一种可控制叶顶回流的离心压气机及叶顶回流控制方法与流程

专利2022-05-09  125


本发明涉及叶轮机械技术领域,更具体地,涉及一种可控制叶顶回流的离心压气机及叶顶回流控制方法。



背景技术:

离心压气机是一种应用于车辆涡轮增压系统、航空涡轮发动机、工业气体压缩等领域的机械装置。离心压气机的工作原理是通过高速旋转的叶片对气体做功,将机械能转换为气体的动能和压能。然而,离心压气机的稳定运行工况受到其气动性能的影响,在低流量工况下,离心压气机会发生喘振,导致流动参数的剧烈变化,迫使离心压气机轴系和叶片承受巨大的周期交变载荷,严重的会造成轴系破坏和叶片断裂。已知如离心压气机工况点不断靠近压比特性图的喘振线,该离心压气机的进气管道内的叶顶回流会不断向上游发展,同时叶顶回流沿着通道径向增大,叶顶回流对离心压气机入口管道气流的作用会对离心压气机的性能与稳定性产生影响。

因此,为了保证离心压气机正常工作,一方面要极力避免离心压气机运行时进入喘振区,另一方面要采取流动控制方法拓宽离心压气机的稳定流量范围,但是目前的离心压气机上并无叶顶回流控制装置和相应的控制方法。



技术实现要素:

本发明实施例提供了一种可控制叶顶回流的离心压气机,包括机匣和设置在机匣内的叶轮,还包括设置在所述机匣的进口处的叶顶回流控制装置,所述叶顶回流控制装置包括主体和叶顶回流前缘检测模块,所述主体设有贯通的进气管道且一端连接所述机匣,用以引导气体流向所述叶轮;

所述进气管道的管壁设有肋板机构,所述肋板机构包括保护槽,以及设置在所述保护槽内的肋板和驱动组件,所述保护槽设置为由所述进气管道的管壁凹陷形成,所述驱动组件的输出端与所述肋板相接,用以将没入所述保护槽的所述肋板推入所述进气管道而干扰所述进气管道内叶顶回流的发展;

所述叶顶回流前缘检测模块设置在所述进气管道上,用以检测所述进气管道内叶顶回流前缘的位置。

一种可能的设计,包括控制器,所述控制器分别与所述叶顶回流前缘检测模块和驱动组件电连接,所述叶顶回流前缘检测模块设置为在叶顶回流前缘到达预设位置时向所述控制器发出预警信号,所述控制器设置为根据所述预警信号控制所述驱动组件动作。

一种可能的设计,所述肋板机构设于多个,所述肋板机构的数量设置为n,n≤20,多个所述肋板机构绕所述进气管道的周向均匀布置。

一种可能的设计,所述主体包括依次相接的第一连接管、第二连接管和第三连接管,所述肋板机构设置在所述第二连接管,所述第三连接管与所述机匣相接。

一种可能的设计,所述叶顶回流前缘检测模块包括第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件,第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件的检测数据设置为压力和温度数据之一,所述第一检测组件设置为测量第一连接管内一点的数据,所述第三检测组件设置为测量第二连接管内的所述肋板机构上游一点的数据,所述第二检测组件设置为测量第二连接管内的所述肋板机构下游一点的数据。

一种可能的设计,所述第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件都包括多个传感器,多个所述传感器嵌在所述进气管道的管壁上且绕进气管道周向均匀布置。

一种可能的设计,所述叶轮的叶片前缘叶尖半径为r,所述第二检测组件与肋板机构的轴向距离为l2,0<l2/r≤2,l2≤l1;第三检测组件与肋板机构的轴向距离为l3,0<l3/r≤2。

一种可能的设计,所述肋板设置为长方形,所述肋板的高度方向设置为与所述保护槽的槽深方向同向,所述肋板的高度为b,其中0<b/r≤1。

一种可能的设计,所述第一连接管设置直管,或者在远离所述第二连接管的一端设有弯曲段。

一种可能的设计,所述叶轮与进气管道的轴线共线,所述肋板与所述进气管道的轴线的夹角为β,5°≤β≤175°。

一种可能的设计,所述肋板机构与所述叶轮的叶片前缘叶尖的距离设置为l1,l1=k4*lrb,k4为比例系数,0.7≤k4≤1.3,lrb为仿真得到的叶顶回流前缘与叶轮叶尖的轴向距离。

