[发明专利]一种离心压缩机扩压器

说明书

本发明公开了一种离心压缩机扩压器。现有扩压器通过调节叶片而轮盘不动来改变相对气流角。本发明包括扩压器本体、扩压器齿圈、无级变速器、换向器、两个中间齿轮、主轴驱动齿轮、电子控制单元、流量传感器和转速传感器；电子控制单元根据流量传感器测得的离心压缩机流量和转速传感器测得的主轴转速控制无级变速器和换向器，实现扩压器本体的转速调节和正反向旋转，从而达到不同流量工况下扩压器本体入口的相对气流角与扩压器叶片入口安装角匹配。本发明的扩压器叶片与扩压器轮盘整体以不同的转速和转向旋转，实现不同工况下相对气流角的调节前提下，仍能保持扩压器整体的强度与刚度不被破坏，提高了离心压缩机的运行可靠性。

技术领域

本发明属于扩压器技术领域，具体涉及一种离心压缩机扩压器。

背景技术

离心压缩机作为工业生产过程中的核心动力设备，广泛应用于石化、冶金、电力、交通等工业领域。扩压器的主要作用是使气流减速增压，是离心压缩机中的重要部件。在离心压缩机非设计工况下，由于气流角与叶片安装角不匹配，流动出现分离，损失增加，压缩机压比和效率会急剧下降。为了实现压缩机在宽流量范围内仍能保持高压比和高效率的性能参数，可以通过调节扩压器叶片与来流的相对气流角相匹配的方法来实现，但是现有的扩压器都是将扩压器叶片与扩压器轮盘通过装配进行连接，通过旋动调节叶片而轮盘不动来实现改变相对气流角。考虑到扩压器内部流动具有压力高、流速大的特点，这种改变相对气流角的方式降低了扩压器整体的强度，不利于离心压缩机可靠运行。

发明内容

本发明的目的是区别于传统的扩压器定子和已有的叶片可旋转调节的扩压器，提出一种新型的用于非设计工况下调节扩压器相对气流角的离心压缩机扩压器。

本发明包括扩压器本体、扩压器齿圈、中间齿轮一、无级变速器、换向器、中间齿轮二、主轴驱动齿轮、电子控制单元、流量传感器和转速传感器；所述的扩压器齿圈固定在扩压器本体的轮盘上，并与扩压器本体的轮盘同轴设置，扩压器齿圈空套于离心压缩机的主轴上并进行轴向定位；所述的中间齿轮一与齿圈啮合，并固定在传动轴一上；传动轴一与无级变速器的输出轴固联，无级变速器的输入轴与换向器的输出轴固联，换向器的输入轴与传动轴二固联，中间齿轮二固定在传动轴二上，并与主轴驱动齿轮啮合；所述的传动轴一和传动轴二均通过轴承支承在离心压缩机的壳体支架上；所述的主轴驱动齿轮固定在离心压缩机的主轴上；流量传感器将测得的离心压缩机流量传给电子控制单元，转速传感器将测得的离心压缩机的主轴转速传给电子控制单元；电子控制单元控制无级变速器和换向器。

所述扩压器本体的正反向旋转和转速调节，具体过程如下：

根据流量与叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小成正比的关系得：

其中，Q_s为小流量工况下流量，Q_d为离心压缩机的设计工况下流量；D_dB_d为设计工况下叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小，D_sB_s为小流量工况下叶轮出口的气流绝对速度径向分量大小；

又根据△OAB_d∽△E_sAB_s，且△D_dAB_d∽△D_sAB_s，得：

其中，OA为叶轮出口O处周向线速度大小，OE_s为小流量工况下扩压器本体入口处周向速度大小；为叶轮出口处周向线速度，为设计工况下叶轮出口的气流相对叶轮的速度，为设计工况下叶轮出口的气流绝对速度，为小流量工况下叶轮出口的气流相对叶轮的速度，为小流量工况下叶轮出口的气流绝对速度，为小流量工况下扩压器本体入口处周向速度，D_d为B_d在上的投影，D_s为B_s在上的投影。