一种导叶调节控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术揭示了一种导叶调节控制装置，包括可变几何出口导叶及对应的数据采集与处理系统，所述出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、与出口固定段前缘之间存在一间隙；该间隙由两段光滑曲线组成，通过该间隙连通压力面和吸力面，利用压力面与吸力面之间的压差，将小部分气流经缝隙自凹面引入凸面，以便吹薄附面层，减小损失，增大气流转折角。本发明专利技术提出的导叶调节控制装置，通过数据采集于处理系统发出调节指令，步进调整出口导叶前部的安装角，避免在变工况下运行时，由于导叶进口冲角过大，造成流动分离或者堵塞，同时由于导叶后部保持不动，导叶转动对排气扩散段与燃烧室流动影响很小。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于叶轮机械设备
，涉及一种压气机，尤其涉及一种导叶调节控制装置。
技术介绍
压气机在设计工况下运行时，流体能较好的附着在叶型上，不会发生较大的分离。但当压气机在小流量下运行时，导叶进口出现较大正冲角，气流将会在叶型背弧发生分离，分离区随着冲角的增加而迅速严重的发展，最终导致压气机流动的失速；当压气机在大流量下运行时，导叶进口会出现较大的负冲角，当负冲角达到一定程度时容易造成叶片通道的堵塞，降低压气机的通流能力。为了避免压气机在变工况下运行时发生失速或者堵塞，可以将导叶设计成可转的，以保证在非设计工况下的进口冲角都保持在设计冲角附近。但对于出口导叶而言，需要考虑到燃烧室以及排气扩散段对导叶出口气流角的要求，如果出口导叶为整体旋转，当调整量过大的时候，导叶的出口气流角会较大偏离设计工况，对排气扩散段和燃烧室的流动造成不利影响，因此最好设计一种分段出口导叶，能够对出口导叶的前段进行调节，后段则固定不动。有鉴于此，如今迫切需要设计一种新的压气机，以便克服现有压气机的上述缺陷。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：提供一种导叶调节控制装置，可避免在变工况下运行时，由于导叶进口冲角过大，造成流动分离或者堵塞。为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种导叶调节控制装置，包括气缸、轮毂、动叶、静叶、进口导叶、可变几何出口导叶、导叶调节控制系统；气体流经进口导叶，在进口导叶出口给动叶预旋，随后在动叶、静叶中压缩成高压的气体，温度也随之升高；压缩空气在轮毂和气缸之间的通道内流动；动叶安装在轮毂上，静叶安装在气缸上，气流在动静叶叶片以及轮毂和气缸之间的通道内流动，获得增压；高压气体从出口导叶流出后，经过排气扩散段进入燃烧室；所述可变几何出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、与出口固定段前缘之间存在一间隙；进口可调段为非对称叶型；进口可调段包括可调段吸力面、可调段前缘、可调段压力面、转轴、可调段尾缘；叶型的可调段压力面与可调段吸力面从可调段前缘到可调段尾缘连续的弯曲，使得流体在叶片通道中平稳的减速扩压，在冲角较小时，流体能够较好地贴合在叶型表面，为后面出口固定段提供一个较好速度分布的来流；将可调段尾缘设置成光滑曲线，增加进口可调段的调节范围和减小对后半段气流的影响；出口固定段也为非对称叶型；出口固定段包括固定段前缘、固定段压力面、固定段吸力面；将固定段前缘设置成光滑曲线，避免进口可调段来流对固定段前缘造成冲击；出口固定段叶型的固定段压力面与固定段吸力面从固定段前缘到固定段尾缘连续的弯曲，平滑地给气流以转折，出口固定段比进口可调段长且更为平直；在进口可调段尾缘处设置调节机构转轴；调节机构转轴与伺服器和传动机构连接，完成进口调节段姿态的调整；所述导叶调节控制系统包括依次连接的信号采集模块、信号处理中心、伺服器、调节机构；调节机构与出口导叶的进口可调段连接，调节进口可调段的角度；所述信号采集模块包括在出口导叶前缘叶中部位焊有的探针，探针沿周向均匀分布；探针测得的三维空间的气流速度场传输到信号处理中心，气流速度场包括流速的大小、流速的方向；在该信号处理中心完成流场数据的处理，并根据储存的出口导叶的叶型数据以及出口导叶的安装角信息，结合探针的校准曲线，计算出叶中部分前缘处的冲角，若冲角小于阈值，则不进行调节，如果大于阈值，则向出口导叶伺服器发出调节信号，由伺服器带动出口导叶的调节机构，调整前段可调部分的出口导叶安装角；当探针测得的出口导叶前缘出现大的正冲角时，则出口导叶的进口段的安装角必须往远离轴向方向开大，以减小在前缘处的正冲角，防止发生流动分离甚至失速。根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺服器发出调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进增加出口导叶的安装角。在调整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值以内，则停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成；当探针测得的出口导叶前缘出现大的负冲角时，则出口导叶的进口段的安装角必须往靠近轴向方向关小，以减小在前缘处的负冲角，防止发生流动堵塞。根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺服器发出调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进减小出口导叶的安装角。