一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)。本擴穩(wěn)系統(tǒng)在所述無葉擴壓器的內(nèi)側(cè)壁上設置有兩端帶有開口的回流通道，回流通道沿無葉擴壓器的徑向呈直線狀排布。回流通道設置有若干個，若干個回流通道沿無葉擴壓器的周向排布；本發(fā)明中還設置有動態(tài)壓力傳感器，動態(tài)壓力傳感器在無葉擴壓器的周向上的分布與回流通道的排布相一致，動態(tài)壓力傳感器在無葉擴壓器的徑向上的分布位置至少包括回流通道的回流進口和回流出口兩處位置。回流通道中設置有啟閉裝置，控制器對任一回流通道中的啟閉裝置均可實現(xiàn)單獨控制。本發(fā)明通過主動式的智能化調(diào)控方式，從而在不影響壓縮機設計工況下的性能和效率的情況下，實現(xiàn)無葉擴壓器的主動和智能擴穩(wěn)。
【專利說明】
一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)
技術(shù)領域
[0001]本發(fā)明屬于壓縮機技術(shù)領域，具體涉及一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]離心壓縮機由于其壓比高、流量大、結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點，被廣泛用于石化、冶金、空調(diào)、汽車等領域。隨著生產(chǎn)的發(fā)展，近年來，對壓縮機的穩(wěn)定運行和擴穩(wěn)技術(shù)提出了更高的要求。影響壓縮機穩(wěn)定工作范圍的關(guān)鍵因素之一就是低流量工況下的旋轉(zhuǎn)失速以及喘振，這些不穩(wěn)定流動現(xiàn)象使壓縮機性能惡化，進一步地引起葉輪等部件的振動和破壞，造成停機甚至重大事故。擴壓器是除葉輪之外旋轉(zhuǎn)失速最常發(fā)生的關(guān)鍵部件。
[0003]針對離心壓縮機的擴壓器失穩(wěn)特性，學者們進行了擴穩(wěn)技術(shù)的研究，主要有壁面開槽、入口注氣等。然而，現(xiàn)有技術(shù)中的擴穩(wěn)技術(shù)往往針對的是葉片式擴壓器，而無葉擴壓器的旋轉(zhuǎn)失速機理與葉片式擴壓器有很大的差異;此外，為了擴穩(wěn)而做出的結(jié)構(gòu)上的改進在壓縮機原本穩(wěn)定工況下會影響其內(nèi)部流動，造成壓縮機性能和效率下降。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對上述的不足，本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，本擴穩(wěn)系統(tǒng)在不影響壓縮機設計工況下的性能和效率的情況下，可以自適應地拓展無葉擴壓器的穩(wěn)定的工作范圍。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案實現(xiàn):
[0006]—種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，所述無葉擴壓器的內(nèi)側(cè)壁上設置有兩端帶有開口的回流通道，所述回流通道沿無葉擴壓器的徑向呈直線狀排布。
[0007]進一步的，所述回流通道的回流進口設置為靠近無葉擴壓器的出口一側(cè)，回流通道的回流出口設置為靠近無葉擴壓器的進口一側(cè)。
[0008]進一步的，所述回流通道在無葉擴壓器的兩內(nèi)側(cè)壁上分別設置有若干個，若干個回流通道沿無葉擴壓器的周向排布。
[0009]優(yōu)選的，所述回流出口與無葉擴壓器進口之間的間距大于所述回流進口與無葉擴壓器出口之間的間距。
[0010]更進一步的，所述回流通道中設置有用于使回流通道在流通和關(guān)閉兩個狀態(tài)之間切換的啟閉裝置;所述啟閉裝置與控制器電聯(lián)接。
[0011]再進一步的，本系統(tǒng)中還設置有用于監(jiān)測無葉擴壓器中的壓力分布和壓力脈動狀況的動態(tài)壓力傳感器，所述動態(tài)壓力傳感器的輸出端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述控制器相連。
