[发明专利]一种风机制备工艺优化方法

说明书

本申请属于材料加工技术领域，特别是涉及一种风机制备工艺优化方法。目前尚无一种可以实现功率匹配、轴向力自平衡和密封气的功能需求且复杂度低的制动风机设计方法。本申请提供了一种风机制备工艺优化方法，所述方法包括预测风机热力性能参数，根据所述热力性能参数对风机叶轮几何参数调节和优化，根据所述几何参数三维建模，仿真模拟风机运行的性能表现得到仿真结果，对所述仿真结果进行分析获得所述热力性能参数与所述几何参数对优化目标的影响程度，选取影响参数构建目标函数，根据所述目标函数逆向优化并进行自适应求解得到最优工艺。

技术领域

本申请属于材料加工技术领域，特别是涉及一种风机制备工艺优化方法。

背景技术

透平膨胀机是空气分离设备、天然气石油气液化分离设备和气体液化装置等获取冷量所必需的关键部件，是保证整套设备稳定运行的心脏。透平膨胀机的工作过程是一种绝热膨胀过程，获得低温是其最主要的效应，同时膨胀过程也是对外做功的热力过程。低温透平膨胀机输出的能量一般由同轴的制动风机消耗。

传统的低温透平膨胀机中，制动风机均可满足消耗膨胀侧输出功的功能。但受限于制动风机的压比小，风机流道和轮背形成的轴向力往往无法平衡膨胀侧的轴向力，止推轴承的承载力需求大。目前膨胀机的故障和维护往往因为止推轴承损坏导致。有相关研究优化制动风机设计以减小膨胀机整机的轴向力，但在实际设计过程中，往往需要调整膨胀机侧的设计进行反复迭代和修改，极大地增加了设计工作的复杂程度。膨胀机壳体内压力控制对轴承的运行，密封防泄漏等有重要影响，受轮背压力，密封气压力等因素的影响，单独设计各个部分也给设计工作增加了难度和成本。

发明内容

1.要解决的技术问题

基于目前尚无一种可以实现上述多种功能需求且复杂度低的制动风机设计方法的问题，本申请提供了一种风机制备工艺优化方法。

2.技术方案

为了达到上述的目的，本申请提供了一种风机制备工艺优化方法，所述方法包括预测风机热力性能参数，根据所述热力性能参数对风机叶轮几何参数调节和优化，根据所述几何参数三维建模，仿真模拟风机运行的性能表现得到仿真结果，对所述仿真结果进行分析获得所述热力性能参数与所述几何参数对优化目标的影响程度，选取影响参数构建目标函数，根据所述目标函数逆向优化并进行自适应求解得到最优工艺。

本申请提供的另一种实施方式为：所述风机为双级串联风机，所述双级串联风机包括相互连接的一级风机和二级风机。

本申请提供的另一种实施方式为：所述热力性能参数根据膨胀机输入的制动功率P_T、转速n、轴向力F_T、膨胀叶轮外缘直径D_T和密封气压p_T进行预测。

本申请提供的另一种实施方式为：根据所述制动功率P_T＝f_power(m，p_B0，F_B0，π₁，π₂，η₁，η₂)，设置风机流量m，一级风机进口压力p_B0，一级风机进口温度T_B0，一级风机压比π₁，一级风机效率η₁，二级风机压比π₂和二级风机效率η₂。

本申请提供的另一种实施方式为：根据所述流量、一级风机压比π₁和进口状态设计一级风机的第一叶轮、第一扩压器和第一蜗壳；根据所述二级风机压比π₂和所述一级风机的出口状态设计二级风机的第二叶轮、第二扩压器和第二蜗壳。

本申请提供的另一种实施方式为：所述第一叶轮包括三维扭曲叶片，所述第二叶轮包括三维扭曲叶片，所述三维扭曲叶片的参数包括外缘直径、出口叶高、叶片数、进口内径和进口外径，所述参数共同形成子午面型线。