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离心压缩机进口可调导叶尾缘吹气数值模拟辛建池;王晓放;陈旭东;石海;周路圣;杨树华【摘要】为降低叶轮所受动静干涉,提高叶轮的安全性,本文以某带有进口可调导叶的离心压缩机为例,采用数值方法,在导叶中设置吹气槽道,补偿导叶所产生的尾迹影响,针对导叶不同开度以及不同吹气量,分析吹气结构后的叶轮流场及其气动载荷.结果表明:在0°开度下导叶尾缘吹气为2%压缩机总流量时,呈现出无动量亏损型尾迹,叶轮气动载荷降低显著,同时对压缩机外特性影响较低;随着导叶开度增加,导叶壁面分离加大,尾缘吹气效果反而降低.%In order to compensate the wake effect casing by guide vane,the air injection through two channels is ap-plied to the trailing edge. The trailing edge blowing reduces the impact of rotor-stator interaction and further de-creases the aerodynamic load on the following impeller. Thus,it improves the safty of the impeller. Based on nu-merical simulations,this article studies on the effect of the trailing edge blowing structure in a centrifugal compres-sor with variable inlet guide vane. The study analyzes the flow field and aerodynamic load under different guide vane angle during the centrifugal compressor operation. The simulation results show that the trailing edge blowing has a little influence on compressor performance. Under different blowing flows,the flow field shows different wake styles,which include pure wake,weak wake,momentumless wake and jet. When the blowing set 2% of the total flow under 0 degree guide vane angle,the momentumless wake appears,and the aerodynamic load on impellers has been reduced significantly,especially at the middle span of the impellers. With theincreasing of the guide vane an-gle,the wake distribution after the guide vane appears significant difference as the development of wall separation flow. It needs more blowing flow to reach the momentumless wake style,however,the effect has decreased. When the guide vane angle is large than 50 degrees above,the influence of wakes can be ignored.【期刊名称】《哈尔滨工程大学学报》【年(卷),期】2018(039)006【总页数】6页(P1006-1011)【关键词】离心压缩机;可调导叶;尾缘吹气;气动载荷;数值模拟;运行工况;无动量亏损尾迹【作者】辛建池;王晓放;陈旭东;石海;周路圣;杨树华【作者单位】大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室,辽宁大连116014;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室,辽宁大连116014;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室,辽宁大连116014;沈阳鼓风机集团股份有限公司,辽宁沈阳110000;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;大连理工大学海洋能源利用与节能教育部重点实验室,辽宁大连116014;大连理工大学能源与动力学院,辽宁大连116024;沈阳鼓风机集团股份有限公司,辽宁沈阳110000【正文语种】中文【中图分类】TH452目前，多数工业离心压缩机为了保证多工况运行条件，常选用进口可调导叶装置[1]。
离心压缩机的流量调节范围一、进口导叶调节进口导叶调节是通过改变压缩机进口流体的流动方向和速度，从而改变压缩机的流量和压力的一种方法。
进口导叶的调节范围通常在90°到180°之间，可以实现对流量的大范围调节。
