采用关联模型的离心压缩机喘振工况数值研究

为了研究管网系统特性对离心式压缩机喘振的影响,建立了包含温度项的关联模型,将管网效应耦合到压缩机出口的边界条件中,实现了压缩机系统从稳定工况到喘振工况的数值模拟。对一离心压缩机流道和无叶扩压器流场进行了非定常数值模拟,结合关联模型得到喘振时压缩机出口处压力及质量流量脉动随时间的变化情况,分析了管网容量、管网出口流量等管网参数对压缩机系统喘振的影响。模拟结果显示:所建模型能捕捉到喘振工况下压缩机出口的参数变化特征;随着管网容量的增大或管网出口质量流量的减小,压缩机出口流量、总压波动幅值增大,工况向喘振振荡特性转变;管网容量对失速频率影响较大,而管网出口流量的变化对压缩机的失速频率影响较小。该研究对进一步分析压缩机管网系统相互影响和喘振预测具有参考价值。     

离心压缩机的防喘振控制

对离心压缩机喘振现象和传统的防喘振控制方法进行研究,分别采用变增益常数和变积分常数PID调节的方法对离心压缩机防喘振控制进行仿真试验,并讨论两种方法的优缺点,提出一种基于变增益常数和变积分常数结合的PID调节离心压缩机防喘振的新方法.数值试验结果表明该方法有效地克服了变增益常数法易扰动的不足和变增益积分常数法易滞后的缺点,提高了离心压缩机的安全和经济性能.     

基于非线性流形学习的喘振监测技术研究

为了提取压缩机喘振发作时表现出的非线性特性,引入了一种新的喘振特征提取方法.首先对原始信号进行多元统计分析,构造高维特征空间,然后利用局部切空间排列的流形学习方法提取出一维主流形,进而通过主流形几何结构的变化来反映系统的非线性变化.分析结果表明,与相关积分方法相比,该方法可以提前1 s识别出喘振特征,并且能够降低误报率,因此在喘振监测中具有良好的应用前景.     

浅谈离心压缩机的防喘振控制

该文介绍了离心压缩机性能调节中,防喘振控制的重要性和喘振的原因分析及从控制方案进行分析讨论,因为空压机性能曲线基本是进出口压比(或出口压力)、流量(或差压)多重参数控制的,在采用参数联动控制时,在启动、运行调节时,如果不清楚准确的控制机组的喘振,会造成机组的严重损坏.为了保证机组安全、可靠的运行,满足不同调节中的控制保护,压缩机的防喘振控制线是很重要的.就机组的特性分析,喘振原因分析,最终讨论其目前的几种防喘振控制的解决方案,内容进行了全面分析和方案讨论,具有实际应用性和实效性.     

离心式压缩机的喘振分析与控制

离心式压缩机是一种叶片旋转式压缩机。具有效率高、排气量大、体积小、结构简单、气体不受油污染以及正常工况下运行平稳、压缩气流无脉动等优点,被广泛应用于石油、冶金、化工等行业。离心式压缩机的安全可靠运行对工业生产有着极为重要的意义。由于离心式压缩机对气体流量、温度、压力变化较为敏感,容易发生喘振现象。喘振对离心压缩机有较大的危害,是压缩机损坏的主要诱因之一。本文将对离心式压缩机发生喘振的机理和影响因素、喘振的危害和判断以及防喘振控制措施进行分析和探讨。     

压缩机喘振控制方法

1压缩机的陆扳机理及危害喘振是透平压缩机械的一种固有特性,是使压缩机性能反常的一种不稳定的运行状态,形成喘振的原因是很复杂的。当压缩机发生喘振时,压缩气流出现周期性振荡,这不仅使压缩机的性能显著变化,压力流量产生大幅度脉动,而且大大地加剧机组的振动。喘振使压缩机的转子承受交变应力,严重时使转子叶片与走子元件相碰,引起转子密封和轴承损坏,压缩气体外泄,引起爆炸等事故。因此严禁压缩机在喘振工况下工作。为了防止发生喘振,必须设置必要的防险振自控系统。2瑞振控制器的原理及设计在压缩机出人口之间安装一个带有…     