本发明实施例提供了一种叶顶回流控制方法,应用于上述的可控制叶顶回流的离心压气机,包括以下步骤:

s1,所述第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件间隔预设时间获取进气管道内的检测数据;

s2,所述第二检测组件的检测数据大于所述第一检测组件的检测数据,且所述第三检测组件的检测数据不大于所述第一检测组件的检测数据,构成第一预警信号;

s3,所述控制器根据所述第一预警信号控制所述驱动组件将所述肋板推出所述保护槽第一预设距离;

s4,所述第二检测组件和第三检测组件的检测数据都大于所述第一检测组件的检测数据,构成第二预警信号,所述第一预警信号和第二预警信号组成所述预警信号;

s5,所述控制器每接收一次所述第二预警信号控制所述驱动组件将所述肋板推出所述保护槽第二预设距离,直至所述肋板完全推出所述保护槽停止所述驱动组件动作;

s6,在所述第二检测组件和第三检测组件的检测数据都不大于所述第一检测组件的检测数据时,解除第二预警信号,所述控制器控制所述驱动组件将所述肋板完全收入所述保护槽内。

本发明实施例提供了一种叶顶回流控制方法,应用于上述的可控制叶顶回流的离心压气机,包括以下步骤:

s1,所述第一检测组件和第二检测组件实时获取进气管道内的检测数据;

s2,所述第二检测组件的检测数据大于所述第一检测组件的检测数据,构成预警信号;

s3,所述控制器根据所述预警信号控制所述驱动组件将所述肋板完全推出所述保护槽;

s4,在所述第二检测组件的检测数据不大于所述第一检测组件的检测数据时,解除预警信号,所述控制器控制所述驱动组件将所述肋板完全收入所述保护槽内。

本发明实施例的叶顶回流控制装置可以干扰叶轮上游的叶顶回流的发展,提高离心压气机的工作效率和稳定工作范围。

本发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述,并且,部分地从说明书中变得显而易见,或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

附图用来提供对本发明技术方案的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本申请的实施例一起用于解释本发明的技术方案,并不构成对本发明技术方案的限制。

图1为离心压气机压比特性图;

图2为图1中的三个工作点对应的叶顶回流前缘轴向距离示意图;

图3为根据本发明的一实施例的离心压气机示意图;

图4为图3中的离心压气机局部剖视图;

图5为图3的离心压气机的电连接示意图;

图6为仿真得到的叶顶回流的发展过程示意图。

附图标记:1-叶轮、2-机匣、3-进气管道、4-肋板、5-保护槽、6-第一连接管、7-第二连接管、8-第三连接管、9-第一检测组件、10-驱动组件、11-控制器、12-第二检测组件、13-第三检测组件。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白,下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

图1所示为离心压气机的压比特性图,图中喘振线区分了离心压气机的稳定工作区域(位于喘振线右侧),和非稳定工作区域(喘振线左侧)。又图2所示,其为图1等转速线2上的三个工况点对应的叶顶回流示意图,可见叶顶回流不断向上游发展,同时叶顶回流沿着进气管道径向增大,叶顶回流前缘也越靠近上游,该叶顶回流对离心压气机入口管道气流的作用会对离心压气机的性能与稳定性产生影响。当离心压气机的工作点位于非稳定工作区域时,将发生喘振,威胁离心压气机的安全。为了避免离心压气机工作点位于非稳定工作区域,需要采取流动控制方法拓宽稳定流量范围,降低离心压气机压比特性图上各等转速线的喘振点的流量,将离心压气机压比特性图的喘振线左移,这对离心压气机安全稳定运行具有重要作用。

请参阅图3至图5的本发明一实施例的离心压气机,如图3所示,该离心压气机包括机匣2和设置在机匣2内的叶轮1,以及设置在机匣2的进口处的叶顶回流控制装置。该叶顶回流控制装置包括主体和叶顶回流前缘检测模块,其中,该主体设有贯通的进气管道3且一端连接机匣2,以引导气体流向叶轮1。该进气管道3的管壁设有肋板机构,该肋板机构包括保护槽5,以及设置在保护槽5内的肋板4和驱动组件10,该保护槽5设置为由进气管道3的管壁凹陷形成,驱动组件10的输出端与肋板4相接,以将没入保护槽5的肋板4推入进气管道3而干扰进气管道3内叶顶回流的发展。上述叶顶回流前缘检测模块设置在进气管道3上,其可检测进气管道3内叶顶回流前缘的位置。由此,该离心压气机拥有叶顶回流控制装置,可以干扰叶轮上游的叶顶回流的发展,提高离心压气机的工作效率和稳定工作范围。