然而，进口导叶调节也存在一定的缺点，如导致流体在进口处产生较大的冲击和噪声，同时调节过程中流体的压力和温度也会发生变化。
二、出口导叶调节出口导叶调节是通过改变压缩机出口流体的流动方向和速度，从而改变压缩机的流量和压力的一种方法。
出口导叶的调节范围通常在0°到90°之间，可以实现对流量的小范围调节。
出口导叶调节的优点在于其对流体的压力和温度影响较小，同时调节过程中流体的流动状态也较为稳定。
然而，出口导叶调节也存在一定的缺点，如需要精确控制导叶的角度和位置，否则可能导致流体在出口处产生较大的冲击和噪声。
三、变频调节变频调节是通过改变压缩机的电机转速，从而改变压缩机的流量和压力的一种方法。
变频调节的范围较广，可以从零到最大流量进行连续调节。
变频调节的优点在于其对流体的压力和温度影响较小，同时可以实现无级调速，使得压缩机能够在不同的工况下运行更加稳定。
然而，变频调节也存在一定的缺点，如需要使用变频器等电力电子设备，导致成本较高。
四、气体旁路调节气体旁路调节是通过将一部分气体从压缩机出口处旁路回压缩机进口处，从而改变压缩机的流量和压力的一种方法。
气体旁路调节的范围较广，可以从零到最大流量进行连续调节。
气体旁路调节的优点在于其对流体的压力和温度影响较小，同时可以实现快速响应和灵活控制。
然而，气体旁路调节也存在一定的缺点，如需要精确控制旁路气体的流量和压力，否则可能导致压缩机运行不稳定。
五、液力耦合器调节液力耦合器调节是通过改变液力耦合器的输出转速，从而改变压缩机的流量和压力的一种方法。
液力耦合器调节的范围较广，可以从零到最大流量进行连续调节。
液力耦合器调节的优点在于其对流体的压力和温度影响较小，同时可以实现无级调速和灵活控制。
{国际贸易}离心压缩机可调进口导叶研究综述离心风机可调进口导叶研究2.2调节效率理想的可调进口导叶不仅仅需要有较宽的调节范围，还要求有较高的效率，即较低的损失。
从其调节原理来看，它既有预旋效应，又有节流效应。
当压缩机负荷变化不大即导叶安装角较小时，预旋效应占主导地位，如果导叶叶型设计较好，具有良好的气动性能，这样其产生的损失就较小。
西安交通大学空气动力实验室的进气预旋试验还表明，在导叶安装角较小的调节范围内(～)，与无预旋相比，最高级效率值变化并不大，效率曲线的形状及平坦程度也相差无几，具有较高的调节效率。
而当负荷变化大，即导叶安装角较大时，节流效应占主导地位，这时就同节流调节一样，调节效率就较低。
另外，当导叶安装角较大时，在可调进口导叶的前缘会产生较大的冲击损失，且气流通过导叶产生预旋后，气流方向与叶轮叶片进口安装角不一致，也会产生冲击损失，导致效率降低。
值得指出的是，采用可调进口导叶负预旋调节时，理论上可以提高离心式压缩机的压力和流量，但却能导致叶轮进口气流相对速度的马赫数增大，从而增大损失。
因此，采用负预旋调节时，调节范围应有一定的限度[6，7]。
3结构参数对可调进口导叶性能的影响3.1通道几何形状对性能的影响3.1.1柱状环形通道Swain[8]使用DawesCFD程序BTOB3D实现了对可调进口导叶柱状环形通道性能的数值研究，但其忽略了在不同导叶安装角下叶顶间隙的变化和内壁的影响，随后Coppinger和Swain使用CFXTASC-flow进行数值分析得到了比较准确的结果，指出可调进口导叶系统柱状环形通道的3个不利之处[9]。
（1）在导叶安装角较大时，进气通道中心存在一个明显的泄漏区域，这个区域将会导致产生轴向射流。
（2）在中等导叶安装角(～)时，叶顶处打开了一个间隙区域，这个间隙导致损失增大。
（3）在导叶安装角较大时，气流通过导流叶片时会出现很大的压降，而在叶顶相对其转轴是悬臂的，这将导致叶片承受较大的弯矩。
离心式压缩机调节流量的方法嗨，朋友们！今天咱们来聊聊离心式压缩机调节流量这事儿。
这离心式压缩机啊，在好多工业领域那可都是大功臣呢。
就好比一个大力士，把气体呼呼地压缩起来，然后输送到需要的地方去。
不过呢，有时候这“大力士”的力气得调整调整，也就是调节流量啦。
我有个朋友在工厂里就负责这些设备的维护啥的。
有一次，他就跟我抱怨说，这离心式压缩机的流量调节可真让人头疼。
我就跟他说，别急，咱来好好研究研究。
那离心式压缩机调节流量的第一种方法就是出口节流调节。
这就像是给一个疯狂奔跑的人在他的终点线那儿设置一些小障碍。
在压缩机的出口管路上安装一个节流阀，通过改变这个阀门的开度来调节流量。
你想啊，阀门开得小一点，那气体出去的路就窄了，流量自然就小了。
我朋友当时就说：“哎呀，这方法简单是简单，可这样不会对压缩机有啥不好的影响吗？”我就跟他解释，这种方法虽然简单，但是呢，它会使压缩机的工作点沿着性能曲线向小流量区移动，这就好比让一个运动员在不太舒服的状态下工作，时间长了可能会造成压缩机效率降低呢。
还有一种方法是进口节流调节。
这就好比在一个人的入口处给他设置一些限制。
在压缩机的进口管路上安装节流阀。
当这个阀门开度变小的时候，进入压缩机的气体流量就会减少。
我朋友听了就说：“这听起来和出口节流调节有点像啊。
”我就笑着说：“嘿，还真有点像，不过这进口节流调节啊，对压缩机性能的影响和出口节流调节可不一样。
它会让压缩机的吸入压力降低，就像一个人在呼吸不太顺畅的环境里工作，不过它在某些情况下比出口节流调节更节能呢。
”变速调节可就是一种比较“高大上”的方法了。
这就像给汽车换挡一样，可以改变压缩机的转速。
转速快的时候，流量就大，转速慢的时候，流量就小。
我朋友眼睛一亮说：“这方法听起来很不错啊！”我点点头说：“是啊，这方法可以保持压缩机在高效区工作，就像一个聪明的工人，总是能找到最适合自己的工作节奏，效率可高了。