在调整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值以内，则停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成。一种导叶调节控制装置，包括气缸、轮毂、导叶调节控制系统；气体流经进口导叶，在进口导叶出口给动叶预旋，随后在动叶、静叶中压缩成高压的气体，温度也随之升高；高压气体从可变几何出口导叶流出后，经过排气扩散段进入燃烧室；所述可变几何出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、与出口固定段前缘之间存在一间隙；所述导叶调节控制系统包括依次连接的信号采集模块、信号处理中心、伺服器、调节器；调节器与出口导叶的进口可调段连接，调节进口可调段的角度。作为本专利技术的一种优选方案，压缩空气在轮毂和气缸之间的通道内流动；动叶安装在轮毂上，静叶安装在气缸上，气流在动静叶叶片以及轮毂和气缸之间的通道内流动，获得增压；高压气体从出口导叶流出后，经过排气扩散段进入燃烧室；进口可调段为非对称叶型；进口可调段包括可调段吸力面、可调段前缘、可调段压力面、转轴、可调段尾缘；叶型的可调段压力面与可调段吸力面从可调段前缘到可调段尾缘连续的弯曲，使得流体在叶片通道中平稳的减速扩压，在冲角较小时，流体能够较好地贴合在叶型表面，为后面出口固定段提供一个较好速度分布的来流；将可调段尾缘设置成光滑曲线，增加进口可调段的调节范围和减小对后半段气流的影响；出口固定段也为非对称叶型；出口固定段包括固定段前缘、固定段压力面、固定段吸力面；将固定段前缘设置成光滑曲线，避免进口可调段来流对固定段前缘造成冲击；出口固定段叶型的固定段压力面与固定段吸力面从固定段前缘到固定段尾缘连续的弯曲，平滑地给气流以转折，出口固定段比进口可调段长且更为平直；在进口可调段尾缘处设置调节机构转轴；调节机构转轴与伺服器和传动机构连接，完成进口调节段姿态的调整；作为本专利技术的一种优选方案，所述的出口导叶前缘叶中部位焊有探针，探针沿周向均匀分布，探针测得的三维流场速度信息传输到信号处理中心，在信号处理中心完成信号分析后，向出口导叶调节机构发出调节指令，步进调本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种导叶调节控制装置，其特征在于：包括气缸、轮毂、动叶、静叶、进口导叶、可变几何出口导叶、导叶调节控制系统；气体流经进口导叶，在进口导叶出口给动叶预旋，随后在动叶、静叶中压缩成高压的气体，温度也随之升高；压缩空气在轮毂和气缸之间的通道内流动；动叶安装在轮毂上，静叶安装在气缸上，气流在动静叶叶片以及轮毂和气缸之间的通道内流动，获得增压；高压气体从可变几何出口导叶流出后，经过排气扩散段进入燃烧室；所述可变几何出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、与出口固定段前缘之间存在一间隙；进口可调段为非对称叶型；进口可调段包括可调段吸力面、可调段前缘、可调段压力面、转轴、可调段尾缘；叶型的可调段压力面与可调段吸力面从可调段前缘到可调段尾缘连续的弯曲，使得流体在叶片通道中平稳的减速扩压，在冲角较小时，流体能够较好地贴合在叶型表面，为后面出口固定段提供一个较好速度分布的来流；将可调段尾缘设置成光滑曲线，增加进口可调段的调节范围和减小对后半段气流的影响；出口固定段也为非对称叶型；出口固定段包括固定段前缘、固定段压力面、固定段吸力面；将固定段前缘设置成光滑曲线，避免进口可调段来流对固定段前缘造成冲击；出口固定段叶型的固定段压力面与固定段吸力面从固定段前缘到固定段尾缘连续的弯曲，平滑地给气流以转折，出口固定段比进口可调段长且更为平直；在进口可调段尾缘处设置调节机构转轴；调节机构转轴与伺服器和传动机构连接，完成进口调节段姿态的调整；所述导叶调节控制系统包括依次连接的信号采集模块、信号处理中心、伺服器、调节机构；调节机构与出口导叶的进口可调段连接，调节进口可调段的角度；所述信号采集模块包括在出口导叶前缘叶中部位焊有的探针，探针沿周向均匀分布；探针测得的三维空间的气流速度场传输到信号处理中心，气流速度场包括流速的大小、流速的方向；在该信号处理中心完成流场数据的处理，并根据储存的出口导叶的叶型数据以及出口导叶的安装角信息，结合探针的校准曲线，计算出压气机叶中部分前缘处的冲角，若冲角小于阈值，则不进行调节，如果大于阈值，则向出口导叶伺服器发出调节信号，由伺服器带动出口导叶的调节机构，调整出口导叶前段可调部分的安装角；当探针测得的出口导叶前缘出现大的正冲角时，则出口导叶的进口段的安装角必须往远离轴向方向开大，以减小在前缘处的正冲角，防止发生流动分离甚至失速；根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺服器发出调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进增大出口导叶的安装角；在调整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值以内，则停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成；当探针测得的出口导叶前缘出现大的负冲角时，则出口导叶的进口段的安装角必须往靠近轴向方向关小，以减小在前缘处的负冲角，防止发生流动堵塞；根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺服器发出调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进减小出口导叶的安装角；在调整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值以内，则停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成。...