[0012]優(yōu)選的，所述回流通道設置有若干個，若干個回流通道沿無葉擴壓器的周向排布；所述動態(tài)壓力傳感器在無葉擴壓器的周向上的分布與所述回流通道的排布相一致，所述動態(tài)壓力傳感器在無葉擴壓器的徑向上的分布位置至少包括所述回流通道的回流進口和回流出口兩處位置。
[0013]優(yōu)選的，所述控制器對任一回流通道中的啟閉裝置均可實現(xiàn)單獨控制。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:
[0015]I)本發(fā)明在無葉擴壓器的內(nèi)側(cè)壁上設置有回流通道，正常情況下即無葉擴壓器內(nèi)運行穩(wěn)定時，回流通道內(nèi)雖然也有氣體回流，但此時回流通道既不會對壓縮機的性能和效率產(chǎn)生積極影響，也不對壓縮機的性能和效率產(chǎn)生什么不利影響；而當無葉擴壓器運行接近旋轉(zhuǎn)失速或者已經(jīng)處于旋轉(zhuǎn)失速狀態(tài)時，此時處于無葉擴壓器的一部分氣體在壓差的作用下通過回流通道回流至無葉擴壓器入口處，從而顯著地改善了無葉擴壓器內(nèi)的流動狀態(tài)，有效地實現(xiàn)了擴穩(wěn)的目的。
[0016]2)本發(fā)明還在所述回流通道中設置有用于使回流通道在流通和關(guān)閉兩個狀態(tài)之間切換的啟閉裝置;所述啟閉裝置與控制器電聯(lián)接，即擴穩(wěn)系統(tǒng)可以通過控制器實現(xiàn)對回流通道啟閉狀態(tài)的主動控制?；亓魍ǖ赖闹鲃涌刂剖沟脭U穩(wěn)系統(tǒng)的適應性和擴穩(wěn)效果更好。
[0017]3)本發(fā)明還采用動態(tài)壓力傳感器實現(xiàn)對無葉擴壓器內(nèi)的壓力分布和壓力脈動的監(jiān)測，所述動態(tài)壓力傳感器通過數(shù)據(jù)采集器與控制器相連接，從而控制器能夠?qū)崟r地判斷無葉擴壓器內(nèi)的運行情況和旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生的可能性。如果無葉擴壓器內(nèi)運行穩(wěn)定，則關(guān)閉回流通道，不對壓縮機的性能和效率產(chǎn)生影響；如果判斷無葉擴壓器運行接近旋轉(zhuǎn)失速或者已經(jīng)旋轉(zhuǎn)失速，則通過控制器打開回流通道，使一部分氣體通過回流通道回流至無葉擴壓器入口，改善無葉擴壓器內(nèi)的流動狀態(tài)，實現(xiàn)擴穩(wěn)目的。
[0018]4)本發(fā)明在無葉擴壓器的兩相對設置的內(nèi)側(cè)壁上設置有若干沿徑向排布的回流通道，同時所述控制器對任一回流通道中的啟閉裝置均可實現(xiàn)單獨控制?；亓魍ǖ赖姆謩e控制可以使得無葉擴壓器的擴穩(wěn)實現(xiàn)實時調(diào)節(jié)和非對稱調(diào)節(jié)，即控制器可以通過分析動態(tài)壓力傳感器的監(jiān)測結(jié)果，實時地調(diào)整處于開啟狀態(tài)的回流通道數(shù)目以控制回流流量，優(yōu)化擴穩(wěn)效果并提高效率;并且可以實現(xiàn)回流通道非對稱開啟，例如帶蝸殼非對稱的出口壓力條件，增加某些位置回流通道的開啟個數(shù)，實現(xiàn)最優(yōu)化的擴穩(wěn)效果。
[0019]5)本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單而便于實現(xiàn)，其通過主動式的智能化調(diào)控方式，從而實現(xiàn)無葉擴壓器的主動和智能擴穩(wěn);較之于傳統(tǒng)的通過內(nèi)部結(jié)構(gòu)固定變化，只能被動擴穩(wěn)的方式，本發(fā)明實際使用時靈活多變，可以不影響穩(wěn)定運行時的性能和效率，同時擴穩(wěn)工作時的損耗也小;并且能夠智能地適應實時工況條件和非對稱出口壓力條件。
【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021]圖2為圖1的A-A剖面圖。
[0022]圖3為圖2的B部局部放大圖。
[0023]圖4為圖3的回流狀態(tài)不意圖。
[0024]圖5為圖1的俯視圖。
[0025]圖6為圖1的仰視圖。
[0026]圖7為未設置回流通道的無葉擴壓器的流場模擬圖。