不过呢，这变速调节也有它的麻烦之处，需要专门的变速装置，成本可不低呢。
离心压缩机研究报告一、引言离心压缩机是一种常见的流体机械设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
本篇报告旨在对离心压缩机进行深入研究，探讨其工作原理、性能特点以及应用领域。
二、离心压缩机的工作原理离心压缩机通过离心力将气体或液体压缩，实现增压效果。
其工作原理可简要概括为以下几个步骤：1. 气体或液体从进口流入离心压缩机，进入转子。
2. 转子高速旋转，使气体或液体受到离心力的作用，向外移动。
3. 气体或液体在离心力的作用下，逐渐增加速度和压力。
4. 最终，气体或液体从出口排出，实现压缩效果。
三、离心压缩机的性能特点1. 高效性能：离心压缩机具有高效的压缩能力，能够在短时间内将气体或液体压缩到较高的压力水平。
2. 广泛适用：离心压缩机可用于压缩多种气体或液体，适用于不同的工业领域和应用场景。
3. 运行平稳：离心压缩机结构简单，运行平稳可靠，能够长时间连续工作。
4. 维护成本低：离心压缩机的维护成本相对较低，节省了维修和更换部件的费用。
四、离心压缩机的应用领域离心压缩机广泛应用于以下几个领域：1. 工业制造：离心压缩机可用于工业制造中的气体增压、压缩空气供应等工艺。
2. 能源领域：离心压缩机可用于石油、天然气等能源的输送和储存中。
3. 制冷与空调：离心压缩机是制冷与空调系统中的重要组成部分，用于冷却和循环制冷剂。
4. 化工领域：离心压缩机可用于化工过程中的气体压缩和输送。
五、离心压缩机的发展趋势随着科技的进步和工业的发展，离心压缩机也在不断创新和发展。
未来离心压缩机的发展趋势主要体现在以下几个方面：1. 高效节能：发展更加高效节能的离心压缩机，以满足环保和能源节约的需求。
2. 低噪音：研究降低离心压缩机的噪音水平，提高使用的舒适性。
3. 智能化：通过引入智能控制技术，提高离心压缩机的自动化程度和智能化水平。
4. 多功能化：研究开发多功能离心压缩机，满足不同场景和需求的应用要求。
六、结论离心压缩机是一种重要的流体机械设备，广泛应用于工业生产和能源领域。
![一种离心压缩机的导叶调节机构[实用新型专利]](https://uimg.taocdn.com/7f1ccacf710abb68a98271fe910ef12d2af9a903.webp)
(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)实用新型专利(10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201820288866.0(22)申请日 2018.03.01(73)专利权人 福建雪人股份有限公司地址 350200 福建省福州市长乐市里仁工业区(72)发明人 林汝捷 杨建辉 林世响 (74)专利代理机构 福州市博深专利事务所(普通合伙) 35214代理人 林志峥(51)Int.Cl.F04D 29/46(2006.01)F04D 27/00(2006.01)(ESM)同样的发明创造已同日申请发明专利(54)实用新型名称一种离心压缩机的导叶调节机构(57)摘要本实用新型提供一种离心压缩机的导叶调节机构，包括叶片轴承座、叶片驱动环、叶片驱动杆和分布在所述叶片轴承座的周向上的多个导叶；所述叶片驱动环套设在所述叶片轴承座的外部；所述叶片驱动环通过所述叶片驱动杆与所述导叶连接。
该导叶调节机构的结构简单紧凑，调节的灵活性和效率更高，采用该导叶调节机构使离心压缩机检修更方便，漏点减少，可靠性提高。
权利要求书1页 说明书4页 附图1页CN 207975046 U 2018.10.16C N 207975046U1.一种离心压缩机的导叶调节机构，其特征在于，包括叶片轴承座、叶片驱动环、叶片驱动杆和分布在所述叶片轴承座的周向上的多个导叶；所述叶片驱动环套设在所述叶片轴承座的外部；所述叶片驱动环通过所述叶片驱动杆与所述导叶连接。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机的导叶调节机构，其特征在于，还包括线性执行器和驱动装置；所述线性执行器安装在所述叶片轴承座的外壁上，所述线性执行器通过所述驱动装置与所述叶片驱动环连接。
3.根据权利要求2所述的离心压缩机的导叶调节机构，其特征在于，所述线性执行器和驱动装置的个数均为两个，且均以所述叶片轴承座为对称中心分别设置在所述叶片轴承座的两侧。
4.根据权利要求2或3所述的离心压缩机的导叶调节机构，其特征在于，所述驱动装置包括第一拉杆球头螺栓、第二拉杆球头螺栓和执行器驱动连杆；所述执行器驱动连杆的两端分别与所述第一拉杆球头螺栓和第二拉杆球头螺栓连接；所述第一拉杆球头螺栓与所述叶片驱动环连接，所述第二拉杆球头螺栓与所述线性执行器连接。
离心压缩机内进口导叶后面流场的实验研究
周莉;蔡元虎
【期刊名称】《实验流体力学》
【年(卷),期】2008(022)001
【摘要】在不同的进口导叶预旋角度下对一单级离心压缩机级进口导叶后面的流场进行了测量,分析了进口导叶预旋角度对流动及性能的影响.结果表明:在适当的流量工况下,选择不同方式的进口导叶预旋,可以使得压缩机级的运行得到优化.-20°预旋角是在设计扩压器进口安装角下使压缩机运行最理想的工况.由于叶轮旋转的影响,以及非对称形状的蜗壳在叶轮进口形成的不均匀的流场,使得在进口导叶零预旋时,叶轮进口的流动具有预旋,其同轴向的夹角约为10°.当体积流量减小时,由叶轮旋转和蜗壳形状引起的预旋角度也相应的减小.