如图3所示,该机匣2具有安装叶轮1的腔体,该叶轮1可在腔体内绕着转轴旋转,该机匣2具有进口和出口。在该离心压气机运行时,如图2所示,进气管道3内存在主流和叶顶回流(可简称“回流”,指在叶轮1顶部产生的回流),上述进气管道3可引导气流进入机匣2,气流由进气管道3远离叶轮1的一端流向叶轮1,该进气管道3内的上游是指在进气管道3的轴向方向上靠近气源的位置,即远离叶轮1的位置,同理,进气管道3内的下游指在进气管道3的轴向方向上远离气源的位置,以下文中的上游和下游皆同上述描述。

又如图3所示,该主体包括依次相接的第一连接管6、第二连接管7和第三连接管8,其中,第一连接管6、第二连接管7和第三连接管8都为直管,其内径也一致,构成的气体通道3的轴线与叶轮1的轴线共线,第三连接管8与机匣2相接,上述肋板机构设置在第二连接管7上。但不限于此,主体也可为两段或一端结构,例如第二连接管7直接与机匣2连接,无需第三连接管8。另外,上述第一连接管6也不限位为直管,第一连接管6在远离第二连接管7的一端设有弯曲段,形成弯曲形状的管道。

如图3和图4所示,该肋板机构设有多个,多个肋板机构绕进气管道3的周向均匀布置,但不限于此,例如仅设有一个肋板机构。多个肋板机构构成周向布置的多个保护槽5和多个肋板4,保护槽5和肋板4的数量一致,个数可为n个,n≤20,每个保护槽5的槽口在进气管道3一侧,保护槽5不占用进气管道3内的空间,保护槽5与进气管道3相贯,构成保护槽5阵列,本示例中n=8。而且该保护槽5与第二连接管7可一体成型,也可由多块板状材料焊接其上构成。各个肋板机构的尺寸相同,肋板4都为大小相同的长方形,保护槽5与肋板外形相匹配,如图中所示,肋板的长度为a,肋板的高度为b,肋板的宽度为c,保护槽5的长度为e,保护槽5的高度(保护槽5的槽深方向)为f,保护槽5的宽度为g,其中,0<a/r≤2,0<b/r≤1,0<c/r≤0.5,r为叶轮1的叶片前缘叶尖半径,e=k1*a,f=k2*b,g=k3*c,k1、k2和k3都为比例系数。特别地,1<k1≤2,1<k2≤2,1<k3≤2,在本示例中,r=20mm,a=5mm,b=5mm,c=2mm,e=6mm,f=8mm,g=3mm,保护槽5可使肋板4完全没入其中,其也为驱动组件10的安装提供了空间。另外,该肋板4与进气管道3的轴线的夹角为β,5°≤β≤175°,在本示例中β=90°,即肋板4垂直于进气管道3的轴线。

肋板机构的在轴向的位置可由仿真对叶顶回流的发展过程的分析而定。肋板机构的在轴向的位置具体指保护槽5和进气管道3的相贯线与叶轮1叶片叶尖前缘的轴向距离l1。利用仿真对离心压气机流场进行分析,得图4所示叶顶回流的发展过程。图6(a)横坐标为流量系数φt0,其中:

ρt0为进口管道6气流总压,u2为离心叶轮出口叶尖旋转周向速度,为进口管道6的气流质量流量。

图6(a)的纵坐标为叶顶回流引起的叶轮入口堵塞系数b,其中:

b=arb/ageometry

arb是离心叶轮入口叶尖回流所占的面积,ageometry是离心叶轮入口几何面积。

图6(b)的纵坐标为叶顶回流前缘与离心叶轮叶片叶尖的轴向距离lrb与叶轮出口叶尖半径d2之比lrb/d2。如图6(a)所示,堵塞系数随流量系数减小而不断变大,根据堵塞系数随流量系数的变化快慢,将叶顶回流的发展分为两个阶段,在图6(a)中,堵塞系数(b)随流量系数的变化曲线上有一个临界点x。图6(b)中,lrb/d2随着堵塞系数的变大而不断变大,当堵塞系数大于临界点x的堵塞系数时,lrb/d2随堵塞系数的增长而急剧增加,叶顶回流沿着进气管道3向上游发展,对气流产生干扰,为了控制叶顶回流的发展,将肋板4设置在临界点对应的叶顶回流的前缘附近,l1=k4*lrb,k4为比例系数,0.7≤k4≤1.3。在本示例中,此d2为80mm,如图6临界点x点对应的lrb/d2为0.18,取k4为1,该实例中l1计算得到14.4mm。

