Fig. 4 dargestellt ist (tatsächlich weniger als eine Hälfte einer Schaufelsehne stromauf der Rotorscheibe), wobei die Sensoren radial innerhalb des Kompressorgehäuses auf etwa ein Drittel der radialen Tiefe des Strömungskanals angeordnet waren. Bei der Reihe von Experimenten, die in den Fig. 1 bis 3 bzw. 5 bis 11 dargestellt sind, wurden gleichzeitig die Ausgänge einer Reihe von Sensoren aufgezeichnet, die im gleichen Winkelabstand über den Umfang angeordnet waren.
In Fig. 1 sind die Ausgänge von sechs in Umfangsrichtung im Abstand zueinander angeordneten Heißdrahtsensoren I bis VI dargestellt. Die Strömung in den Kompressor hinein befindet sich anfänglich in einem stetigen Zustand mit nur einem sehr geringen Störpegel. Ein Auftreten einer Strömungsabreißzelle kann zuerst als kleine Störung erkannt werden, nämlich als die kurze v-förmige Spitze bei A in der Spur III. Diese Spitze wächst beim Vorbeilauf an jedem folgenden Sensor progressiv an. Am Ende ihres dritten Zyklus hat die Strömungsabrißzelle ihren voll entwickelten Störwert, der sich stetig über den Ringkanal dreht.
Über eine gleiche Reihe von Spuren veranschaulicht Fig. 2 in dem gleichen Zeitmaßstab wie Fig. 1 die Einleitung eines Pumpzyklus, dessen erstes Anzeichen die V-förmige Strömungsabrißzelle ist, die zuerst in der Spur IV auftritt. Die darauffolgende Entwicklung nach einer Reihe von Umdrehungen ist merklich unterschieden von der Entwicklung der rotierenden Strömungsabrißbedingung, und es ist ein relativ langlebiger Abfall der Strömungsrate zu beobachten. Tatsächlich erscheint nur der erste Teil des Purnpzyklus in Fig. 2, und Fig. 3 zeigt über eine längere Zeitskala betrachtet die vollständige "Strömungsabriß-Rückstrom- Wiederauffüll"-Folge. Die stetige Strömung, die leicht abfällt, wenn der Rückdruck sich aufbaut, bricht schließlich ab, und die Strömung kehrt sich um, und eine stetige Strömung stellt sich wieder bei einer höheren Rate ein, weil hier ein verminderter Rückdruck vorhanden ist. Es ist wichtig, festzustellen, daß diese experimentellen Versuche zeigen, daß sowohl der Strömungsabriß als auch das Pumpen mit der Erzeugung eines kleinen scharf definierten Fleckens der abgerissenen Strömung beginnt, obgleich nicht notwendigerweise das V-förmige Profil auftreten muß, das sich in den dargestellten Spuren findet. Dies ist eine Folge der Tatsache, daß als systembezogenes Phänomen ein Pumpen erwartet wird, um eine gewisse "Volumen-und-Kanal"- Instabilität zu entwickeln.
Fig. 4 zeigt schematisch einen Axialströmungskompressor C, der mit einer Strömungssteuervorrichtung gemäß der Erfindung ausgerüstet ist. Die Heißdrahtsensoren 2 sind zwischen einem Ring fester Leitschaufeln 4 und einem Ring 6 von Rotorschaufeln angeordnet. An derselben Axialstellung, aber in Umfangsrichtung von den Sensoren im Abstand, befinden sich in Umfangsrichtung verteilte Lufteinlässe 8 (von denen nur einer dargestellt ist), die tangential mit der Innenwand 10 des Kompressorgehäuses fluchten. Die Einlässe sind nach rückwärts in den benachbarten Rotorschaufelring hinein gerichtet. Die Einlässe sind in einem in Umfangsrichtung verlaufenden Winkel angestellt, der empirisch festgelegt werden kann, aber vorzugsweise werden die Gase entgegen der Drehrichtung des Rotors gerichtet. Die Einlässe 8 sind über Leitungen 12 und entsprechende Schnellwirkventile 14 mit einer Reihe von Leitungen 18 verbunden, die von einer Reihe von Anzapfungen 20 herbeigeführt sind, die in ähnlicher Weise über den Umfang des Hochdruckendes des Kompressors verteilt sind, um Hochdruckluft in die Einlässe einzublasen.
Die Ventile 14 sind normalerweise geschlossen, jedoch können sie durch einen Steuerkreis 22 in Abhängigkeit von den Signalen der Sensoren 2 geöffnet werden. Wie weiter unten im einzelnen beschrieben, wird durch die Detektion einer Störung durch irgendeinen oder sämtliche Sensoren, die größer als ein vorbestimmter Störpegel in der stetigen Strömung des Kompressoreinlasses ist, die Öffnung der Ventile 14 getriggert, um auf den ersten Laufschaufelkranz 6 die Hochdruckluft auszublasen, die vom Auslaßende des Kompressors abgezapft wurde.
In Fig. 5 sind die Ausgänge einer Reihe von vier im gleichen Winkelabstand zueinander angeordneten Heißdrahtsensoren dargestellt, wobei eine Strömungsabrißzelle zuerst in der Spur des Sensors II erscheint. Wenn die Strömungsabrißzelle an den Sensoren III und IV vorbeizirkuliert, dann ist der Steuerkreis 22 in der Lage zu gewährleisten, daß die Störung nicht auf einem Instrumentenfehler beruht, und der Ausgang des Steuerkreises wird angeschaltetf um die Ventile 14 zu öffnen. Fig. 5 veranschaulicht, wie das Einblasen von Hochdruckluft augenblicklich die Strömungsabrißzelle unterdrückt.
Fig. 6 zeigt die gleiche Anordnung, bei der jedoch umgekehrt die Steuereinheit übersteuert wird, wobei ein Schalten des geschlossenen Ventils 14 die Möglichkeit schafft, daß die Strömungsabrißzelle wieder erscheint und sich schnell eine rotierende Strömungsabrißbedingung einstellt.
Um die Benutzung der Hochdruckluft wirtschaftlich zu gestalten, sollte die Steuereinheit 22 die Ventile schließen, nachdem die Strömungsabrißzelle unterdrückt wurde. Die Benutzung eines Zeitgebers zur Abschaltung der Ventile ist in einem Experiment veranschaulicht, das die Spuren gemäß Fig. 7 erzeugte. Die stetige Strömung verläuft so dicht benachbart zu einer kritischen Bedingung für eine Strömungsabrißzelle, daß sie kurz nach Schließen der Ventile wieder erscheint. Aber bei jeder Gelegenheit wird die Störung schnell wieder unterdrückt, wenn das System arbeitsfähig ist. Wie durch die Spur 5 in Fig. 7 angedeutet, wurde das Steuersystem nach Demonstration seiner Wirkungsweise abgeschaltet, worauf wiederum die Strömungsabrißzelle auftrat, was zu einer rotierenden Stromabrißbedingung führte.
Die Fig. 8 und 9 zeigen ein dem Experiment gemäß Fig. 7 ähnliches Experiment, wobei in diesem Fall piezo-elektrische Sensoren benutzt wurden, die in der Lage sind, die Öffnung der einzelnen Einblasventile zu betätigen, die jeweils betriebsmäßig mit einem in Umfangsrichtung benachbarten Sensor verbunden sind, um Hochdruckluft über die Einlässe 8 einzublasen.