【总页数】5页(P17-20,45)
【作者】周莉;蔡元虎
【作者单位】西北工业大学动力与能源学院,陕西,西安,710072;西北工业大学动力与能源学院,陕西,西安,710072
【正文语种】中文
【中图分类】V211.7
【相关文献】
1.离心压缩机进口可调导叶尾缘吹气数值模拟 [J], 辛建池;王晓放;陈旭东;石海;周路圣;杨树华
2.进口入射角对卧螺离心机内流场的影响 [J], 邱发华;吴蕾
3.导叶对抽真空离心压缩机内流影响的数值研究 [J], 程超;秦国良
4.离心压缩机进口导叶流场的数值模拟 [J], 温选锋;袁民建;谭佳健
5.基于FLUENT的离心式压缩机内部流场的数值模拟研究 [J], 张岳;唐美玲;张凯因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
![进口导叶及带有该进口导叶的离心式压缩机[实用新型专利]](https://uimg.taocdn.com/09aeecf0ff00bed5b8f31d5a.webp)
专利名称：进口导叶及带有该进口导叶的离心式压缩机专利类型：实用新型专利
发明人：张陈慧,马秀娟,李长鹏
申请号：CN201520113608.5
申请日：20150216
公开号：CN204628089U
公开日：
20150909
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种用于离心式压缩机的进口导叶，该进口导叶位于离心式压缩机的叶轮进口前侧。
进口导叶翼型包括：前缘和后缘，与连接前缘和后缘的第一表面和第二表面。
其中第二表面与第一表面是相对的。
第一表面和第二表面之间的最大距离度从前缘至后缘逐渐减小，第一表面和第二表面为曲率变化的光滑曲面，进口导叶翼型的前缘半径和进口导叶的弦长的比值在12％至17％，进口导叶翼型的相对弯度为5％至8％。
具有上述翼型的进口导叶增大了离心式压缩机的有效流量范围，使得离心式压缩机的喘振点出现在更小的流量值。
同时还能够提高离心式压缩机的效率。
申请人：西门子公司
地址：德国慕尼黑
国籍：DE
代理机构：北京康信知识产权代理有限责任公司
代理人：李慧
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压缩空气储能系统用多级离心压缩机进口导叶调节策略研究王凯轩;左志涛;梁奇;郭文宾;陈吉祥;陈海生
【期刊名称】《风机技术》
【年(卷),期】2024(66)2
【摘要】压缩空气储能系统在储能过程中,储气装置内部压力不断升高,这要求压缩机在较大压比范围内工作。
高效变工况是压缩空气储能系统中压缩机的核心要求,为实现这个设计目标需要采取合适的调节方式及其调节策略。
可调进口导叶结构简单,可在工作过程中运行,并可利用伺服装置实现自动化,是目前压缩空气储能系统中压缩机最适合的调节方法之一。
本文以压缩空气储能系统中某4级离心压缩机为研究对象,建立了一种适用于多级离心压缩机变工况调节的性能预测方法,采用数值模拟得出单级离心压缩机性能曲线,并编写级性能叠加程序获得整机性能曲线。
利用最小二乘法将多级离心压缩机性能数据拟合为多项式函数,采用遗传算法建立了以等熵效率为优化目标,进口导叶开度为优化变量,整机出口压力或者流量为约束条件的可调进口导叶调节策略程序。
【总页数】7页(P24-30)
【作者】王凯轩;左志涛;梁奇;郭文宾;陈吉祥;陈海生
【作者单位】中国科学院工程热物理研究所;中国科学院大学;毕节高新技术产业开发区国家能源大规模物理储能技术研发中心
【正文语种】中文
【中图分类】TH452
【相关文献】
1.离心压缩机进口可调导叶尾缘吹气数值模拟
2.大预旋下离心压缩机进口结构与导叶掠角的改进研究
3.改变进气通道结构提高离心压缩机进口导叶调节性能
4.带级间冷却的双级离心压缩机可调进口导叶联合调节分析
5.离心压缩机进口可调导叶尾缘自诱导吹气数值研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
离心压缩机研究报告
离心压缩机是一种常见的压缩机类型，它利用离心力将气体压缩，广泛应用于空气压缩机、制冷机、燃气轮机等领域。
以下是离心压缩机的研究报告。
一、历史
离心压缩机最早可以追溯到19世纪末期，当时德国的卡尔·冯·林德在研究涡轮机时发现了离心力的作用，于是开始研制离心压缩机。
1901年，美国人J.E. Hall 发明了第一台离心制冷机，开创了离心压缩机在制冷领域的应用。
20世纪20年代，离心压缩机开始应用于航空领域，成为了飞机发动机的重要组成部分。