上述驱动组件10可为电动伸缩杆等电动驱动结构,其输出端与肋板4连接,可带动肋板4逐渐脱离保护槽5而伸入进气管道3内,也可将突出的肋板4重新拉入保护槽5内。

上述叶顶回流前缘检测模块包括第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13,其中,第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13可检测进气管道3内的温度或压力,本示例以检测温度为例,第一检测组件9采用多个温度传感器,多个温度传感器绕第一连接管6的周向布置,可测量第一连接管6内第一检测组件9对应位置的温度数据,如图3所示,该第一检测组件9嵌在进气管道3的管壁上且未伸入进气管道3内,避免非浸入式测量,不会引入额外的流动阻力。第二检测组件12和第三检测组件13都包括多个温度传感器,该温度传感器嵌在第二连接管7的管壁上且未伸入进气管道3内,也避免了非浸入式测量。第二检测组件12处于肋板机构的下游,第二检测组件12的多个温度传感器绕第二连接管7的周向均匀布置,可测量进气管道3内该第二检测组件12对应的轴向位置的温度数据。第三检测组件13处于肋板机构的上游,第三检测组件13的多个温度传感器绕第二连接管7的周向均匀布置,可测量进气管道3内该第三检测组件13对应的轴向位置的温度数据。值得注意地,第一检测组件9、第二检测组件12检测的数据都为温度数据,类型相同,第一检测组件9的检测数据作为基准数据,作为比较对象。叶顶回流前缘检测模块并不限于测量温度,也可第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13都测量压力,第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13都需采用压力传感器。另外,第一检测组件9处于第一连接管6上,其为所有工况下叶顶回流无法到达点位,第二检测组件12与肋板机构的轴向距离(第二检测组件12到保护槽5和进气管道3的相贯线的距离)为l2,0<l2/r≤2,l2≤l1;第三检测组件13与肋板机构的轴向距离(第三检测组件13到保护槽5和进气管道3的相贯线的距离)为l3,0<l3/r≤2;本示例中,l2=l3=7mm。

如图5所示,该离心压气机还包括控制器11,控制器11分别与叶顶回流前缘检测模块和驱动组件10电连接,第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13可将测得的数据传输给控制器11,而控制器11可控制驱动组件11动作。由于叶顶回流的温度和压力均高于离心压气机进口出温度和压力,因此,第二检测组件12和第三检测组件13中位于叶顶回流前缘下游的温度传感器测量值会大于基准数据的数值,而位于叶顶回流前缘上游的温度传感器测量值会低于基准数据的数值。由此,第二检测组件12和第三检测组件13的测量值都高于于基准数据的数值,则可判断叶顶回流前缘已达到第三检测组件13,若第二检测组件12测量值高于于基准数据的数值,同时第三检测组件13的测量值与基准数据的数值相比无明显变化,则可判断叶顶回流前缘已达到第二检测组件12位置,但是未到达第三检测组件13位置。这样可形成两种预警信号,即第一预警信号和第二预警信号;第二检测组件12测量值高于于基准数据的数值,且第三检测组件13的测量值不大于基准数据的数值,构成第一预警信号;第二检测组件12和第三检测组件13测量值都高于于基准数据的数值,构成第二预警信号。上述控制器将该第一预警信号和第二预警信号作为控制依据。

该离心压气机也形成了两种控制机制,即两种控制方法,其一包括如下步骤,首先,离心压气机运行,第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13实时获取进气管道内的检测数据。当第二检测组件12的检测数据大于第一检测组件9的检测数据,且第三检测组件13的检测数据不大于第一检测组件9的检测数据时,构成第一预警信号。此时,控制器11根据第一预警信号控制驱动组件10将肋板4完全推出保护槽5,肋板4完全处于进气管道3内。如若第二检测组件12的检测数据不大于第一检测组件9的检测数据,解除预警信号,控制器11可控制驱动组件10将肋板4完全收入保护槽5内,完成整个控制过程。另外,在此控制机制下,第一预警信号可仅包括第二检测组件12的检测数据大于第一检测组件9的检测数据,不再考虑第三检测组件13的检测数据。