Fig. 8 veranschaulicht, wie die Störung jeweils dann unterdrückt wird, wenn eine sich bildende Strömungsabrißzelle gebildet wird. Fig. 9 zeigt die Öffnungs- und Schließ-Folge der Steuerventile, die das entgegenwirkende Strömungseinblasen steuern. Wie an verschiedenen Stellen der Spuren II und IV angedeutet, ist es möglich, die Steuereinheit so anzuordnen, daß sie auf eine fortdauernde Störung so schnell anspricht, daß in der Wirkung die Öffnungsperiode des Ventils ausgedehnt wird.
In Fig. 10 findet sich eine Veranschaulichung der Sensorspuren, die während eines typischen Pumpzyklus aufgezeichnet wurden, in dem der Kompressor gemäß Fig. 4 seinen Ausgang in einen Tank liefert, um einen progressiven Druckanstieg am Kompressorauslaß zu erzeugen. Nach der anfänglichen Störung der stetigen Strömung durch den Strömungsabriß im Kompressor ermöglicht ein Rückfluß vom Tank ein Abfallen des Austrittsdruckes, bis eine normale, stetige Strömung wiederhergestellt ist, und der Zyklus wiederholt sich, wenn sich der Druck im Tank auf einen kritischen Wert erhöht.
In Fig. 11 ist der gleiche Pumpzyklus dargestellt, und zwar mit einer komprimierten Zeitskala, wobei das Steuersystem während einer Periode in der Mitte des Zyklus angeschaltet war. Es ist klar, daß der Pumpzyklus durch die Arbeitsweise der Einblasventile unterdrückt wurde und wieder erschien, wenn das Steuersystem abgeschaltet wurde. Die Spur zeigt den Ausgang eines einzigen Heißdrahtsensors vor der ersten Rotorstufe.
Fig. 12 veranschaulicht eine typische Druckanstiegscharakteristik eines Axialströmungskompressors. Ohne Anwendung der vorliegenden Erfindung würde man eine Instabilität und einen drastischen Abfall der Leistung an jener Stelle der Charakteristik bemerken, die mit dem Pfeil A angedeutet ist. Bei Benutzung der Erfindung erstreckt sich die Charakteristik bis nach einer Stelle, die durch den Pfeil B angedeutet ist, bevor ein Zusammenbrechen erfolgt. Da es im wirklichen Betrieb notwendig ist, mit einem hohen Sicherheitsfaktor zu arbeiten, um die katastrophalen Folgen eines Zusammenbruchs zu vermeiden, kann die Erstreckung des Bereichs, die durch Benutzung der Erfindung geschaffen wird, die Arbeitsweise ganz beträchtlich verbessern.
Fig. 13 veranschaulicht schematisch die Anwendung der Steuervorrichtung gemäß der Erfindung auf eine Gasturbine, die einen Axialströmungskompressor A, eine Brennkammer C und eine Turbine T aufweist. Kompressor und Turbine sind durch eine Welle 5 gekoppelt, damit sie sich miteinander drehen. Es sind Strömungssensoren 102a an zwei axialen Stellen vor der ersten Stufe der Schaufelscheibe 106a angeordnet, und es sind Sensoren 102b hinter einer Stufe 106b in der Nähe des Hochdruckauslasses angeordnet. An jeder Station befinden sich drei oder mehr Sensoren 102, die in Umfangsrichtung im gleichen Winkelabstand zueinander um das Gehäuse herum angeordnet sind.
Eine erste Reihe von Einblasöffnungen 108a ist über das Kompressorgehäuse stromauf der vorderen Stufe 106a verteilt, aber diese sind in Umfangsrichtung gegenüber den Sensoren 102a versetzt. Eine gleiche Reihe von Abzapföffnungen 110a ist um den Umfang an einer Zwischenstufe des Kompressors angeordnet, und hierüber kann Gas über die Leitungen 116 nach dem Niederdruckbereich an den Einblasöffnungen 108a strömen, wenn die normalerweise geschlossenen Ventile 114a geöffnet sind. Eine weitere Reihe von in Umfangsrichtung verteilten Einblasöffnungen 108b benachbart zu den Abzapföffnungen 110a können unter höherem Druck stehendes Gas von in gleicher Weise verteilten Abzapföffnungen hob über Leitungen 118 und weitere normalerweise geschlossene Ventile 114b erhalten. Aus Gründen der Übersichtlichkeit ist diese Anordnung von Öffnungen und Ventilen an diametral gegenüberliegenden Seiten dargestellt, jedoch ist, wie weiter unten beschrieben, der Umfang des Kompressors in eine Zahl gleicher Sektoren unterteilt, beispielsweise sind sechs bis zwölf Sektoren vorgesehen, und jeder Sektor besitzt ein eigenes Paar von Ventilen 114a, 114b und zugeordnete Leitungen 116, 118, die die Strömung durch eine Reihe von Einblasöffnungen und Abzapföffnungen steuern, die über den Sektor verteilt sind.
Die in Fig. 13 dargestellte Ausführungsform besitzt zwei getrennte Rezirkulationssysteme, die unabhängig voneinander betätigt werden können. Wie dargestellt, wird die Rezirkulation von der mittleren nach der Frontstufe über die Ventile 114a (hiermit soll Unstabilitäten bei niedriger Leistung entgegengewirkt werden) durch einen Steuerkreis 202a gemäß den Signalen von den Sensoren 102a an der Vorderseite des Kompressors geregelt. Die Rezirkulation von der hinteren Stufe nach der mittleren Stufe über die Ventile 114b wird durch einen Steuerkreis 202b gemäß den Signalen geregelt, die von den Sensoren 102b in der Nähe des stromabwärtigen Teils des Kompressors abgenommen werden. Weitere Einzelheiten der Steuerkreise 202 werden unter Bezugnahme auf Fig. 17 und 18 beschrieben.
Die Fig. 14 und 15 veranschaulichen im einzelnen die Lufteinblasanordnung an einer typischen Öffnung 108. Diese Öffnung liegt in einem Ring von Leitschaufeln 122, die von der Gehäuseinnenwand 124 eines Axialkompressors getragen werden. Jede Öffnung besteht aus einer Gruppe von drei Düsen 126, die sich von einer Füllkammer 128 in den Gasströmungskanal des Kompressors hinein erstrecken. Die Düsen sind unter 30 gegenüber der Axialrichtung angestellt, um die eingeblasene Luft I schräg in die Hauptströmung F unter einem möglichst flachen Radialwinkel einzuführen. Die Aufteilung der Strömung über mehrere Düsen trägt dazu bei, den Radialwinkel der Einblasung klein zu halten. Um den radialen Einblaswinkel zu begrenzen, ist weiter eine Lippe 130 vorgesehen, die den Vorlaufabschnitt des Auslasses jeder Düse abschirmt. Die Düsen 126 können außerdem in Umfangsrichtung geneigt sein, so daß die Strömung durch die Düsen mit einer gewissen Wirbelkomponente in Gegenrichtung zur Wirbelkomponente der Hauptströmung durch die Leitschaufeln eingeblasen wird.