随着科技的不断进步，离心压缩机的性能不断提高，应用领域也不断扩大。
二、原理
离心压缩机的工作原理是利用离心力将气体压缩。
气体从中心进入离心压缩机，经过旋转叶轮的作用，气体被加速并产生离心力，使气体的压力和温度升高。
随着气体在离心压缩机中的旋转，气体的压力和温度不断升高，最终被排出离心压缩机。
三、应用
离心压缩机广泛应用于空气压缩机、制冷机、燃气轮机等领域。
在空气压缩机中，离心压缩机可以将空气压缩为高压气体，用于工业生产中的气动工具、机械设备等。
在制冷机中，离心压缩机可以将制冷剂压缩为高压气体，用于制冷设备中的制冷循环。
在燃气轮机中，离心压缩机可以将空气压缩为高压气体，用于燃烧室中的燃烧过程。
四、发展趋势
随着科技的不断进步，离心压缩机的性能不断提高，应用领域也不断扩大。
未来，离心压缩机将继续向高效、低噪音、低能耗的方向发展。
同时，离心压缩机的应用领域也将不断扩大，如在航空领域中，离心压缩机将成为飞机发动机的重要组成部分，为航空业的发展做出贡献。
{国际贸易}离心压缩机可调进口导叶研究综述离心风机可调进口导叶研究2.2调节效率理想的可调进口导叶不仅仅需要有较宽的调节范围，还要求有较高的效率，即较低的损失。
从其调节原理来看，它既有预旋效应，又有节流效应。
当压缩机负荷变化不大即导叶安装角较小时，预旋效应占主导地位，如果导叶叶型设计较好，具有良好的气动性能，这样其产生的损失就较小。
西安交通大学空气动力实验室的进气预旋试验还表明，在导叶安装角较小的调节范围内(～)，与无预旋相比，最高级效率值变化并不大，效率曲线的形状及平坦程度也相差无几，具有较高的调节效率。
而当负荷变化大，即导叶安装角较大时，节流效应占主导地位，这时就同节流调节一样，调节效率就较低。
另外，当导叶安装角较大时，在可调进口导叶的前缘会产生较大的冲击损失，且气流通过导叶产生预旋后，气流方向与叶轮叶片进口安装角不一致，也会产生冲击损失，导致效率降低。
值得指出的是，采用可调进口导叶负预旋调节时，理论上可以提高离心式压缩机的压力和流量，但却能导致叶轮进口气流相对速度的马赫数增大，从而增大损失。
因此，采用负预旋调节时，调节范围应有一定的限度[6，7]。
3结构参数对可调进口导叶性能的影响3.1通道几何形状对性能的影响3.1.1柱状环形通道Swain[8]使用DawesCFD程序BTOB3D实现了对可调进口导叶柱状环形通道性能的数值研究，但其忽略了在不同导叶安装角下叶顶间隙的变化和内壁的影响，随后Coppinger和Swain使用CFXTASC-flow进行数值分析得到了比较准确的结果，指出可调进口导叶系统柱状环形通道的3个不利之处[9]。
（1）在导叶安装角较大时，进气通道中心存在一个明显的泄漏区域，这个区域将会导致产生轴向射流。
（2）在中等导叶安装角(～)时，叶顶处打开了一个间隙区域，这个间隙导致损失增大。
（3）在导叶安装角较大时，气流通过导流叶片时会出现很大的压降，而在叶顶相对其转轴是悬臂的，这将导致叶片承受较大的弯矩。
离心式压缩机离心式压缩机技术技术技术综述综述第一节 概述一、离心式压缩机的应用离心式压缩机的应用离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机(即透平式压缩机)。
在离心式压缩机中，高速旋转的叶轮给予气体的离心力作用，以及在扩压通道中给予气体的扩压作用，使气体压力得到提高。
早期，由于这种压缩机只适于低，中压力、大流量的场合，而不为人们所注意。
但近来，由于化学工业的发展，各种大型化工厂，炼油厂的建立，离心式压缩机就成为压缩和输送化工生产中各种气体的关键机器，而占有极其重要的地位。
随着气体动力学研究的成就使离心压缩机的效率不断提高，又由于高压密封，小流量窄叶轮的加工，多油楔轴承等技术关键的研制成功，解决了离心压缩机向高压力，宽流量范围发展的一系列问题，使离心式压缩机的应用范围大为扩展，以致在很多场合可取代往复压缩机，而大大地扩大了应用范围。
工业用高压离心压缩机的压力有（150~350）×105Pa 的，海上油田注气用的离心压缩机压力有高达700×105Pa 的。
作为高炉鼓风用的离心式鼓风机的流量有大至7000m 3/min，功率大的有52900KW 的，转速一般在10000r/min 以上。
有些化工基础原料，如丙烯，乙烯，丁二烯，苯等，可加工成塑料，纤维，橡胶等重要化工产品。
在生产这种基础原料的石油化工厂中，离心式压缩机也占有重要地位，是关键设备之一。
除此之外，其他如石油精炼，制冷等行业中，离心式压缩机也是极为关键的设备。
离心式压缩机之所以能获得这样广泛的应用，主要是比活塞式压缩机有以下一些优点。
