离心压缩机设计系统技术方案

本发明专利技术公开了一种离心压缩机设计系统，涉及离心压缩机设计领域，主要目的在于消除根据经验选取模型级的局限，提高设计出的离心压缩机效率和扩宽工况范围。所述系统包括：设计输入参数确定装置、模型级组合选取装置、气体物性参数计算装置、性能参数计算装置、模型级组合判断装置和设计方案生成装置，上述装置能够实现根据设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合，根据模型级组合和模化规则，迭代计算模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数；且根据性能参数判断所述模型级组合是否符合预设最优规则；若符合，则生成离心压缩机的设计方案；若不符合，则根据设计输入参数重新选取模型级组合，直到符合预设最优规则。

【技术实现步骤摘要】
离心压缩机设计系统
本专利技术涉及离心压缩机设计领域，特别是涉及一种离心压缩机设计系统。
技术介绍
离心压缩机作为一种通用机械，广泛应用于各国民经济领域，如冶金、化工、炼油、制药、空分等行业。由于其重要性，被喻为这些装置中的心脏设备。由于各种不同装置中，压缩机流量、压比、进口温度都不尽相同，介质组分更是各种各样，因此绝大多数的离心压缩机设计参数都不相同，属于单独设计、单件生产的产品。由于压缩机单台功率大、提高离心压缩机运行效率，对节省能耗具有重大意义。离心压缩机的设计方法主要有效率法、流道法和模化法。效率法是预先给定级效率，级的主要几何参数和气动参数，按已有的经验数据选取，进行压缩机的热力设计。这种方法的缺点在于用级的平均效率代替各部件的效率，十分明显，各部件的效率是不一样的，这种方法不能反映各部件的真实情况。流道法，是以各元件的试验为基础，按照已有机器相对几何参数和气流参数相对值，设计压缩机的流道。流道法的缺点是不能很好地考虑各元件之间的影响，而这种影响对于高压比的级是十分大的。模化法包括整机模化和按模型级模化。以相似理论为基础，按模型级匹配方法可以组合出各种性能的压缩机，具有很大的灵活性，但需要有相应的模型级数据做支持。目前，采用模型级模化法设计时，通常由设计者根据经验选取模型级设计离心压缩机。然而，由于模型级种类众多，特性各自不同，模型级组合方式很多，对设计者的经验要求很高。根据经验选取模型级设计离心压缩机，会造成选择的模型级组合存在局限。根据经验选择的组合不是最优化解，并且对设计人员经验依赖高且耗时长。造成离心压缩机效率偏低，且工况范围较窄，不利于实现节能减排的目的。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供一种离心压缩机设计系统，主要目的在于消除根据经验选取模型级的局限，提高设计出的离心压缩机效率和扩宽工况范围。依据本专利技术，提供了一种离心压缩机设计系统，包括：设计输入参数确定装置，用于确定离心压缩机的设计输入参数；模型级组合选取装置，用于根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合；气体物性参数计算装置，用于根据所述模型级组合和模化规则，迭代计算所述模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数；性能参数计算装置，还用于根据所述气体物性参数，迭代计算所述离心压缩机所对应的性能参数；模型级组合判断装置，用于根据所述出口性能参数及整机性能参数判断所述模型级组合是否符合预设最优规则；设计方案生成装置，用于判断所述模型级组合若符合预设最优规则，则生成所述离心压缩机的设计方案；所述模型级组合选取装置，还用于若判断所述模型级组合不符合预设最优规则，则根据所述设计输入参数重新选取模型级组合，直到符合所述预设最优规则。本专利技术提供一种离心压缩机设计系统，与目前根据经验选取模型级设计离心压缩机相比，本专利技术能够确定离心压缩机的设计输入参数；根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合，所述预设模型级数据库保存经过试验验证的各种模型级数据；根据所述模型级组合和模化规则，迭代计算所述模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数；根据所述气体物性参数，迭代计算所述离心压缩机所对应的性能参数。与此同时，能够根据所述性能参数判断所述模型级组合是否符合预设最优规则；若符合，则生成所述离心压缩机的设计方案；若不符合，则根据所述设计输入参数重新选取模型级组合，直到符合所述预设最优规则，从而能够实现模型级组合选择，性能参数计算、模型级组合最优判断交替进行，消除根据设计者经验选取模型级组合的局限，直到能够选择出符合设计要求的模型级组合，进而能够提高设计出的离心压缩机效率和扩宽工况范围。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本专利技术的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本专利技术的具体实施方式。附图说明通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本专利技术的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：图1示出了本专利技术实施例提供的一种离心压缩机设计系统的结构示意图；图2示出了本专利技术实施例提供的另一种离心压缩机设计系统的结构示意图；图3示出了本专利技术实施例提供的一种离心压缩机预期性能曲线示意图；图4示出了本专利技术实施例提供的一种离心压缩机设计方法流程图。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的示例性实施例。虽然附图中显示了本公开的示例性实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本公开，并且能够将本公开的范围完整的传达给本领域的技术人员。如
技术介绍
所述，目前通常由设计者根据经验选取模型级设计离心压缩机。然而，由于模型级种类众多，特性各自不同，模型级组合方式很多，对设计者的经验要求较高，根据经验选取模型级设计离心压缩机，会造成选择的模型级组合存在局限，造成离心压缩机效率偏低，且工况范围较窄，不利于实现节能减排的目的。为了解决上述问题，本专利技术实施例提供了一种离心压缩机设计系统，如图1所示，所述系统包括：设计输入参数确定装置11、模型级组合选取装置12、气体物性参数计算装置13、性能参数计算装置14、模型级组合判断装置15、设计方案生成装置16。所述设计输入参数确定装置11，可以用于确定离心压缩机的设计输入参数。所述设计输入参数确定装置11是本系统中确定离心压缩机的设计输入参数的主要功能装置。其中，所述设计输入参数可以为设计者根据设计需求输入的设计参数，所述设计输入参数可以包括所述离心压缩机的进口流量、进口压力、进口温度、出口需要达到的压力、气体组分、所述气体组分所对应的含量。所述模型级组合选取装置12，可以用于根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合，所述预设模型级数据库保存经过试验的各种模型级数据。所述模型级组合选取装置12是本系统中根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合，能够触发气体物性参数计算装置13进行计算操作。其中，所述预设模型级数据库保存经过试验的各个模型级数据。所述模型级由叶轮、扩压器、弯道、回流器等组成，所述预设模型级数据库包括各种流量系数模型级系列，及各类高、中、低输入功系数的模型级系列，覆盖常见工业用离心压缩机的设计需要。模型级的性能数据为通过试验测量手段得到的，准确可靠，具体地可对性能数据进行必要的无量纲化处理；所述预设模型级数据库还可以存储有必要的几何信息数据；所述必要的几何信息数据可以包括叶轮直径；叶轮出口宽度；扩压器进口宽度；扩压器出口宽度；叶轮叶根半径；叶顶半径；叶轮叶片数；扩压器叶片数；回流器叶片数；子午流道数据。所述气体物性参数计算装置13，可以用于根据所述模型级组合和模化规则，迭代计算所述模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数。其中，所述气体物性参数可以包括压缩因子Z、密度ρ、比热比K、温度定熵指数KT、容积定熵指数Kv、焓值h、熵值s、导数压缩因子Zp和ZT、压缩性函数X和Y、定压比热Cp、定容比热Cv、音速a、粘度。所述气体物性参数根据物性方程和气本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种离心压缩机设计系统，其特征在于，包括：设计输入参数确定装置，用于确定离心压缩机的设计输入参数；模型级组合选取装置，用于根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合；气体物性参数计算装置，用于根据所述模型级组合和模化规则，迭代计算所述模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数；性能参数计算装置，还用于根据所述气体物性参数，迭代计算所述离心压缩机所对应的性能参数；模型级组合判断装置，用于根据所述出口性能参数及整机性能参数判断所述模型级组合是否符合预设最优规则；设计方案生成装置，用于判断所述模型级组合若符合预设最优规则，则生成所述离心压缩机的设计方案；所述模型级组合选取装置，还用于若判断所述模型级组合不符合预设最优规则，则根据所述设计输入参数重新选取模型级组合，直到符合所述预设最优规则。