Fig. isa veranschaulicht eine abgewandelte Anordnung der Öffnungen 126 im Axialspalt zwischen den Hinterkanten der Statorleitschaufeln 122 und den Vorderkanten der Rotorschaufeln 123. Ein Vorteil der in Fig. isa dargestellten Anordnung besteht darin, daß der Umfangswinkel der Einblasung frei verändert werden kann, weil er nicht durch die Nähe der Statorleitschaufeln begrenzt wird. Der Winkel kann daher innerhalb sehr weiter Grenzen geändert werden, aber vorzugsweise liegt er zwischen der Axialrichtung und einem solchen Winkel, daß die Richtung im wesentlichen gleich ist dem Staffelwinkel der Rotorschaufeln des benachbarten Ringes.
Die Öffnungen 108 sind zwischen jedem aufeinanderfolgenden Paar von Leitschaufeln 122 angeordnet, und sie sind in Gruppen an eine Reihe von sechs Füllkammern 128 derart angeschlossen, daß jede Füllkammer Einblasluft über einen Sektor von 60 º des Kompressorumfangs zuführt. Jeder 60º-Sektor besitzt ein eigenes Steuerventil 114 und ist an die Abzugsöffnung 110 eines entsprechenden 60º-Sektors an der stromabwärtigen Station angeschlossen. Für jeden 60º-Sektor kann ein einziger Strömungssensor 102 oder mehrere in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegende Sensoren vorhanden sein, vorzugsweise im wesentlichen an der gleichen axialen Stelle wie die Einblasöffnungen. Die Sensoren 102 sind vorzugsweise statische Drucksensoren, die, wie in Fig. 14 angedeutet, in der Gehäusewand so eingebaut sind, daß sie mit der Oberfläche fluchten.
Eine bevorzugte Ausführungsform des Ventils 114, welches ein schnelles Ansprechen auf die Feststellung einer Strömungsstörung gewährleistet, ist in Fig. 16 dargestellt. Dies ist ein oszillierendes Drehventil mit einem Rotor 142, der auf einer Spindel 144 in einem Gehäuse 146 über obere und untere Lager 148, 150 abgestützt ist. Der Rotor 142 ist ein Hohlzylinder, der dicht in einen zylindrischen Stator 152 einpaßt, jedoch in diesem frei gleitbar ist. Sowohl der Rotor als auch der Stator besitzen eine Reihe von im Abstand zueinander liegenden Schlitzen 154 in ihren zylindrischen Wänden, und die beiden Schlitzreihen können durch eine relativ kleine Bewegung des Rotors zur Deckung und außer Deckung gebracht werden. Wenn die Schlitze außer Deckung befindlich sind, wird die Strömung durch das Ventil blockiert. Wenn die Schlitze aufeinander ausgerichtet sind, dann kann das Gas aus der Zuführungsleitung 156, welches die äußere Eintrittskammer 158 im ventilgehäuse 146 erreicht, durch diese Schlitze an dem Armkreuz 159, das das untere Lager 150 trägt, vorbei und durch den Ventilauslaß 160 strömen. Um diese Schnellschaltung zu gewährleisten, besitzt der ventilrotor eine gewichtsmäßig leichte Konstruktion und besteht beispielsweise aus Kohlenstoffverbundmaterial. Der Stator besteht vorzugsweise aus dem gleichen Material, um zu gewährleisten, daß eine Passung über einen weiten Temperaturbereich aufrechterhalten wird.
Die Bewegung des Ventils wird elektromagnetisch durch einen Drehmomentmotor 162 gesteuert, der einen Elektromagneten 164 aufweist, der am Gehäuse befestigt ist und einen Anker 166 besitzt, der am Rotor 142 festgelegt ist. Der Motor ist zwischen zwei Endstellungen schaltbar, die der Ventilöffnungsstellung bzw. der Ventilschließstellung entsprechen, so daß keine mechanischen Anschläge erforderlich sind, um den Rotor in der einen oder der anderen Stellung festzulegen.
Der Teil der Steuerschaltung 202, der sich mit einem individuellen Sensorausgang befaßt, ist im einzelnen in den Fig. 17 und 18 dargestellt. Wie aus Fig. 17 ersichtlich, wird das elektronische Signal von jedem Sensorausgang zuerst in einem Tiefpaßfilter 210 gefiltert, um Störungen in der Ordnung der Schaufeln auszumerzen, und das gefilterte Signal b wird dann in einem Integrator 212 weiter verarbeitet. Der Integrator arbeitet in der Weise, daß ein Durchschnittssensorwert c über eine ablaufende Periode erzeugt wird, die gleich ist der Abtastung von wenigstens drei aufeinanderfolgenden Sensoren 102 - wenn beispielsweise ein Sensor pro Sektor vorhanden ist, dann kann die Ablaufperiode auf nur eine halbe Umdrehung beschränkt werden. Der Durchschnittswert liefert einen stetigen, aber kontinuierlich aktualisierten Basiswert, gegen den die Größe von augenblicklichen Veränderungen gemessen werden kann.
Der integrierte Ausgang c wird mit dem gefilterten Augenblickssignal b in einer Subtraktionsstufe 214 verglichen, und die Differenz d zwischen den beiden Signalen stellt die Störung dar, d. h. die Divergenz des augenblicklichen Signals von dem umlaufenden Durchschnitt. Ein Teilerkreis 216 berechnet das Verhältnis von Störung d zum Durchschnittswert c, so daß ein dimensionsloser Wert e für die Abweichung erlangt wird. Der Ausgang e von der Teilerschaltung 216 wird wenigstens einem ersten Diskriminator 218 zugeführt, um mit dem voreingestellten Pegel X verglichen zu werden, der wenigstens angepaßt sein muß, wenn das Lufteinblasen eingestellt wird. Der Ausgang f vom Diskriminator ist Ein, wenn die Größe der Teilung größer ist als der Wert X oder gleich dem Wert X ist. Der voreingestellte Störungsbetätigungspegel X wird so gewählt, daß er dem Wert entspricht, der unter einer Bedingung abreißender Strömung auftreten würde.
Die von den einzelnen Sensoren abgenommenen Signale b und die Ausgänge f werden benutzt, um ein Feld von UND-Gliedern 219 bis 219n zu betätigen, die jeweils mit einem entsprechenden Ventil 114 verbunden sind. Jedes Ventil wird geöffnet, wenn sein UND-Glied sowohl einen Ausgang f als auch ein Signal von dem Sensor empfängt, der umfangsmäßig diesem Ventil zugeordnet ist, und so wird ein Ausgang erzeugt, der den Schütz 220 des Ventils betätigt. Jedes Ventil wird daher nacheinander in Koordination mit der Umfangsstellung des erfaßten Strömungssignals geöffnet, wenn jenes Signal den Störungsausgang f geliefert hat. Es ist ersichtlich, daß das zu öffnende Ventil für das gleiche Segment des Kompressorluftkanals bestimmt ist wie jener Sektor, wo die Störung festgestellt wurde, oder es kann auch für einen Sektor sein, der in Drehrichtung folgt, wenn es notwendig ist, eine Verzögerung im Ansprechen zu kompensieren.