1、离心式压缩机的气量大，结构筒单紧凑，重量轻，机组尺寸小，占地面积小。
2、运转平衡，操作可靠，运转率高，摩擦件少，因之备件需用量少，维护费用及人员少。
3、在化工流程中，离心式压缩机对化工介质可以做到绝对无油的压缩过程。
4、离心式压缩机为一种回转运动的机器，它适宜于工业汽轮机或燃汽轮机直接拖动。
对一般大型化工厂，常用副产蒸汽驱动工业汽轮机作动力，为热能综合利用提供了可能。
专利名称：一种离心式压缩机可调进口导叶专利类型：实用新型专利
发明人：冀文慧
申请号：CN201720464274.5
申请日：20170428
公开号：CN207093457U
公开日：
20180313
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种离心式压缩机可调进口导叶，包括壳体，转盘，导叶，进气室，所述的导叶由多个翼型叶片组成，导叶带有多个翼型叶片，可绕自身轴转动，进口可转导叶调节方式：通过控制电力驱动器控制进口导叶调节机构的连杆前后运动，通过连杆的前进和后退带动导叶外的环型件绕着风机进口中心线做圆周运动，进而通过连接件带动导叶绕着各自的中心轴旋转已达到控制导叶开关的目的。
申请人：黑龙江沧龙发电设备股份有限公司
地址：150000 黑龙江省哈尔滨市开发区迎宾路集中区鄱阳东路北侧3号
国籍：CN
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毕业论文离心压缩机的进出口调节本次报告的主题是毕业论文“离心压缩机的进出口调节”。
离心压缩机是一种非常重要的工业设备，广泛应用于空气压缩、石油化工、冷冻空调和制冷等领域。
在离心压缩机的使用过程中，进出口调节是不可或缺的一环，本文将从离心压缩机的工作原理入手，对其中进出口调节的实现方式进行详细的介绍。
一、离心压缩机的工作原理离心压缩机的工作原理是利用离心力将气体压缩。
在压缩机中，气体进入中心轴向的进气管道，并且预先设定好的叶轮将气体分散到叶轮的每个叶片处。
随着叶轮的旋转，气体在离心力的作用下向外扩散，经过导叶的引导，扩大的气体被导入到压缩腔室内，再经过腔体和叶轮的挤压和绕流，将气体压缩成高压状态。
最终经过出口管道排出。
二、离心压缩机的进出口调节方式离心压缩机的进出口调节主要是为了调节流量，增加或减少气体的进入量。
其目的是保证压缩机的稳定运作，提高能量效率。
目前，离心压缩机的进出口调节方式有以下几种：（一）闸板调节方式闸板调节是通过设置在进气管或出气管上的闸门来调节进出口的流量，它的原理是通过改变进出口的面积来增加或减少气体的进出。
这种方式调节操作简便，但是存在调节精度不高、泄漏损失大等缺点。
（二）变频调节方式变频调节通过调节离心压缩机的电机转速，从而实现进出口流量的调节。
这种方式具有调节范围大、调节精度高、能耗低等优点，但是价格较高，对设备的要求也较高。
（三）机械调节方式机械调节方式主要是通过调节叶轮来改变进出口的流量。
这种方式操作灵活，调节精度高，但是需要联动控制液压、机电等多个系统，并且对设备维护和保养的要求也较高。
三、总结通过以上分析，我们可以看出不同的进出口调节方式各有优缺点，具体使用需要根据实际需要进行选择。
在实际使用中，我们要结合离心压缩机的实际情况和要求，选择最适合的进出口调节方式，从而提高设备的运行效率和稳定性。
离心压缩机可调进口导叶研究综述北京航天同成伟业商贸有限公司。
摘要：综述了国内外对离心式压缩机可调进口导叶的研究状况，概括性地分类介绍了目前研究热点中取得的成绩和面临的问题，并对相关问题进行了探讨。
关键词：离心式压缩机可调进口导叶综述1 引言大多数离心式压缩机在实际运行时都是在一定工况范围内工作，仅在一个工况点运行的情况较少。
所以，除提高设计点的效率之外，提高离心式压缩机的调节性能也是节约能源的有效途径之一。
离心式压缩机常用的调节方法有进出口节流、可调进口导叶调节、可调叶片扩压器调节和变转速调节等。
其中，可调进口导叶调节是通过改变叶轮进口导叶的安装角从而改变气流预旋的调节方法。
与变转速调节相比，这种调节方式虽然效率较低，但在某些方面有自己的特色，如：系统结构相对比较简单，可以在不停车的条件下进行调节，利用伺服机构还可实现自动化。
因此，具有广阔的应用前景与研究价值。
可调进口导叶在20世纪50年代初就已经用于风机调节[1]，到80年代后期，国外对离心式压缩机可调进口导叶开始了比较全面的理论和试验研究，取得了较大的进步。
而国内的研究普遍要晚于国外，总体水平与国外尚有一定差距。
目前，国内外学者对离心式压缩机可调进口导叶的研究主要集中在可调进口导叶的调节性能、相关结构参数对导叶性能的影响、可调进口导叶与叶轮非定常相干作用、可调进口导叶的常见故障及处理等方面。