【技术特征摘要】
1.一种导叶调节控制装置，其特征在于：包括气缸、轮毂、动叶、静叶、进口
导叶、可变几何出口导叶、导叶调节控制系统；
气体流经进口导叶，在进口导叶出口给动叶预旋，随后在动叶、静叶中
压缩成高压的气体，温度也随之升高；压缩空气在轮毂和气缸之间的通道内
流动；动叶安装在轮毂上，静叶安装在气缸上，气流在动静叶叶片以及轮毂
和气缸之间的通道内流动，获得增压；高压气体从可变几何出口导叶流出后，
经过排气扩散段进入燃烧室；
所述可变几何出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、
与出口固定段前缘之间存在一间隙；
进口可调段为非对称叶型；进口可调段包括可调段吸力面、可调段前缘、
可调段压力面、转轴、可调段尾缘；叶型的可调段压力面与可调段吸力面从
可调段前缘到可调段尾缘连续的弯曲，使得流体在叶片通道中平稳的减速扩
压，在冲角较小时，流体能够较好地贴合在叶型表面，为后面出口固定段提
供一个较好速度分布的来流；将可调段尾缘设置成光滑曲线，增加进口可调
段的调节范围和减小对后半段气流的影响；
出口固定段也为非对称叶型；出口固定段包括固定段前缘、固定段压力
面、固定段吸力面；将固定段前缘设置成光滑曲线，避免进口可调段来流对
固定段前缘造成冲击；出口固定段叶型的固定段压力面与固定段吸力面从固
定段前缘到固定段尾缘连续的弯曲，平滑地给气流以转折，出口固定段比进
口可调段长且更为平直；
在进口可调段尾缘处设置调节机构转轴；调节机构转轴与伺服器和传动
机构连接，完成进口调节段姿态的调整；
所述导叶调节控制系统包括依次连接的信号采集模块、信号处理中心、
伺服器、调节机构；调节机构与出口导叶的进口可调段连接，调节进口可调
段的角度；
所述信号采集模块包括在出口导叶前缘叶中部位焊有的探针，探针沿周
向均匀分布；探针测得的三维空间的气流速度场传输到信号处理中心，气流
速度场包括流速的大小、流速的方向；
在该信号处理中心完成流场数据的处理，并根据储存的出口导叶的叶型
数据以及出口导叶的安装角信息，结合探针的校准曲线，计算出压气机叶中
部分前缘处的冲角，若冲角小于阈值，则不进行调节，如果大于阈值，则向
出口导叶伺服器发出调节信号，由伺服器带动出口导叶的调节机构，调整出
口导叶前段可调部分的安装角；
当探针测得的出口导叶前缘出现大的正冲角时，则出口导叶的进口段的
安装角必须往远离轴向方向开大，以减小在前缘处的正冲角，防止发生流动
分离甚至失速；根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺
服器发出调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进增大出口导叶的安装
角；在调整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值
以内，则停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成；
当探针测得的出口导叶前缘出现大的负冲角时，则出口导叶的进口段的
安装角必须往靠近轴向方向关小，以减小在前缘处的负冲角，防止发生流动
堵塞；根据探针测得压力信号，数据采集和处理中心向出口导叶伺服器发出
调节指令，出口导叶的调节机构根据指令步进减小出口导叶的安装角；在调
整完成以后，根据调整后的探针测得的进口导叶冲角值，如在阈值以内，则
停止向伺服调节器发出调节指令，出口导叶的安装角调整完成。
2.一种导叶调节控制装置，其特征在于：包括气缸、轮毂、导叶调节控制系统；
气体流经进口导叶，在进口导叶出口给动叶预旋，随后在动叶、静叶中
压缩成高压的气体，温度也随之升高；高压气体从可变几何出口导叶流出后，
经过排气扩散段进入燃烧室；
所述可变几何出口导叶包括进口可调段、出口固定段，进口可调段尾缘、
与出口固定段前缘之间存在一间隙；
所述导叶调节控制系统包括依次连接的信号采集模块、信号处理中心、
伺服器、调节器；调节器与可变几何出口导叶的进口可调段连接，调节进口
可调段的角度。
3.根据权利要求2所述的导叶调节控制装置，其特征在于：
压...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐强，何磊，赵连会，
申请(专利权)人：上海电气集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31