Ein weiterer Diskriminator 218' in der Schaltung gemäß Fig. 18 kann ebenfalls das Signal e erhalten und so abgestimmt sein, daß ein Ausgang f' mit einem Pegel X' geliefert wird, der größer ist als der Wert, der unter normalen Triebwerksarbeitsbedingungen, beispielsweise bei Beschleunigung oder Verzögerung, auftreten würde, jedoch ist der Wert kleiner als er bei einer Bedingung mit Strömungsabriß auftreten würde. Dies kann beispielsweise benutzt werden, um einer Störung bei extremen Fluglagen entgegenzuwirken.
Zusätzliche und/oder alternative Möglichkeiten zur Erzeugung der erforderlichen Rezirkulationsströmung können dadurch erhalten werden, daß die Ausgänge f oder f' gemäß Fig. 18 abgenommen werden. In der Schaltung gemäß Fig. 18 besitzt ein Speicher 222 Adressen 223 für die Ausgänge der Diskriminatoren 218 sämtlicher Sensoren jeder Stufe. Wenn ein Ausgang f:(e> X) auftritt, dann wird dieses Signal während wenigstens der Abrollperiode des Integrators 212 gehalten, wie dies durch das Eingangssignal der Kompressordrehzahl N bestimmt wird. Die im Speicher gehaltenen Werte werden stufenweise mit der Abtastung der Adressen 223 extrahiert und in einer Summierungsschaltung 224 für alle Sensoren dieser Stufe summiert. Der Komparator 228 bestimmt, ob die summierten Signale vorbestimmte Werte überschreiten, worauf die Ventilsteuerschaltung 232 betätigt wird, um das Einblasventil oder die Einblasventile 114 an der jeweiligen Kompressorstelle zu öffnen. Gleichzeitig wird ein Zeitgeber 234 betätigt, um die Ventile 114 nach einer fest eingestellten Zeitdauer wieder zu schließen, wobei diese Zeitdauer nur eine oder zwei Umdrehungen des Kompressors umfassen kann.
Wenn es erwünscht ist, die Notwendigkeit einer Rezirkulationsströmung zu überwachen, beispielsweise einer Strömung aus den Öffnungen 110a nach den Öffnungen 108a über Strömungssensoren an einer Zahl von Stufen zwischen diesen beiden Gruppen von Öffnungen, dann kann die Schaltung gemäß Fig. 18 weiter vervollständigt werden, indem ein zusätzlicher Additionskreis 226 für die Sensoren der verschiedenen Stufen aufgenommen wird, jedoch mit einer gleichen Umfangslage. Es kann erwartet werden, daß diese Signale einander verstärken, wenn ein rotierender Strömungsabriß vorhanden ist. Ein Komparator 230 bestimmt, ob die summierten Signale vorbestimmte Werte überschreiten, um den Ventilsteuerkreis 232 in der vorbeschriebenen Weise zu öffnen.
Fig. 19 zeigt eine Gasturbine mit einer gemäß der Erfindung ausgebildeten Installation mit Absperrventilen 250, die den Ventilen 114 entsprechen, jedoch für Drei-Wege-Betrieb bestimmt sind. Jedes Ventil 250 besitzt drei Stellungen, nämlich (i) Schließstellung, in der die Leitungen 252, 254, 256, die mit dem Ventil in verbindung stehen, voneinander getrennt sind, (ii) eine erste Arbeitsstellung, in der die Leitungen 252, 254 miteinander verbunden sind und die Leitung 256 abgesperrt bleibt, und (iii) eine zweite Betriebsstellung, in der die Leitungen 254, 256 miteinander verbunden sind und die Leitung 252 abgesperrt ist. Das dargestellte Ventil 250 und die zugeordneten Leitungen repräsentieren natürlich nur eine einer Reihe solcher Luftzirkulationsvorrichtungen, die im Abstand zueinander um den Umfang des Kompressors angeordnet werden, um Luft vom Kompressor abzuzapfen und diese den Düsenringen zuzuführen, wobei die Aufnahme und das Einblasen an bestimmten Stufen erfolgt.
Das Steuersystem gemäß Fig. 19 weist einen Einlaßtemperatursensor 262 und einen Wellendrehzahlsensor 264 auf, die über Konverter 266, 268 für Temperatur T und Drehzahl N Eingänge A bis D für eine Betriebseinheit 270 liefern. Die Einheit 270 bewirkt in Abhängigkeit von den Eingängen die Erzeugung eines Ausgangs N T, was der korrigierten Drehzahl, einem Parameter der Strömungsbedingungen in dem Kompressor entspricht.
Ein Prozessor 280 arbeitet in der Weise, wie dies unter Bezugnahme auf die Einheiten 202 beschrieben wurde, und zwar gemäß Signalen von statischen Drucksensoren 282, 284, die eine Strömungsstörung anzeigen, wodurch die Ventile 250 geöffnet werden, um während einer festen Zeitdauer Luft einzublasen. Zusätzlich jedoch wird der Wert der N T-Größe dem Prozessor 280 eingegeben, um zu bestimmen, ob der Ausgang von der Einheit 280 das Ventil 250 im Sinne einer Öffnungsbewegung über den Pfad 254, 252 oder über den Pfad 256, 254 betätigt. Niedrigere Werte von N T zeigen eine niedrigere Leistungsbedingung des Kompressors an, und das Ventil 250 wird so betätigt, daß Luft, die von einem Mittelabschnitt abgenommen wird, in die Vorderseite des Kompressors über die Leitungen 252 eingeleitet wird. Höhere Werte von N T zeigen an, daß irgendeine Störung, auf die eingewirkt werden muß, die Korrektur in den stromabwärtigen Stufen erfordert, und das Ventil 250 öffnet derart, daß Luft vom Kompressor in die mittlere Stufe über die Leitungen 254 eingeblasen wird.
Es ist festzustellen, daß im Gegensatz zu einem aktiven Steuersystem keine lineare Rückführungssteuerung in den beschriebenen Systemen auftritt. Aus diesem Grund kann das Steuersystem beträchtlich vereinfacht werden. Die Feststellung einer Störung, die einen vorbestimmten Wert überschreitet, erzeugt ein festes Ansprechen (mit der Möglichkeit diskreter Ansprechformen, die für verschiedene Formen von Störungen verfügbar sind). Es hat sich gezeigt, daß eine wirksame Störungsbekämpfung durchgeführt werden kann, selbst obgleich dieses Verfahren erfordert, daß eine Störung meßbar wird, bevor ein Ansprechen eingeleitet wird. Wenn die Störung fortdauert, kann das System einfach ein weiteres festes Ansprechen betätigen.
Das Verfahren zur erfindungsgemäßen Steuerung kann auch einer stetigen Strömungsstörung entgegenwirken, d. h. irgendein Element der Umfangsasymmetrie in der Strömung vermindert, obgleich es nicht notwendigerweise zu einem katastrophalen Abreißen der Strömung kommt, die Wirksamkeit des Turbokompressors. Zu diesem Zweck werden die Steuersysteme so angeordnet, daß sie auf geeignete Einzeleinblasventile oder gewählte Gruppen von Ventilen an den jeweiligen Stationen und Sektoren einwirken, wenn eine Störung der stetigen Strömung durch die abgenommenen Signale angezeigt wird.
