[发明专利]一种叶片串列式扩压器及其控制方法

说明书

本发明公开了一种叶片串列式扩压器及其控制方法，适用于压缩空气储能离心压缩机领域，其中的串列式扩压器叶片包括两段独立可调的前缘调节段和尾缘调节段。通过两套独立的前缘调节结构和尾缘调节机构，可以分别改变前缘调节段和尾缘调节段的安装角度。本发明的主要优点是，扩压器在压缩机变工况时可以更好地适应上下游流动状况，叶片通过形成V形结构抑制了表面分离，改善了扩压器内部流场状况，提升了压缩机工作效率，进而提升了储能系统整体效率。

技术领域

本发明涉及压缩空气储能离心压缩机领域，涉及一种叶片扩压器，具体涉及一种适用于离心压缩机的叶片串列式扩压器及其控制方法。

背景技术

压缩空气储能技术在电网削峰填谷、可再生能源并网及分布式能源系统中具有重要价值。离心压缩机是储能系统中核心部件，具有排气压力高、工作范围宽、效率高的特点。而扩压器是离心压缩机主要部件之一，主要功能是将压缩机叶轮出口高速气流的动能转变为压力势能。扩压器的流动损失约占整个压缩机的30％，因此，扩压器的性能对整机的效率、压比和运行工况范围等有重要影响。

离心压缩机的扩压器一般分为无叶扩压器和有叶扩压器，有叶扩压器相对无叶扩压器可以提高压缩机的工作效率，但会使压缩机的工作流量范围减小。为了使扩压器在变工况下更好地和叶轮匹配，可以采用可以旋动调节的叶片扩压器。通过调整叶片进口安装角，使压缩机获得宽广的流量范围，虽然这种结构比较复杂，但是仍然是一种获得宽流量范围的方法。

目前常用的可调叶片扩压器的结构是扩压器叶片中间装有旋转轴，通过连杆机构或齿轮进行旋转调节，调节时整个叶片会随旋转轴一起转动，这种结构存在以下问题：(1)根据叶轮出口(扩压器进口)气流角度调节扩压器进口安装角度，虽然减小了进口冲击损失，却忽视了扩压器出口与蜗壳的匹配性能，扩压器出口气流角度不当会造成下游蜗壳内较大的流动损失；(2)流量调节范围窄，即流量过小或过大工况下，可调扩压器表面易发生分离，流动损失增大，使压缩机性能下降。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的在于提供一种叶片串列式扩压器及其控制方法，以减小现有结构存在的流动损失，充分发挥叶片扩压器的扩压能力，提高离心压缩机的性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种叶片串列式扩压器，包括一环形叶片调节机构以及沿周向均匀布置在所述环形叶片调节机构上的多个串列式扩压器叶片，其特征在于，

每一所述串列式扩压器叶片包括一前缘调节段和一尾缘调节段，所述前缘调节段的后端与所述尾缘调节段的前端可转动地拼接在一起，且所述前缘调节段的前端形成为所述串列式扩压器叶片的前缘，所述尾缘调节段的后端形成为所述串列式扩压器叶片的尾缘，所述前缘调节段与尾缘调节段的压力面共同形成为所述串列式扩压器叶片的压力面，所述前缘调节段与尾缘调节段的吸力面共同形成为所述串列式扩压器叶片的吸力面，

所述前缘调节段的后端底壁上固定设置一向下延伸的空心套管，所述尾缘调节段的前端固定设置一向下延伸的轴杆，且所述轴杆同轴套设在所述空心套管内并向下延伸穿过所述空心套管，

所述空心套管和轴杆分别独立地与所述环形叶片调节机构转动连接，使得所述环形叶片调节机构可独立地带动所述空心套管和轴杆旋转，继而可独立地调节所述前缘调节段和尾缘调节段的安装角。

优选地，各串列式扩压器叶片呈环形均匀分布在压缩机叶轮的出口周围。

优选地，所述环形叶片调节机构包括一前缘调节结构和一位于所述前缘调节结构下方的尾缘调节结构，所述前缘调节结构与各所述前缘调节段的空心套管机械连接，通过转动所述空心套管调节各所述前缘调节段的安装角，所述尾缘调节结构与各所述尾缘调节段的轴杆机械连接，通过转动所述轴杆调节各所述尾缘调节段的安装角。