2 可调进口导叶的调节性能通常，评价可调进口导叶性能的主要标准有两个：一是调节范围的大小；二是调节效率的高低。
调节效率是指整个调节范围内或某一规定调节范围内的平均效率。
2.1 调节范围西安交通大学空气动力实验室曾对一个离心式压缩机级进行了进气预旋试验，得出了预旋角分别为,21-,17-,0,10+时的级性能曲线。
试验表明，当正预旋增加时，thh下降，能量头曲线()fψϕ=就向左下方移动；当负预旋增大时，thh增大，能量头曲线()fψϕ=就向右上方移动，从而使稳定工况范围扩大[2]。
Williams进行了压比为1.7的过程压缩机的试验，在60+的进口预旋角下，测得喘振线往小流量方向移动，压缩机的稳定工况范围扩大[3]。
随后，Rodgers对压比为5的小型燃气透平压气机试验表明，在40+的进口预旋角下，喘振线同样往小流量方向移动，稳定工况范围也得到了扩大[4]。
Yuji Iwakiri [5]对带可调进口导叶的小型离心式压缩机的性能进行了三维CFD研究，并且针对不同的可调进口导叶安装角，用试验验证了安装角分别为0，12+，24+，36+，48+，60+时，喘振流量随可调进口导叶安装角的增大而减小，与无预旋流动相比最大可减小14%。
2.2 调节效率理想的可调进口导叶不仅仅需要有较宽的调节范围，还要求有较高的效率，即较低的损失。
从其调节原理来看，它既有预旋效应，又有节流效应。
当压缩机负荷变化不大即导叶安装角较小时，预旋效应占主导地位，如果(a)叶顶附近的速度矢量(b)叶根附近的速度矢量图1导叶叶型设计较好，具有良好的气动性能，这样其产生的损失就较小。
西安交通大学空气动力实验室的进气预旋试验还表明，在导叶安装角较小的调节范围内(26-～10+)，与无预旋相比，最高级效率值变化并不大，效率曲线的形状及平坦程度也相差无几，具有较高的调节效率。
而当负荷变化大，即导叶安装角较大时，节流效应占主导地位，这时就同节流调节一样，调节效率就较低。
另外，当导叶安装角较大时，在可调进口导叶的前缘会产生较大的冲击损失，且气流通过导叶产生预旋后，气流方向与叶轮叶片进口安装角不一致，也会产生冲击损失，导致效率降低。
值得指出的是，采用可调进口导叶负预旋调节时，理论上可以提高离心式压缩机的压力和流量，但却能导致叶轮进口气流相对速度的马赫数增大，从而增大损失。
因此，采用负预旋调节时，调节范围应有一定的限度[6，7]。
3 结构参数对可调进口导叶性能的影响3.1 通道几何形状对性能的影响3.1.1 柱状环形通道Swain[8]使用Dawes CFD程序BTOB3D 实现了对可调进口导叶柱状环形通道性能的数值研究，但其忽略了在不同导叶安装角下叶顶间隙的变化和内壁的影响，随后Coppinger和Swain使用CFX TASC-flow进行数值分析得到了比较准确的结果，指出可调进口导叶系统柱状环形通道的3个不利之处[9]。
（1）在导叶安装角较大时，进气通道中心存在一个明显的泄漏区域，这个区域将会导致产生轴向射流。
（2）在中等导叶安装角(30～60)时，叶顶处打开了一个间隙区域，这个间隙导致损失增大。
（3）在导叶安装角较大时，气流通过导流叶片时会出现很大的压降，而在叶顶相对其转轴是悬臂的，这将导致叶片承受较大的弯矩。
图1表示了柱状环形通道可调进口导叶在安装角为30+时的导叶叶顶和叶根附近的速度矢量图。
3.1.2 球状环形通道为改进柱状环形通道的性能，Swain采用了球状环形通道来减少导叶叶顶、叶根附近的叶片间隙。
从图2中通道几何形状的比较可以看出，利用球状环形通道内壁面配合叶顶和叶根为圆弧形状的导叶后，可以明显减少导叶叶顶、叶根附近的叶片间隙，并且对于任何导叶安装角时叶顶、叶根附近的叶片间隙都恒定不变。
图3为球状环形通道可调进口导叶系统在叶片安装角为30+时叶顶和叶根附近的速度矢量图。
Swain研究指出[8]，与柱状环形通道设计相比，这种新型叶片和通道可使气流通过VIGV系统时的总压损失明显减少。
3.1.3 圆锥形通道球状环形通道内壁面配合叶顶和叶根为圆弧形状的导叶，可以最小化在所有安装角时的叶片间隙，但是它在叶轮进口之前产生了一个弯曲通道截面。
(a)柱状环形通道(b)球状环形通道图2 柱状和球状环形VIGV通道截面的比较图4子午面视图中出现的分离团正是由于这个弯曲通道截面，从而导致了边界层分离。
Coppinger和Swain[9]经CFD分析后，尝试用叶顶处为圆锥形的内壁面来代替球状环形通道内壁面从而消除分离团和减少通道损失，如图5。
经试验证实，在叶顶处采用圆锥形的内壁面后分离团的确减少了，但是并不能减少导叶系统损失。