Wenn gleiche Mittel zum Lufteinblasen an einer Zahl von axialen Stationen vorgesehen sind, dann können die in Umfangsrichtung entsprechenden Einblasleitungen an zwei oder mehreren Stationen von dem gleichen Steuerventil betätigt werden. Wenn ein Einblasen nur erforderlich ist, um einer auftretenden Pumpbedingung entgegenzuwirken, kann eine in Umfangsrichtung angeordnete Reihe von Einblasleitungen mit einem einzigen Steuerventil verbunden sein.
Hierbei ist zu erwähnen, daß vorstehend auf eine Einblasströmung Bezug genommen wurde, die in Umfangsrichtung aufeinanderfolgend gemäß der Feststellung einer rotierenden Strömungsabrißzelle eingegeben wurde, jedoch ist es auch möglich, die Strömung gleichzeitig über den gesamten Umfang einzublasen, so daß der Steueraufbau vereinfacht wird, obgleich hierbei die Einblasströmung weniger wirtschaftlich ausgenutzt werden kann.
Es ist möglich, die gesammelten Daten für weitere Steuerfunktionen zu benutzen. Wenn die umlaufenden Durchschnittswerte der Sensorausgänge für irgendeine Stufe des Kompressors addiert werden und wenn der umlaufende Durchschnitt für jeden einzelnen Sensor subtrahiert wird, dann kann ein Maß der in Umfangsrichtung verlaufenden stetigen Störung der Luftströmung erlangt werden. Wenn eine Zahl von Wandlern auf im wesentlichen der gleichen Linie der Strömung durch den Kompressor einen Unterschied aufweist, der sich genügend weit vom Durchschnittswert der jeweiligen Stufen unterscheidet, dann kann das Ventil oder können die Ventile, die jener Strömungslinie zugeordnet sind, geöffnet werden, um die Störung des stetigen Zustands zu vermindern oder zu verhindern. Hierdurch kann eine Störung der Einlaßströmung verhindert werden, die ein vorzeitiges Pumpen induzieren könnte. Eine weitere Veranschaulichung dieser Betriebsart ist nicht erforderlich, da im wesentlichen die einzige zusätzliche Maßnahme, die erforderlich ist, um diese Funktion durchzuführen, eine Erstreckung des logischen Algorithmus der Schaltung nach Fig. 18 auf einen Vergleich mit dem zeitlichen Durchschnitt jedes Sensoreingangs mit dem räumlichen und zeitlichen Durchschnitt dieser Stufe ist.
Für die meisten Anwendungen kann es zweckmäßig sein, die Einblasströmung an- und abzuschalten, ohne den Versuch zu machen, die Strömung graduell einzustellen. Es ist jedoch auch möglich, die Einblasung in der Weise vorzunehmen, daß die Verluste im Rezirkulationsprozeß vermindert werden. Anstelle einer vollen Öffnung eines Einblasventils bei Feststellen einer Unstabilität kann die Öffnung auch graduell eingestellt werden, oder die eingeblasene Strömungsmenge kann reduziert werden, wenn das Ventil mehrmals in schneller Folge geöffnet und geschlossen wird. Im Falle einer graduellen oder proportionalen Öffnung kann dafür Sorge getragen werden, daß ein ursprünglicher Befehl das Ventil beispielsweise bis zu 25 % öffnet und dann weiter, wenn ein weiterer Befehl von der Logikschaltung erfordert, daß das Ventil weiter geöffnet wird. Auf diese Weise kann die Feststellung einer kleineren unstabilen Bedingung durch teilweise Öffnung des Ventils korrigiert werden, und es erfolgt kein übermäßiges Ansprechen mit der Folge eines Wirkungsgradverlustes. Eine graduelle Einstellung der Strömungsabschaltung wurde bereits vorstehend als Maßnahme zur verbesserung des Wirkungsgrades erwähnt. Es zeigt sich, daß durch die Benutzung der elektromagnetischen Steuerung für die bevorzugte Ausführungsform des Absperrventils derartige Steuerbewegungen leicht unter Verwendung bekannter Maßnahmen erreicht werden können, beispielsweise durch ein Proportionalansprechen.
Die Art des Ansprechens kann außerdem auf die Art der festgestellten Instabilität angepaßt werden. Im Falle eines rotierenden Strömungsabrisses dreht sich die Störung über den Umfang an jeder speziellen Stufe, und die Störung wird aufeinanderfolgend durch die zugeordneten Sensoren festgestellt. Hierbei kann es nicht erforderlich sein, Druckluft für alle dieser Stufe zugeordneten Einlässe einzublasen. Ein aufeinanderfolgendes Einblasen in Phase mit der Störung reicht dann aus. Dies trifft jedoch nicht für die Störung zu, bei der gleichzeitig sämtliche Sensoren ansprechen und anzeigen, daß eine Pumpbedingung vorhanden ist.
Die Ansprechgeschwindigkeit des Systems ist abhängig von der Höhe des Störwertes, und dieser muß genügend klein sein, um eine Korrekturwirkung einleiten zu können, bevor irgendein beträchtlicher Leistungsverlust des Triebwerks auftritt. Jedoch darf die Empfindlichkeit nicht so weit gehen, daß auf normale und unvermeidbare Änderungen ein Ansprechen erfolgt, die im Betrieb eines Axialströmungskompressors auftreten, beispielsweise infolge von Unterschieden von Schaufel zu Schaufel und Sogstörungen jeder Schaufel, die eine die Schaufel durchlaufende Frequenzänderung liefern. Letzteres ist gewöhnlich die bedeutendste Lärmkomponente bei einem Axialströmungskompressor eines Flugtriebwerks, und dies ergibt eine Änderung von etwa 2 %. Der Grenzwert für die Einleitung der Korrekturwirkung, d. h. der Wert X, für die Diskriminatoren 218 (Fig. 17) wird demgemäß zweckmäßigerweise über dem 2-%-Wert einer solchen Installation angesetzt.
Die Erfindung wurde vorstehend in Verbindung mit Axialströmungskompressoren beschrieben, sie ist jedoch auch anwendbar zum Steuern von Störungen, beispielsweise von Pumpvorgängen in Zentrifugalkompressoren.
Die Signalverarbeitungselemente wurden bei den Ausführungsbeispielen der Erfindung gemäß Fig. 17 und 18 als diskrete Komponenten oder Blöcke in elektronischen Schaltungen beschrieben, es ist jedoch klar, daß die Erfindung nicht hierauf beschränkt ist und auch solche Signalprozessoren umfaßt, die Programmschritte in einem Digitalcomputer durchführen, wobei eine Steuereinheit auf der Basis eines Mikroprozessors zu bevorzugen ist.