有关离心压缩机的喘振问题分析

离心压缩机容易由于内部气体流量较低而导致的气体旋转脱离的现象,导致了离心压缩机内部无法正常工作,通过增加离心压缩机内部液体流量,同时在出口处设置了单向阀防止气体倒流等措施,则能有效防止离心压缩机的喘振,有效保障了输气管道的持续正常运行。     

离心式压缩机操作曲线及防喘振控制系统

介绍了离心式压缩机的喘振理论,分析了天然气压缩机的实际喘振问题,给出并现场应用了具体的防喘振控制方案.结果表明,通过对实时采集的数据进行计算并同特性曲线比较,可实时监测防喘振曲线,自动调整压缩机回流量,实现无级自动调节,防止喘振;该系统自动控制灵敏,安全可靠,能有效防止喘振.     

卷烟厂工艺除尘风机喘振分析与控制方法

从离心风机特性曲线与管路特性曲线入手,分析了风机产生喘振的主要原因,采用可变极限流量法消除风机喘振,并在实际工程中实施应用,结果表明有良好的节能与防喘振控制效果.     

带孔式机匣处理的某工业压缩机稳态与瞬态特性实验

将孔式机匣处理方式应用于某工业离心压缩机,并对其特性进行了一系列定常和非定常实验研究.在机匣处理孔的两端,叶顶37%弦长位置和无叶扩压器内布置了动态压力传感器,在压缩机的稳定和喘振工况点进行了动态压力测试.实验结果发现,相比于实壁机匣,采用机匣处理方式后压缩机的喘振裕度约增加了10%且整机效率基本无下降.以机匣孔两端脉动压力的变化量作为指标,用于评估机匣孔内的流动方向.在近喘振点,脉动压力突然增加,此时发生的是抽吸流动.在近堵塞点,脉动压力的突变意味着旁通流动的发生.对动压信号进行信号分析发现,该实壁机匣和处理机匣压缩机在喘振前发生的都是模态失速而非脉冲失速.相比于实壁机匣,引入处理机匣后模态先兆波由于叶顶和机匣孔的相互作用得到了延迟,其失速团传播速度略高于实壁机匣的传播速度.     

一种航空发动机压气机喘振检测方法

将发动机压气机出口脉动压力作为喘振检测信号,检验分析了压气机出口脉动压力的统计特征,采用滑动窗口的Johnson转换方法对脉动压力信号进行正态转换,基于统计特征提出了适应发动机任意状态的喘振检测阈值和方法。该方法成功检测出某发动机3次喘振故障,分析得出:发动机压气机出口脉动压力不服从正态分布,稳态过程脉动压力正态转换成功率大于瞬态过程,降低样本容量可有效提高瞬态过程正态转换成功率;对于脉动压力99.95%概率分布的上、下边界距离,其幅值范围在不同转速下差异较大,且随转速增大而增大;根据提出的喘振检测量可设置适应发动机任意状态的固定检测阈值,其检测出发动机喘振及退出喘振所需时间均小于20ms。     

船用柴油机增压器喘振的计算与特性分析

为研究压气机喘振的特点和影响因素,在现有船用四冲程柴油机仿真模型基础上,对压气机系统的模型进行改进,建立可以预测压气机喘振动态特性的仿真模型,提出确定压气机非稳定工况特性曲线的方法.柴油机在变工况下压气机发生喘振的仿真计算表明:柴油机的进气流通面积减小会造成压气机喘振,流通面积越小,喘振周期越短;空气流经压气机的时间延迟会影响压气机喘振的振幅,但不会改变喘振的周期;柴油机进气管的容积对喘振的振幅无影响,但会改变喘振的周期.计算结果和实验数据基本吻合.     

高负荷轴流压气机喘振时叶片动应力

对某高负荷十级轴流压气机喘振过程中叶片的动应力变化开展了试验研究,结果表明喘振时叶片出口脉动静压首先突增,0.1秒后叶片动应变增长至最高值,叶片第二阶动应力已超过疲劳极限,使叶片产生了高周疲劳损伤,出口脉动静压存在与叶片第二阶频率及叶片通过频率相关的后行波/前行波分量,但没有集中出现在某一固定节径下;对叶片开展了颤振数值模拟,结果表明叶片前三阶的积累功小于零,对数衰减率大于零,未发生颤振;通过增加叶片厚度提高叶片频率来提升叶片抗振能力,叶片根部相对最大厚度从0.076增加至0.089,叶片一弯频率对应的共振转速提高了15.2%;试验表明在75%换算转速进喘时,叶片相对应变降低了18%,本文提高叶片频率的方法很好地解决了工程中出现的转子叶片进喘时动应力突增的问题。     