[0027]圖8為設置有回流通道的無葉擴壓器的流場模擬圖，本圖回流通道的回流出口與無葉擴壓器進口之間的間距為20mm。
[0028]圖9為設置有回流通道的無葉擴壓器的流場模擬圖，本圖回流通道的回流出口與無葉擴壓器進口之間的間距為30mm。
[0029]圖中標記的含義如下:
[0030]10-壓縮機11-葉輪12-無葉擴壓器121-回流通道
[0031]122-回流進口 123-回流出口 124-啟閉裝置125-蓋板
[0032]13-動態(tài)壓力傳感器
【具體實施方式】
[0033]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進一步地詳細描述。
[0034]如圖2?4所示，一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，所述無葉擴壓器12的內(nèi)側(cè)壁上設置有兩端帶有開口的回流通道121，所述回流通道121沿無葉擴壓器12的徑向呈直線狀排布。所述回流通道121的回流進口 122設置為靠近無葉擴壓器12的出口一側(cè)，回流通道121的回流出口 123設置為靠近無葉擴壓器12的進口一側(cè)。
[0035]所述回流出口 123與無葉擴壓器12進口之間的間距大于所述回流進口 122與無葉擴壓器12出口之間的間距，此時無葉擴壓器12中的流場狀況更好。如圖8、9所示。圖8、9中所示的流場中的兩個水平向的直線段即為蓋板125，兩直線段與無葉擴壓器12之間圍成的狹長流道即為回流通道121。
[0036]所述回流通道121為徑向直通道，并在無葉擴壓器12的周向上離散分布，其周向分布狀況可以根據(jù)無葉擴壓器后的流道決定，并可以對稱分布或者非對稱分布。
[0037]所述回流通道121淺埋于無葉擴壓器12的內(nèi)側(cè)壁面內(nèi)。加工制造時可以先在無葉擴壓器12的內(nèi)側(cè)壁面上開設徑向凹槽，然后在徑向凹槽上蓋設蓋板125即可得到回流通道121。所述回流通道121的尺寸可以根據(jù)所需的回流量、擴壓器壓升、流動阻力系數(shù)綜合考慮選擇。
[0038]如圖2?4所示，所述回流通道121在無葉擴壓器12的兩內(nèi)側(cè)壁上分別設置有若干個，若干個回流通道121沿無葉擴壓器12的周向排布。
[0039]如圖2、3所示，所述回流通道121中設置有用于使回流通道121在流通和關(guān)閉兩個狀態(tài)之間切換的啟閉裝置124;所述啟閉裝置124與控制器電聯(lián)接。所述控制器對任一回流通道121中的啟閉裝置124均可實現(xiàn)單獨控制，以配合不同工況條件以及非對稱的出口條件。
[0040]所述回流通道121中間的啟閉裝置124應當能快速反應，以實現(xiàn)迅速調(diào)節(jié)無葉擴壓器內(nèi)的流動狀態(tài)的目的。具體的，啟閉裝置124可以設置為由電磁控制的閥門。
[0041]如圖5、6所示，本系統(tǒng)中還設置有用于監(jiān)測無葉擴壓器12中的壓力分布和壓力脈動狀況的動態(tài)壓力傳感器13，所述動態(tài)壓力傳感器13在無葉擴壓器12的周向上的分布與所述回流通道121的排布相一致，所述動態(tài)壓力傳感器13在無葉擴壓器12的徑向上的分布位置至少包括所述回流通道121的回流進口 122和回流出口 123兩處位置。所述動態(tài)壓力傳感器13的輸出端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述控制器相連。
[0042]如圖5、6所示，所述動態(tài)壓力傳感器13同時分布在無葉擴壓器12的兩個盤面上。
[0043]下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的工作過程做進一步說明。