Claims

1. Verfahren zur Steuerung einer Gasströmung in einem Kompressor (C), welches die folgenden Schritte umfaßt:

- es wird die Strömung an einer Reihe von in Umfangsrichtung um den Kompressor herum im Abstand zueinander angeordneten Stellen (2) abgefühlt;

- es werden veränderungen in der Strömung in einem Umfangsbereich relativ zu einem anderen Umfangsbereich festgestellt; und

- bei Feststellung einer solchen Änderung wird unter höherem Druck stehendes Gas in den Kompressor eingeblasen (8),

dadurch gekennzeichnet,

- daß das unter höherem Druck stehende Gas allgemein in Richtung der Strömung durch den Kompressor eingeblasen wird;

- daß das unter höherem Druck stehende Gas von einem unter höherem Druck stehenden Bereich des Kompressors stromab der in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen (2) abgenommen und in einen in Umfangsrichtung liegenden Bereich eingeblasen wird&sub1; in dem die Änderung festgestellt wurde, und daß das unter höherem Druck stehende Gas in den Kompressor unter einem radial gerichteten Winkel von nicht wesentlich mehr als 30 º eingeblasen wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei welchem die Reihe der in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen (2) an einer gewählten axialen Station in Strömungsrichtung des Kompressors (C) befindlich ist und nur Änderungen in der Strömung festgestellt werden, die über einem vorbestimmten Grenzwert der Änderung liegen, und das unter höherem Druck stehende Gas in den Kompressor (C) stromauf des unter höherem Druck stehenden Bereichs in einer in Umfangsrichtung selektiv gewählten Weise eingeblasen wird, in Abhängigkeit von dem in Umfangsrichtung befindlichen Ursprung dieser Änderungen, wodurch der durch die Veränderungen angegebenen Störströmung entgegengewirkt wird.