【技术特征摘要】
1.一种离心压缩机设计系统，其特征在于，包括：设计输入参数确定装置，用于确定离心压缩机的设计输入参数；模型级组合选取装置，用于根据所述设计输入参数从预设模型级数据库选取模型级组合；气体物性参数计算装置，用于根据所述模型级组合和模化规则，迭代计算所述模型级组合模化的离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数；性能参数计算装置，还用于根据所述气体物性参数，迭代计算所述离心压缩机所对应的性能参数；模型级组合判断装置，用于根据所述出口性能参数及整机性能参数判断所述模型级组合是否符合预设最优规则；设计方案生成装置，用于判断所述模型级组合若符合预设最优规则，则生成所述离心压缩机的设计方案；所述模型级组合选取装置，还用于若判断所述模型级组合不符合预设最优规则，则根据所述设计输入参数重新选取模型级组合，直到符合所述预设最优规则。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述气体物性参数计算单元装置：调取模块，用于从预设模化规则库调取所述模型级对应的模化规则，所述预设模化规则库中保存不同模型级对应的模化规则；模化模块，用于根据所述模化规则对所述模型级组合进行模化，得到模化的离心压缩机；第一计算模块，用于从预设物性数据库中调取所述离心压缩机对应的气体特征物性参数，并根据所述气体特征物性参数和预设计算公式，计算所述离心压缩机各级进出口状态对应的气体物性参数。3.根据权利要求1或2任一项所述的系统，其特征在于，所述性能参数计算装置包括：确定模块，用于根据所述气体物性参数，确定计算中间参数，所述中间参数包括流量系数、机器马赫数、雷诺数、压缩因子、焓值、粘度；第二计算模块，用于根据所述中间参数，计算性能参数，所述性能参数包括出口性能参数和整机性能参数，所述出口性能参数包括出口压力、出口温度，所述整机性能参数包括功率、多变能头、多变效率、绝热能头、绝热效率；对比模块，用于将计算出的出口压力和上一次计算出的出口压力进行对比；所述确定模块，用于当计算出的出口压力和上一次计算出的出口压力之间的差值小于预设阈值时，将本次计算出...

【专利技术属性】
技术研发人员：张鹏刚，杨树华，孙玉莹，刘长胜，王金生，张龙，
申请(专利权)人：沈阳鼓风机集团股份有限公司，沈阳透平机械股份有限公司，
类型：发明
国别省市：辽宁,21