[发明专利]一种回流器叶片可振荡的离心压缩机

说明书

技术领域

本发明属于离心压缩机技术领域，涉及一种回流器叶片可振荡的离心压缩机。

背景技术

离心式压缩机作为冶金、建材、电力、石油、化工、环境工程等工业部门流程中的关键耗能动力设备，应用极其广泛，在国民经济诸多领域中都占有举足轻重的地位。但它耗电量大、稳定高效工况范围窄的缺点仍难以克服，在目前世界范围内的能源短缺和能源危机状况下，其较低的效率已不能满足当前形势的需要。相对于开发新能源，对重要的高耗能离心压缩机组进行节能降耗是一首要的、亟待解决的问题。因此，该类动力装备节能是国民经济和社会发展的重大需求，是解决一个国家能源问题有效的、经济的途径。

实践证明，传统的设计方法—通过优化压缩机内流道的几何形状来提高压缩机性能的方法已经远远不能满足现代工程技术的需要。近几十年来，随着计算机技术的发展和计算流体力学（CFD）技术的普及，科研人员通过大量的实验和数值模拟对压缩机内流道，包括叶轮、扩压器、弯道、回流器以及蜗壳进行了大量的研究和探索，已经充分挖掘了传统设计方法的提升潜力。而且，基此设计的离心压缩机只能在设计工况下高效运行，压缩机变工况后，内部流动将偏离设计，引起较大的分离损失，效率将显著降低。因此，在传统技术潜力挖掘已近极限时，急需一个新技术来克服这一瓶颈。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种回流器叶片可振荡的离心压缩机，能够有效地改善机组内部流动特性、减少流动过程的分离、扩大稳定工况的范围，使得叶轮与回流器之间的流动得到优化匹配和控制。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种回流器叶片可振荡的离心压缩机，包括进气室、叶轮、扩压器、弯道、回流器和蜗室，回流器中设置有导流用回流器叶片，回流器叶片通过回流器叶片旋转轴与隔板相连接；

激振器通过传动机构与回流器叶片相连接，当激振器工作时产生振动，传递给回流器叶片，回流器叶片绕回流器叶片旋转轴振动，对回流器内流场进行主动控制；

或者，回流器叶片通过传动机构与弹性元件相连接，当回流器中有气体流过时，回流器叶片产生自激振荡，实现对回流器内部流场进行自适应控制。

所述通过激振器或弹性元件使回流器叶片产生整体振荡，通过回流器叶片的振荡提高回流器的气动性能。

所述通过激振器对回流器内流场进行主动控制，回流器叶片整体振荡时，回流器叶片的最大偏转角度为10°。

所述激振器的工作频率为0.5f_n～5f_n，f_n为固定回流器叶片静态失速时升力系数振荡的频率。

所述通过弹性元件对回流器内流场进行自适应控制时，弹性元件的强度由回流器叶片所受气体力和回流器叶片最大偏转角度决定。

所述的回流器叶片旋转轴设置在回流器叶片的中心位置处。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

1）与传统的回流器结构相比较，本发明提供的回流器叶片可振荡的离心压缩机在不断变化的流场中，叶片绕回流器叶片旋转轴进行微幅振荡，从而可以有效的使流道适应于流动的变化，减少流动中的分离，降低了能量损失，提高了回流器的整体性能，并在改变工况的情况下，降低了叶片通道发生气流脱离引起旋转失速的可能性，从而在根本上降低了喘振的发生。

2）本发明提供的回流器叶片可振荡的离心压缩机，具有叶片整体振荡结构的回流器有着结构简单、紧凑，效果明显的特点。当采用激振器方案时，通过外加振动系统进行主动控制，可以快速通过改变激励器的振动频率，从而有效的控制回流器内的叶片振荡，进而改善流动状况，以适应不同工况的要求。当采用弹性单元方案时，除了本身的结构非常简单以外，作为一种自适应控制方法，可以不需要再进行后续操作，对于生产实践，更为简单方便。这些控制方法的运用，相对于其它的控制方法，都有其不可比拟的优势。

3）相对于压缩机其它部件的流动控制，例如叶轮的外形设置，叶片开缝等变化，本发明提供的回流器叶片可振荡的离心压缩机，回流器的结构优化使叶片整体上进行微幅振荡，相对于局部的优化与控制，达到的效果更为明显。

4）本发明提供的回流器叶片可振荡的离心压缩机，也具有很高的安全性，由于是通过采用不同方法实现对叶片的整体振荡，并没有对叶片本身的结构和外形进行处理，例如叶片开缝，开孔，改变外形等，因此对于叶片本身的力学要求不造成影响。同时，由于降低了喘振的发生可能，会对压缩机的安全和稳定生产，起到积极显著的影响。