[0044]所述啟閉裝置124與控制器(圖中未示出)的輸出端相連，所述動態(tài)壓力傳感器13的輸出端與數(shù)據(jù)采集器(圖中未示出)的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述控制器相連。所述動態(tài)壓力傳感器13陣列監(jiān)測無葉擴壓器12內(nèi)的壓升和壓力脈動情況，動態(tài)壓力傳感器13監(jiān)測所得壓力狀況傳輸給控制器以分析出無葉擴壓器12內(nèi)的運行狀態(tài)。當控制器判斷無葉擴壓器的運行狀態(tài)為穩(wěn)定運行時，所有的回流通道121中的啟閉裝置124均處于關(guān)閉狀態(tài)，此時本擴穩(wěn)系統(tǒng)不進行相應調(diào)控，不影響離心壓縮機10正常運行的性能和效率；當控制器判斷壓縮機運行狀態(tài)為非穩(wěn)定運行時或即將進入非穩(wěn)定運行時，控制器發(fā)出信號給回流通道121上的啟閉裝置124，以開啟全部或部分回流通道121，使無葉擴壓器12出口附近的部分氣體能夠在壓差的作用下回流到無葉擴壓器12的入口，此時回流通道121中的流動狀況如圖4所示(圖4中的箭頭所指方向即為氣體的流動方向)，進而改善無葉擴壓器12入口的流動狀況，增加入口的流量，從而擴大無葉擴壓器的穩(wěn)定運行范圍。
[0045]由于控制器可以分別控制各個回流通道121上的啟閉裝置124，在回流量過大的情況下，控制器關(guān)閉部分回流通道可以優(yōu)化擴穩(wěn)效果并提高工作效率。對于例如帶蝸殼非對稱的出口壓力條件，增加相應位置回流通道的開啟個數(shù)，能夠匹配非對稱出口壓力條件，增加擴穩(wěn)效果。
【主權(quán)項】
1.一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在于:所述無葉擴壓器(12)的內(nèi)側(cè)壁上設置有兩端帶有開口的回流通道(121)，所述回流通道(121)沿無葉擴壓器(12)的徑向呈直線狀排布。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在:所述回流通道(121)的回流進口(122)設置為靠近無葉擴壓器(12)的出口一側(cè)，回流通道(121)的回流出口(123)設置為靠近無葉擴壓器(12)的進口一側(cè)。3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在:所述回流出口(123)與無葉擴壓器(12)進口之間的間距大于所述回流進口(122)與無葉擴壓器(12)出口之間的間距。4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在:所述回流通道(121)在無葉擴壓器(12)的兩內(nèi)側(cè)壁上分別設置有若干個，若干個回流通道(121)沿無葉擴壓器(12)的周向排布。5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在于:所述回流通道(121)中設置有用于使回流通道(121)在流通和關(guān)閉兩個狀態(tài)之間切換的啟閉裝置(124);所述啟閉裝置(124)與控制器電聯(lián)接。6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在于:本系統(tǒng)中還設置有用于監(jiān)測無葉擴壓器(12)中的壓力分布和壓力脈動狀況的動態(tài)壓力傳感器(13)，所述動態(tài)壓力傳感器(13)的輸出端與數(shù)據(jù)采集器的輸入端相連，所述數(shù)據(jù)采集器的輸出端與所述控制器相連。7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在于:所述回流通道(121)設置有若干個，若干個回流通道(121)沿無葉擴壓器(12)的周向排布;所述動態(tài)壓力傳感器(13)在無葉擴壓器(12)的周向上的分布與所述回流通道(121)的排布相一致，所述動態(tài)壓力傳感器(13)在無葉擴壓器(12)的徑向上的分布位置至少包括所述回流通道(121)的回流進口(122)和回流出口(123)兩處位置。8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種離心壓縮機無葉擴壓器擴穩(wěn)系統(tǒng)，其特征在于:所述控制器對任一回流通道(121)中的啟閉裝置(124)均可實現(xiàn)單獨控制。
【文檔編號】F04D29/46GK106065877SQ201610624126
【公開日】2016年11月2日
【申請日】2016年8月2日
【發(fā)明人】許明, 陳學東, 范志超
【申請人】合肥通用機械研究院