多级压气机喘振边界点的通道流动特征

进行台架试验,获取了试验发动机喘振边界点的压气机通道压力信号。对压力信号进行了频谱分析,以确定喘振边界点的通道流动特征。分析结果表明,与高转速时流动状态较好的情形相比,发动机工作点处于喘振边界时,压气机第1级静子通道压力信号频率成分中,第1、2级转子叶片通过频率信号BPF1、BPF2和以550 Hz为中心的谐波成分幅值显著增强,在550Hz附近出现多根强幅值的谱线;从较高转速减速时,BPF1、BPF2的幅值先是迅速增大,随后随工作转速减小而逐渐减小,与此不同的是,550 Hz附近频率成分则是随转速减小而逐渐增强的。对试验发动机而言,所获得的喘振边界点通道流动特征可望用于压气机工作稳定性的实时监控和预警。     

压气机可调导风装置出口流场的计算与分析

根据压气机喘振和阻塞发生的机理,运用CAD软件建立了压气机进气可调导风装置的几何模型,并对其进行网格划分.用CFD流体计算软件进行三维气动分析,得出可调导风装置出口的速度分布.通过与理想的速度分布相比较,从而调整几何模型和优化计算,获得最佳速度分布.在此基础上,制造出实体并进行了初步的压气机台架实验.结果表明,可调导风装置能够有效地延缓喘振和推迟阻塞的发生,扩大了压气机流量范围.     

时滞对轴流压气机喘振的影响

在压气系统中,压力上升和空气扰动之间总是有一定的时间滞后．本文对经典的MG模型进行推广得到时滞MG模型本．通过理论分析和数值模拟,研究了时滞对轴流压气机喘振和旋转失速的影响．以往的研究认为旋转失速的产生仅受到节流阀参数的影响,而喘振工况的出现要受到节流阀参数以及Greitzer参数日的影响,Greitzer参数占大于临界值时,压气机进入到喘振工况．本文研究发现时滞也会对喘振现象产生本质的影响,即存在着临界时滞,当时滞小于临界时滞时,压气机的不稳定工作形式是大振幅的喘振状态,而时滞大于临界时滞,压气机工作在旋转失速状态．     

机匣引气再循环拓宽压气机工作范围的仿真研究

高压比离心式压气机高效率工作范围窄,喘振裕度低。为了拓宽其高效工作范围,将机匣引气再循环技术应用于高压比离心式压气机。采用数值模拟方法对其进行仿真研究,对各结构尺寸对压气机性能的影响进行对比。结果表明,引气再循环系统使该离心压气机各转速下稳定工作范围平均拓宽13%以上,喘振裕度最大增加11%。抽吸槽与分流叶片的距离在引气再循环结构尺寸中对离心压气机性能影响最大,其次是抽吸槽的宽度,其余结构尺寸对其影响较小。引气再循环使压气机叶轮入口相对马赫数分布更加均匀,减弱叶片前缘局部高马赫数的现象,使叶片入口正攻角减小,抑制了叶片表面边界层的分离。     

压缩机系统高阶Moore-Greitzer模型的动态行为分析

以压缩机系统不稳定现象的MG(Moore-Greitzer)模型为基础提出了其高阶Galerkin扩展形式,并进行了稳定性分析,得到旋转失速和喘振的条件:失速仅受阀门参数的影响,而喘振受阀门参数、稳定性参数两者的综合影响.然后,在压缩机性能曲线为三次曲线的典型条件下,从稳定状态到喘振状态分阶段对系统的动态行为进行数值仿真.结果表明:高阶速度扰动模态波在失速初始阶段严重影响一阶模态波,而在过失速阶段则影响不大;在相同的初始条件下,高阶扩展模型失速发展的速度比一阶模型快了约16%,因此可以更早地检测到失速的发生;高阶模型对初始扰动更加敏感.     

轴流式压气机的喘振及预防

介绍了轴流式压气机喘振的现象、危害和原因,对在结构上和实际飞行中如何避免压气机的喘振进行了分析,并提出了将军用航空的切油防喘技术用于民用机防喘措施的设想.