3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, bei welchem das unter höherem Druck stehende Gas in eine Reihe von unterschiedlichen Sektoren um den Kompressor herum eingeblasen wird, wobei die Strömungsänderungen unabhängig voneinander in jedem der Sektoren abgefühlt werden.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei welchem das unter höherem Druck stehende Gas aus dem gleichen Sektor abgenommen wird, in den es eingeblasen wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Einblasen des unter höherem Druck stehenden Gases nach Beginn allmählich vermindert wird.

6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem das Einblasen von unter höherem Druck stehenden Gas nach einer vorbestimmten Zeitdauer beendet wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem die Strömungsänderungen, die über einem vorbestimmten Änderungsgrenzwert liegen, an einer von mehreren Stationen festgestellt werden, die im Abstand zueinander in Strömungsrichtung angeordnet sind, und wobei das Einblasen von unter höherem Druck stehenden Gas benachbart zu jener einen Station gemäß dieser Feststellung eingeleitet wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 2 bis 6, bei welchem Strömungsänderungen, die über dem vorbestimmten Änderungsgrenzwert liegen, an einer von mehreren Stationen festgestellt werden, die in Strömungsrichtung im Abstand zueinander liegen, wobei das Einblasen von unter höherem Druck stehenden Gas in einem beträchtlichen Abstand stromauf dieser einen Station gemäß der Feststellung eingeblasen wird.

9. Verfahren nach Anspruch 8, bei welchem die Strömungsänderungen wenigstens an einer ersten Station benachbart zum Einlaß des Kompressors und an einer zweiten Station im mittleren Teil des strömungspfades durch den Kompressor abgefühlt werden und das unter höherem Druck stehende Gas eingeblasen wird, um den Strömungsänderungen entgegenzuwirken, die an jeder Station festgestellt werden, wobei das unter höherem Druck stehende Gas für die erste Station benachbart zur zweiten Station abgezapft wird und das unter höherem Druck stehende Gas für die zweite Station stromab der zweiten Station abgezapft wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem eine Strömungsstörung festgestellt wird und ein abgefühltes Signal der Strömungsveränderung an jeder der in umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen während einer Umlaufperiode in einen Durchschnittswert umgeformt wird, entsprechend dem Abfühlen der Strömung an wenigstens drei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stellen, um eine Reihe von Mittelwerten des abgefühlten Signals zu liefern.

11. Verfahren nach Anspruch 10, bei welchem ein Differenzsignal von dem abgefühlten Signal und dem Mittelwertsignal abgeleitet und ein Maß für die relative Größe des Differenzsignals erlangt wird, wobei das unter höherem Druck stehende Gas eingeblasen wird, wenn die relative Größe des Differenzsignals für jede der Abfühlstellen über einem vorbestimmten Änderungsgrenzwert liegt.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11, bei welchem das Einblasen des unter höherem Druck stehenden Gases eingeleitet wird, wenn die Strömungsveränderungen über dem vorbestimmten Änderungsgrenzwert aufeinanderfolgend für wenigstens einige der in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen abgefühlt werden.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem bei der Feststellung von Veränderungen wenigstens ein kleiner scharf definierter Flecken abgerissener Strömung festgestellt wird.

14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, zur Steuerung der Strömung in einem Axialkompressor, bei welchem das unter höherem Druck stehende Gas in einer Richtung eingeblasen wird, die eine Umfangskomponente in Gegenrichtung zur Drehrichtung des Kompressorrotors hat.

15. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei welchem der vorbestimmte Grenzwert der Strömungsänderung nicht wesentlich kleiner ist als 2 % des Mittelwertes der Hauptströmung durch den Kompressor.

16. vorrichtung zur Steuerung einer Gasströmung in einem Kompressor (C) mit den folgenden Merkmalen:

- es ist ein Feld von Sensoren (2) vorgesehen, um die strömung an einer Reihe von in Umfangsrichtung des Kompressors im Abstand zueinander liegenden Stellen abzufühlen und auf die Strömung bezogene Signale zu liefern;

- es sind Steuermittel (22) vorgesehen, die mit den Sensoren in Verbindung stehen, um Veränderungen in der Strömung in einem umfänglichen Bereich relativ zu der Strömung in einem anderen Bereich festzustellen und Steuersignale zu liefern, wenn derartige Änderungen festgestellt werden; und

- es ist eine Einblasvorrichtung (8, 14) vorgesehen, die bei Empfang der Steuersignale wirksam gemacht wird, um unter höherem Druck stehendes Gas in den Kompressor einzublasen,

dadurch gekennzeichnet, daß die Einblasvorrichtung (8, 14) so ausgebildet ist, daß das unter höherem Druck stehende Gas allgemein in Richtung der Hauptströmung durch den Kompressor (C) eingeblasen wird, daß Mittel vorgesehen sind, um das unter höherem Druck stehende Gas von einem Bereich des Kompressors (C) mit höherem Druck stromab der in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden Stellen abzuziehen, und daß die Einblasvorrichtung (8, 14) so angeordnet und ausgebildet ist, daß das unter höherem Druck stehende Gas in einem Umfangsbereich eingeblasen wird, in dem die Änderung festgestellt wurde, wobei die Einblasvorrichtung (8, 14) so angeordnet ist&sub1; daß das unter höherem Druck stehende Gas in den Kompressor (C) unter einem radial gerichteten Winkel von nicht wesentlich mehr als 30 eingeblasen wird.

17. Vorrichtung nach Anspruch 16, bei welcher die Einblasvorrichtung (8, 14) aus einer in Umfangsrichtung angeordneten Reihe von Injektoren (8) besteht und die Steuervorrichtung (22) die Einspritzvorrichtung (8, 14) in Umfangsrichtung selektiv in Abhängigkeit von den in Umfangsrichtung befindlichen Stellen der Sensoren (2) betätigt, durch welche die Strömungsänderungen festgestellt wurden, wodurch den Strömungsstörungen entgegengewirkt wird, die durch die Veränderungen angezeigt wurden.

18. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 oder 17, bei welcher die Steuervorrichtung (22) Mittel aufweist, durch die nur Sensorsignale, die Strömungsänderungen über einem vorbestimmten Strömungsgrenzwert anzeigen, die Einblasvorrichtung in Tätigkeit setzen.

19. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welcher die Sensoren (102a, 102b) an mehreren Stellen angeordnet sind, die in Strömungsrichtung im Abstand zueinander befindlich sind, und bei der die Einblasvorrichtung (108a, 108b, 114a, 114b) Injektoren (108a, 108b) aufweist, die an den Stellen oder in der Nähe davon vorgesehen sind, wobei die Steuervorrichtung (202a, 202b) das Einblasen einleitet, wenn an diesen Stellen Strömungsveränderungen festgestellt wurden.

20. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 18, bei welchem die Sensoren (102a, 102b) an mehreren Stellen angeordnet sind, die in Strömungsrichtung hintereinander im Abstand zueinander angeordnet sind, und bei welcher die Einblasvorrichtung (108a, 108b, 114a, 114b) Injektoren (108b) aufweist, die in einem beträchtlichen Abstand stromauf von einer der Stellen (102b) angeordnet sind, wobei die Steuervorrichtung (114b) das Einblasen einleitet, wenn an dieser einen Station die Strömungsänderung festgestellt wurde.

21. Vorrichtung nach Anspruch 16, welche.Sensoren (102a) aufweist, die an einer ersten axialen Station benachbart zum Einlauf des Kompressors (C) angeordnet sind, und bei welcher Sensoren (102b) an einer zweiten axialen Station im mittleren Abschnitt des Strömungspfades durch den Kompressor angeordnet sind, wobei die Einblasvorrichtung einen ersten Injektor (108a) aufweist, der an der ersten Station (102a) oder in der Nähe hiervon vorgesehen ist, während ein zweiter Injektor (108b) in einem beträchtlichen Abstand stromauf der zweiten Station (102b) vorgesehen ist und wobei eine Leitung (116) den ersten Injektor (108a) mit der Hauptströmung des Kompressors (C) stromab der ersten Station (102a) verbindet, während eine zweite Leitung (118) den zweiten Injektor (108b) mit der Hauptströmung des Kompressors (C) stromab der zweiten Station (102b) verbindet.

22. Vorrichtung nach Anspruch 21, bei welcher die Einspritzvorrichtung Ventile (250) aufweist, die beiden Leitungen (252, 254, 256) gemeinsam sind, um selektiv das Einblasen über eine der Leitungen (252, 256) gemäß Signalen der Steuervorrichtung (280) zu blockieren.

23. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 21, bei welcher ein Ventil (114) vorgesehen ist, um selektiv das Einblasen von unter höherem Druck stehender Luft zu verhindern, wobei das Ventil (114) ein begrenzt drehbares Ventil ist, das einen zylindrischen Stator (152) und einen zylindrischen Rotor (142) aufweist, der im Gleitsitz im Stator (152) angeordnet ist, wobei Stator (152) und Rotor (142) jeweils mit einer Reihe von in Umfangsrichtung im Abstand zueinander liegenden öffnungen (154) versehen sind, die in und außer Deckung gebracht werden können, indem der Rotor (142) gedreht wird, um das Ventil zu öffnen und zu schließen.

24. Vorrichtung nach Anspruch 23, bei welcher ein elektromagnetischer Antrieb die Endstellungen des Drehantriebs des Rotors bestimmt.

25. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 24, bei welcher die Einblasvorrichtung Strömungssteuermittel aufweist, um die Strömung durch die Einblasvorrichtung zu steuern, wobei die Strömungssteuervorrichtung nach einer Schließstellung vorgespannt ist.

26. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 25, welche mit Sensoren und einer Einblasvorrichtung für jeden der unterschiedlichen Sektoren des Kompressors versehen ist, wobei Leitungen die Einblaseinrichtung mit einem Bereich höheren Druckes des Kompressors in jedem Sektor verbinden und die Steuervorrichtung die Arbeitsweise der Einblasvorrichtung in jedem Sektor steuert.

27. Vorrichtung nach Anspruch 26, bei welcher wenigstens sechs Sektoren vorgesehen sind.

28. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 27, bei welcher die steuervorrichtung (22) wenigstens einen kleinen scharf definierten Fleck der abgerissenen Strömung feststellt.

29. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 28, bei welcher der Auslaß Düsen (126) aufweist, bei denen ein vorspringender Abschnitt (30) am Austritt jeder Düse (126) das Ausblasen in stromabwärtiger Richtung ablenkt.

30. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 29, welche Mittel (22) aufweist, um das Einblasen von unter höherem Druck stehendem Gas in einer vorbestimmten Zeitperiode zu vermindern oder abzusperren.

31. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 17 bis 30, bei welcher die Steuervorrichtung Mittel aufweist, um die Signale, die an jeder der im Abstand zueinander liegenden Stellen während einer Umlaufperiode abgefühlt wurden, einer Durchschnittsbildung zu unterwerfen, entsprechend dem Abfühlen der Strömung an wenigstens drei in Umfangsrichtung aufeinanderfolgenden Stellen, um eine Reihe von Mittelwerten zu liefern, von denen her eine Strömungsstörung festgestellt wird.

32. Vorrichtung nach Anspruch 31, welche Mittel aufweist, um ein Differenzsignal zwischen dem augenblicklich abgefühlten Signal und dem Mittelwertsignal zu erzeugen, wobei Mittel vorgesehen sind, um die relative Größe des Differenzsignals festzustellen und ein Betätigungssignal für das Einblasen zu erzeugen, nachdem eine relative Größe festgestellt wurde, die über einem vorbestimmten Pegel gegenüber jeder der Abfühlstellen liegt.

33. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 32, bei welcher die Einspritzeinrichtung (8, 14) Düsen (126) aufweist, die zwischen Leitschaufeln (122) angeordnet sind.

34. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 33, bei welcher die Einblasvorrichtung (8, 14) Düsen (126) aufweist, die in der Innenwand (124) des Kompressorgehäuses angeordnet sind.

35. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 16 bis 34, bei welcher das unter höherem Druck stehende Gas in einen in Umfangsrichtung befindlichen Bereich eingeblasen wird, der in der Drehrichtung dem Umfangsbereich folgt, in welchem die Strömungsänderung festgestellt wurde.