3.2 导叶叶型对性能的影响3.2.1 平板叶片Swain使用BTOB3D测试了节弦比为1的13个平板叶片，其安装角范围为20-～90+。
CFD测试结果如图6。
可以看出，流面速度矢量分布有了明显的改进，但是在导叶安装角约为60时，叶片吸力面上分离团有所发展，分离团的发展恶化了流动性能，并且导致了在导叶安装角较大时系统总损失增大。
3.2.2 组合叶片为了最小化叶片吸力面上的分离，从而减少相关的压力损失，必须减小导叶安装角较大时产生的冲角。
Coppinger和Swain[9]提出了使用组合叶片(Tandem Vane)，其叶片前缘保持与轴向进口流动一致并且尾缘可以关于前缘转动，所以这种叶型在所有安装角下均可获得小冲角，如图7。
组合叶片速图8 叶顶附近的速度矢量分布（60+安装角时）图3 (a)叶顶附近的速度矢量（球状环形通道及VIGV安装角为30+）(b)叶根附近的速度矢量（球状环形通道及VIGV安装角为30+）图4 球状环形通道内壁面引起的分离图5 圆锥形和球状通道截面几何形状度矢量图如图8所示，与图6平板叶片的速度矢量图比较可以看出，在叶顶附近叶片吸力面上的分离团几乎完全消除，气动性能也有了明显的改善。
Coppinger 和Swain 也通过试验证实了其CFD 预测结果。
3．3 导叶装置直径及叶轮进出口直径比对性能的影响离心式压缩机可调进口导叶装置调节效率的高低，主要取决于可调进口导叶装置的结构型式和压缩机的结构特征。
在此主要介绍了可调进口导叶装置的直径和叶轮进出口直径比的影响。
可调进口导叶装置的直径一般都选用大于或等于叶轮的进口直径，虽然当大于叶轮进口直径1D 时，压缩机效率并没有很大的提高，但是可以明显地扩大调节范围。
文献[7]指出，试验中把可调进口导叶装置的直径从11.0D 逐渐增大到11.4D 时，调节范围和效率都有比较明显地增大。
但是如果再继续增大其直径，将会影响其基本尺寸和制造成本。
叶轮的结构尺寸对可调进口导叶的调节效率也有很大的影响，其中叶轮进出口直径比12D D 对可调进口导叶调节效果的影响最大，一般来说，12D D 越大，调节效果越明显。
在文献[6]中给出了原因，由欧拉方程作一定的转换可得221212211222211cot u rth u u c c D h c u c u u u D u β⎡⎤⎛⎫⎢⎥=-=-- ⎪⎢⎥⎝⎭⎣⎦(1) 由式(1)看出，12D D 为平方项，所以当12D D 大时，预旋的影响明显，调节的有效范围也就大。
3.4 导叶与叶轮轴向间距及其叶片数的匹配对性能的影响概括地指出，处于上游物体气流尾迹中的动叶片，承受着变化的气动载荷，而气动载荷变化的大小与尾迹衰减速率有关。
当上游物体为流线型时，其衰减程度将取决于进口处气流的紊流度、相对栅距以及至下游动叶之间距。
在稳定的入流条件下，叶轮与诱发尾迹的上游支承物后缘之间距至少应等于该支承物弦长的12，此距离不会改变压缩机的压升。
然而对于紊乱的入流条件，此间距甚至可增至弦长的一倍。
从目前掌握的资料来看，在此方面的研究主要集中在轴流式压缩机上，Johnston 和Fleeter 通过某轴流式压缩机级进行了一系列试验测得了可调进口导叶出口马赫数为0.29及叶轮进口相对马赫数为0.6时，导叶和叶轮的轴向间距与叶轮叶片弦长之比分别为0.68，0.93，1.18时，导叶尾迹区的压力场和速度场，并指出在比值为0.68时，可以明显的减小尾迹区[12]。
而关于离心式压缩机可调进口导叶与叶轮之间的轴向间距对性能的影响，国内外尚没有具体研究。
然而，就导叶与叶轮叶片数的匹配而言，指出了两者之间应按互为质数的原则匹配，尽可能避免公因数,但也不能一概而论,最重要的是必须遵循“导叶叶片数Z 1×叶轮工作转速60n ≠叶轮叶片固有频率”这一原则，因为叶轮在旋转过程中，每个叶片与前导叶尾迹流之间周期性相互作用，其作用频率的计算公式为f = n Z 1/60 (2)从式(2)看出，为避免导叶作用引起叶轮共振，必须使得其相互作用频率避开叶轮叶片的固有频率，最好是能远离叶轮叶片的固有频率，以防止非定常载荷长期作用而引起叶轮的疲劳破坏。
3.5 单级与多级调节对性能的影响对于多级离心式压缩机，如果只对第一级采用可调进口导叶调节，效果会不太明显，然而如果每级前均采用可调进口导叶调节，则整个装置的结构又比较复杂。
目前从公开发表的文献看，对离心式压缩机采用多级导叶调节的研究并不多，仅有Simon [13]等人通过试验对某4级齿轮增速离心式压缩机，仅在第一级前加可调进口导叶以及在各级前均加可调进口导叶的调节性能进行了比较，并且获得了两种情况下的无因次性能曲线。
