[发明专利]离心压气机动态扩稳方法

说明书

本发明涉及一种离心压气机动态扩稳方法，包括步骤：离心压气机流量需求变化时，实时测量离心压气机的进口管道内的当前流量以及与离心压气机相连并驱动离心压气机叶轮转动的电机的当前转速；根据当前流量和当前转速，判断离心压气机的当前工作点在离心压气机性能曲线上所处的位置；若该位置临近或处于离心压气机性能曲线上的控制始点，则通过电机控制器控制电机以当前转速为均值转速的动态转速运行，将压气机由稳态工作状态转换为动态工作状态。该方法能扩大离心压气机稳定工作流量范围，并且能在低压比到高压比的全部工作区域实现扩稳，在实现扩稳效果的同时能够提高小流量区域的压比，提高系统的性能。

技术领域

本发明涉及叶轮机械技术领域，尤其涉及一种离心压气机动态扩稳方法。

背景技术

离心压气机具有体积小、重量轻、效率高、噪声小、运行平稳等优势，广泛应用于汽车、航空和舰船动力系统及工业气体压缩及输送系统等领域。离心压气机的工作流量范围受到喘振线和堵塞线的限制。在小流量工况下，离心压气机内部出现大尺度的流动分离，发生流动不稳定现象，导致压气机叶片失速进而引发喘振。通过离心压气机流动控制，抑制小流量工况叶片失速，是拓宽离心压气机稳定工作流量范围的主要途径。

目前离心压气机扩稳主要基于稳态被动流动控制方法，其中自循环机匣处理是主要方法之一。自循环机匣处理是通过在蜗壳上布置周向均匀的旁通流道将压气机进口与叶轮流道前部连通，利用小流量工况下叶轮前缘处产生的失速团的压力高于压气机进口压力而将失速团顺着机匣通道引回压气机进口，从而减弱失速团对叶轮前缘附近流道的堵塞作用实现稳定工作范围的拓宽。中国专利CN101761511A针对离心压气机蜗壳的轴向非对称性造成叶轮出口流场的周向畸变，从而导致不同叶片流道内流动情况的周向不均匀性，提出了非轴对称自循环机匣处理的方案，以实现更好的扩稳效果。自循环机匣处理方法对离心压气机的高转速高压比工作区域具有较好的扩稳效果，对低压比工作区域的扩稳效果不明显，难以在全压比工况范围实现扩稳。

发明内容

鉴于背景技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种基于动态转速的离心压气机动态扩稳方法，其能扩大离心压气机稳定工作流量范围，且能在低压比到高压比的全部工作区域实现扩稳。

为了实现上述目的，本发明提供了一种离心压气机动态扩稳方法，包括步骤：离心压气机流量需求变化时，实时测量离心压气机的进口管道内的当前流量以及与离心压气机相连并驱动离心压气机叶轮转动的电机的当前转速；根据当前流量和当前转速，判断离心压气机的当前工作点在离心压气机性能曲线上所处的位置；若该位置临近或处于离心压气机性能曲线上的控制始点，则通过电机控制器控制电机以当前转速为均值转速的动态转速运行，将压气机由稳态工作状态转换为动态工作状态。

在一实施例中，将质量流量传感器放置在离心压气机的进口管道中测得当前流量，从电机控制器中获取电机的当前转速。

在一实施例中，离心压气机性能曲线中明确各速度对应的控制始点。

在一实施例中，控制始点为压气机在稳态转速工作下的失速临界点，由稳态实验测得。

在一实施例中，动态转速为周期性变化的转速。

在一实施例中，周期性变化转速的幅值与当前转速的比值为1.03-1.05。

在一实施例中，周期性变化转速的波动频率为20-100Hz。

在一实施例中，动态工作情况下若仍无法降低到满足压气机的小流量需求，则通过电机控制器控制电机降低均值转速。

在一实施例中，离心压气机工作点在离心压气机性能曲线上所处的位置的判断过程由数据采集和控制系统完成。