另一种控制过程如下,包括,首先,离心压气机运行,第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13间隔预设时间获取进气管道内的检测数据。当第二检测组件12的检测数据大于第一检测组件9的检测数据,且第三检测组件13的检测数据不大于第一检测组件9的检测数据时,构成第一预警信号。此时,控制器11根据第一预警信号控制驱动组件10将肋板4推出保护槽5第一预设距离(b1),其中,b1=k1*b,k1为比例系数,可为0-1之间的数值,本示例中b1=0.5b。随着叶顶回流扩大,第二检测组件12和第三检测组件13的检测数据都大于第一检测组件9的检测数据,构成第二预警信号。此时,控制器11每接收一次第二预警信号就控制驱动组件10将肋板4推出保护槽5第二预设距离,直至肋板4完全推出保护槽5停止驱动组件10动作,其中,第二预设距离为一个固定距离,其为b2,b2=k2*b,k2为比例系数,可为0-1之间的数值,本示例中b2=0.5b,即接收一次第二预警信号后就将肋板4完全推出保护槽5,肋板4完全处于进气管道3内。但不限于控制器11每接收一次第二预警信号后推出肋板4的距离相同,例如第一次第二预警信号后推出肋板4的距离为b2,第二次第二预警信号后推出肋板4的距离b3,对应的b3=k3*b,k3为比例系数,可为0-1之间的数值,由此第n-1次第二预警信号后推出肋板4的距离为bn,对应的bn=kn*b,kn为比例系数,可为0-1之间的数值,b1、b2、b3、b4……bn可都不相同,直至,当第二检测组件12和第三检测组件13的检测数据都不大于第一检测组件9的检测数据,解除第二预警信号,该控制器11控制驱动组件10将肋板4一次性完全收入保护槽5内,或者逐步收入保护槽5内,完成整个控制过程。另外,该控制机制也不限于第一检测组件9、第二检测组件12和第三检测组件13间隔预设时间获取进气管道内的检测数据,也可实时获取进气管道内的检测数据,例如控制器11接收到第二预警信号后,就控制驱动组件10将肋板4一次性推出保护槽5,或等间隔时间多次推出第二预设距离,直至解除第二预警信号,也可对叶顶回流进行控制。

结合上述实施例,本发明实施例的叶顶回流控制装置可以干扰叶轮上游的叶顶回流的发展,提高离心压气机的工作效率和稳定工作范围。

在本发明中的描述中,需要说明的是,术语“上”、“下”、“一侧”、“另一侧”、“一端”、“另一端”、“边”、“相对”、“四角”、“周边”、““口”字结构”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系,仅是为了便于描述本发明和简化描述,而不是指示或暗示所指的结构具有特定的方位、以特定的方位构造和操作,因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中,除非另有明确的规定和限定,术语“连接”、“直接连接”、“间接连接”、“固定连接”、“安装”、“装配”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆卸连接,或一体地连接;术语“安装”、“连接”、“固定连接”可以是直接相连,也可以通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言,可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

虽然本发明所揭露的实施方式如上,但所述的内容仅为便于理解本发明而采用的实施方式,并非用以限定本发明。任何本发明所属领域内的技术人员,在不脱离本发明所揭露的精神和范围的前提下,可以在实施的形式及细节上进行任何的修改与变化,但本发明的专利保护范围,仍须以所附的权利要求书所界定为准。


技术特征:

1.一种可控制叶顶回流的离心压气机,包括机匣和设置在机匣内的叶轮,其特征在于,还包括设置在所述机匣的进口处的叶顶回流控制装置,所述叶顶回流控制装置包括主体和叶顶回流前缘检测模块,所述主体设有贯通的进气管道且一端连接所述机匣,用以引导气体流向所述叶轮;

所述进气管道的管壁设有肋板机构,所述肋板机构包括保护槽,以及设置在所述保护槽内的肋板和驱动组件,所述保护槽设置为由所述进气管道的管壁凹陷形成,所述驱动组件的输出端与所述肋板相接,用以将没入所述保护槽的所述肋板推入所述进气管道而干扰所述进气管道内叶顶回流的发展;

所述叶顶回流前缘检测模块设置在所述进气管道上,用以检测所述进气管道内叶顶回流前缘的位置。

2.根据权利要求1所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,包括控制器,所述控制器分别与所述叶顶回流前缘检测模块和驱动组件电连接,所述叶顶回流前缘检测模块设置为在叶顶回流前缘到达预设位置时向所述控制器发出预警信号,所述控制器设置为根据所述预警信号控制所述驱动组件动作。

3.根据权利要求2所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述肋板机构设于多个,所述肋板机构的数量设置为n,n≤20,多个所述肋板机构绕所述进气管道的周向均匀布置。

