[发明专利]一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统

说明书

本发明专利公开了一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统，包括中央控制器、防喘振控制单元、静叶调节机构、监测单元、转速控制单元；通过已有静叶角度的喘振线数据通过插值运算获得未测角度的喘振线数据，以此设置防喘警戒线，允许机组在未进行实测喘振线数据的静叶角度下运行；在不增加调试工作、成本的前提下，大大拓宽了机组稳定运行角度区间；同时通过实时监控轴流压缩机运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据机组运行工况对防喘警戒线进行温度修正，确保机组在防喘警戒线内安全稳定运行。本发明专利的采用插值运算的风洞用静叶可调轴流压缩机防喘控制系统还可应用于其他静叶角度频繁变化的工业场合。

技术领域

本发明属于航空气动力风洞试验技术领域，具体涉及一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统。

背景技术

风洞试验作为空气动力学研究广泛采用的方法，为航空、航天、铁路运输等领域的发展提供必要的保障。轴流压缩机是连续式风洞控制风洞运行工况的关键设备。喘振是轴流式压缩机的固有特性，为避免轴流压缩机出现喘振工况，需要实时监测机组运行工况点，确保机组运行工况位于稳定运行区间范围内、远离喘振边界，避免机组损伤。由于风洞运行工况众多，轴流压缩机需要满足宽广的流量-压比范围，为确保轴流压缩机满足风洞使用条件，风洞用轴流压缩机在使用变频方式增大机组运行转速区间的同时，多采用静叶可调方式扩大轴流压缩机的稳定运行区间。静叶角度变化影响机组的喘振边界，改变机组的稳定运行区间。由于连续式风洞调试时间紧、任务重、调试成本巨大，通常仅对轴流压缩机组常用静叶角度的喘振线进行测试；为确保机组安全，机组也仅能在已完成喘振线测试的静叶角度下运行。

发明内容

基于以上不足之处，本发明的目的是针对风洞试验需求，提供的一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统。该系统能够通过机组已测静叶角度喘振线数据进行插值运算获得实测静叶角度之间某个静叶角度对应的喘振线数据，以此喘振线预留安全裕度设置防喘警戒线，在减小调试时间、工作量、成本的同时，拓宽了机组安全运行的静叶角度区间；通过对机组运行工况进行实时监控，并依据机组运行角度、温度对防喘警戒线进行自动切换、修正，确保机组在不同静叶角度下稳定、安全运行。

本发明所采用的技术方案是：一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统，包括中央控制器、防喘振控制单元、静叶调节机构、监测单元和转速控制单元；监测单元监测压缩机组流量、静叶角度、压比和温度，转速控制单元控制压缩机组转速；

所述的防喘振控制单元用于控制阀门，该阀门设置于压缩机组进出口间旁通回路上，在压缩机组出现或接近防喘警戒线时能够快速打开阀门，增大机组入口流量、降低压缩机组进出口压比；

所述的静叶调节机构包括静叶调节筒、齿条、伺服电机、斜齿轮、支撑轴、若干静叶滑块和若干静叶曲柄，所述的静叶调节筒安装于静叶机壳外侧，所述的静叶调节筒安装在支撑轴上，支撑轴用于支撑静叶调节筒，能够确保静叶调节筒轴向移动，齿条固定在静叶调节筒上，伺服电机的输出轴通过减速器与斜齿轮连接，斜齿轮与齿条啮合，若干静叶滑块安装于静叶调节筒的环形凹槽内，滑块能够在凹槽内滑动，每个静叶滑块与一个静叶曲柄的一端连接，每个静叶与其相对应位置的静叶曲柄的另外一端固定连接，在静叶调节筒轴向移动时，所有静叶滑块随静叶调节筒轴向移动，带动所有静叶曲柄转动，所有静叶同时随静叶曲柄转动，在机组运行时实时调节静叶运行角度；

所述的中央控制器利用压缩机组运行过程中实测的静叶角度、流量、压比、温度的数据通过计算，得出压缩机组的实际运行工况点，并将该运行工况点与已设置好的该静叶角度的防喘警戒线进行比对，当机组运行工况点持续运行在防喘警戒线外，中央控制器控制防喘振控制单元动作，确保机组远离喘振区间；

利用已有静叶角度的喘振线数据通过插值运算获得未测角度的喘振线数据，以此设置防喘警戒线，允许压缩机组在未进行实测喘振线数据的静叶角度下运行，同时通过实时监控轴流压缩机组运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据压缩机组运行工况对防喘警戒线进行温度修正，确保压缩机组在防喘警戒线内安全稳定运行。