4.根据权利要求3所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述主体包括依次相接的第一连接管、第二连接管和第三连接管,所述肋板机构设置在所述第二连接管,所述第三连接管与所述机匣相接。

5.根据权利要求4所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述叶顶回流前缘检测模块包括第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件,第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件的检测数据设置为压力和温度数据之一,所述第一检测组件设置为测量第一连接管内一点的数据,所述第三检测组件设置为测量第二连接管内的所述肋板机构上游一点的数据,所述第二检测组件设置为测量第二连接管内的所述肋板机构下游一点的数据。

6.根据权利要求5所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件都包括多个传感器,多个所述传感器嵌在所述进气管道的管壁上且绕进气管道周向均匀布置。

7.根据权利要求5所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述叶轮的叶片前缘叶尖半径为r,所述第二检测组件与肋板机构的轴向距离为l2,0<l2/r≤2,l2≤l1;第三检测组件与肋板机构的轴向距离为l3,0<l3/r≤2。

8.根据权利要求7所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述肋板的高度方向设置为与所述保护槽的槽深方向同向,所述肋板的高度为b,其中0<b/r≤1。

9.根据权利要求5所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述第一连接管设置直管,或者在远离所述第二连接管的一端设有弯曲段。

10.根据权利要求1-9任一所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述叶轮与进气管道的轴线共线,所述肋板与所述进气管道的轴线的夹角为β,5°≤β≤175°。

11.根据权利要求1-9任一所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,所述肋板机构与所述叶轮的叶片前缘叶尖的距离设置为l1,l1=k4*lrb,k4为比例系数,0.7≤k4≤1.3,lrb为仿真得到的叶顶回流前缘与叶轮叶尖的轴向距离。

12.一种叶顶回流控制方法,应用于如权利要求5所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,包括以下步骤:

s1,所述第一检测组件、第二检测组件和第三检测组件都间隔预设时间获取进气管道内的检测数据;

s2,所述第二检测组件的检测数据大于所述第一检测组件的检测数据,且所述第三检测组件的检测数据不大于所述第一检测组件的检测数据,构成第一预警信号;

s3,所述控制器根据所述第一预警信号控制所述驱动组件将所述肋板推出所述保护槽第一预设距离;

s4,所述第二检测组件和第三检测组件的检测数据都大于所述第一检测组件的检测数据,构成第二预警信号,所述第一预警信号和第二预警信号组成所述预警信号;

s5,所述控制器每接收一次所述第二预警信号控制所述驱动组件将所述肋板推出所述保护槽第二预设距离,直至所述肋板完全推出所述保护槽停止所述驱动组件动作;

s6,在所述第二检测组件和第三检测组件的检测数据都不大于所述第一检测组件的检测数据时,解除第二预警信号,所述控制器控制所述驱动组件将所述肋板完全收入所述保护槽内。

13.一种叶顶回流控制方法,应用于如权利要求5所述的可控制叶顶回流的离心压气机,其特征在于,包括以下步骤:

s1,所述第一检测组件和第二检测组件实时获取进气管道内的检测数据;

s2,所述第二检测组件的检测数据大于所述第一检测组件的检测数据,构成预警信号;

s3,所述控制器根据所述预警信号控制所述驱动组件将所述肋板完全推出所述保护槽;

s4,在所述第二检测组件的检测数据不大于所述第一检测组件的检测数据时,解除预警信号,所述控制器控制所述驱动组件将所述肋板完全收入所述保护槽内。

技术总结
本发明公开了一种可控制叶顶回流的离心压气机及叶顶回流控制方法,离心压气机包括机匣和叶轮,以及叶顶回流控制装置,叶顶回流控制装置包括主体和叶顶回流前缘检测模块;进气管道的管壁设有肋板机构,肋板机构包括保护槽,以及肋板和驱动组件,驱动组件的输出端与肋板相接;叶顶回流前缘检测模块设置在进气管道上。叶顶回流控制方法包括:先后根据第一预警信号和第二预警信号调节肋板伸出量。另一叶顶回流控制方法包括:先后根据预警信号控制调节肋板完全伸入进气管道。本发明涉及叶轮机械技术领域,提供了一种可控制叶顶回流的离心压气机及叶顶回流控制方法,可以干扰叶轮上游的叶顶回流的发展,提高离心压气机的工作效率和稳定工作范围。

技术研发人员:范腾博;林韵;郑新前
受保护的技术使用者:清华大学
技术研发日:2021.06.16
技术公布日:2021.08.03

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