一种组合退喘方法及多级轴流压气机实验平台技术

本公开涉及一种组合退喘方法，包括：根据压气机的工况设定第一组合退喘方案与第二组合退喘方案；在压气机转速低于设定转速时，执行第一组合退喘方案至喘振消除；在压气机转速高于设定转速时，首先执行第一组合退喘方案，在喘振消除时停止执行第一组合退喘方案，而在喘振未消除时保持执行第一组合退喘方案的同时执行第二组合退喘方案至喘振消除；第一组合退喘方案包括打开排气节流阀与级间引气控制阀，第二组合退喘方案包括降低压气机转速与调整可调叶片的角度。能够解决当喘振强度较大时，难以一次性有效退喘的技术问题，并能针对压气机中低转速喘振、高转速喘振，通过不同的退喘方式，确保退喘的及时性与有效性，有效提高压气机的工作安全。

A combined de surge method and experimental platform for multistage axial compressor

【技术实现步骤摘要】
一种组合退喘方法及多级轴流压气机实验平台
本公开涉及航空发动机实验领域，尤其涉及一种组合退喘方法及多级轴流压气机实验平台。
技术介绍
当流经压气机的空气流量减小到一定程度，而使运行工况点进入了喘振边界线的左侧区，那么，整台压气机的工作就不能稳定，那时空气流量会忽大忽小，压力会时高时低，甚至会出现气流由压气机倒流到外界大气中去的现象，同时还会发生巨大的声响，使机组伴随强烈的振动，这种现象称为喘振。喘振一方面会导致发动机的整体性能下降，具体表现为发动机的功率下降、推力减小、燃油消耗率增大、排气温度升高；另一方面会导致发动机的工作不稳定，具体表现为发动机发生强烈的机械振动，容易诱发发动机的结构件产生裂纹，叶片出现断裂，严重的甚至会造成发动机失效，威胁发动机及飞机的工作安全。
技术实现思路
鉴于此，本公开实施例提供一种组合退喘方法及多级轴流压气机实验平台，能够解决当喘振强度较大时，难以一次性有效退喘的技术问题，并能针对压气机中低转速喘振、高转速喘振，通过不同的退喘方式，确保退喘的及时性与有效性，有效提高压气机的工作安全。在本公开的一个方面，提供一种组合退喘方法，包括以下步骤：根据压气机的工况设定第一组合退喘方案与第二组合退喘方案；比较压气机转速与设定转速之间的大小关系；在所述压气机转速低于所述设定转速时，执行所述第一组合退喘方案至喘振消除；以及在所述压气机转速高于所述设定转速时，首先执行所述第一组合退喘方案，随后判断喘振是否消除，在喘振消除时停止执行所述第一组合退喘方案，而在喘振未消除时保持执行所述第一组合退喘方案并同时执行所述第二组合退喘方案至喘振消除；其中，所述第一组合退喘方案包括打开排气节流阀与级间引气控制阀，所述第二组合退喘方案包括降低压气机转速与调整可调叶片的角度。在一些实施例中，所述组合退喘方法还包括以下步骤：在执行所述第一组合退喘方案至喘振消除后，关闭所述排气节流阀与所述级间引气控制阀；以及在执行所述第二组合退喘方案至喘振消除后，关闭所述排气节流阀与所述级间引气控制阀的同时，调整可调叶片的角度并提高所述压气机的转速。在一些实施例中，所述组合退喘方法还包括以下步骤：采集所述压气机的工况；以及根据所述压气机的工况判断所述压气机是否进入喘振状态或消除喘振状态；其中，所述压气机的工况包括：压气机转速、空气流量、进口总压、进口总温。在一些实施例中，设定所述第一组合退喘方案的步骤包括：根据所采集的所述空气流量、所述进口总压和所述进口总温计算压气机的换算流量；配置所述排气节流阀的第一目标开度为：在当前的所述换算流量下，压气机1/2喘振裕度的压比点所对应的所述排气节流阀的开度；配置所述排气节流阀的第二目标开度为：在当前的所述换算流量下，压气机共同工作线的压比点所对应的所述排气节流阀的开度；以及选择退喘所关联的级间引气控制阀，并配置所选取的所述级间引气控制阀的开度为完全打开。在一些实施例中，执行所述第一组合退喘方案的步骤还包括：打开所述排气节流阀至所述第一目标开度；判断喘振是否消除；在喘振消除的情况下，关闭所述排气节流阀；以及在喘振未消除的情况下，继续打开所述排气节流阀至所述第二目标开度。在一些实施例中，设定所述第二组合退喘方案的步骤包括：根据所采集的所述压气机转速和所述进口总温计算压气机的换算转速；配置压气机的转速降低值为：所述压气机换算转速的5%~10%；配置可调叶片的角度调整量为：将可调叶片的角度调整至气动全关位置。在一些实施例中，设定所述第二组合退喘方案的步骤还包括：配置压气机的转速降低速率为：50~100rpm/s；以及配置可调叶片的角度调整速率为：在0.5s内从气动全开角度调整至气动全关角度。在一些实施例中，所述第二组合退喘方案还包括：通过平衡盘供气阀门的开度调整空气系统对平衡盘腔的充气量，从而控制压气机的转子轴向力；在所述转子轴向力因喘振而降低时，匹配平衡盘供气阀门的开度与所述压气机转速。在本公开的另一个方面，提供一种多级轴流压气机实验平台，被配置为应用如前文任一实施例所述的组合退喘方法。在一些实施例中，所述实验平台包括：压气机，被配置为转速可调；排气集气室，位于所述压气机的下游，用于收集从所述压气机排出的气流；以及排气节流阀，设置于所述排气集气室，用于控制所述排气集气室向外界的气流排出速率。在一些实施例中，所述压气机包括：至少一级静叶，固定设置于所述压气机的机匣内侧；以及至少一级导叶，固定设置于所述压气机的机匣内侧，并位于所述至少一级静叶的上游；其中，所述至少一级静叶和所述至少一级导叶包括至少一级角度可调的所述可调叶片。在一些实施例中，所述压气机还包括：出口导向叶片，固定设置于所述压气机的机匣内侧，并位于所述至少一级静叶的下游；以及至少一个级间引气控制阀，设置于相邻的两级静叶之间，和/或设置于相邻的一级静叶与出口导向叶片之间。因此，根据本公开实施例，通过对排气节流阀、级间引气控制阀、可调叶片的角度和压气机转速进行组合控制，能够解决当喘振强度较大时，难以一次性有效退喘的技术问题，并能针对压气机中低转速喘振、高转速喘振，通过不同的退喘方式，确保退喘的及时性与有效性，有效提高压气机的工作安全。附图说明构成说明书的一部分的附图描述了本公开的实施例，并且连同说明书一起用于解释本公开的原理。参照附图，根据下面的详细描述，可以更加清楚地理解本公开，其中：图1是根据本公开一些实施例的组合退喘方法的流程图；图2是根据本公开一些实施例的排气节流阀退喘开度的选取示意图；图3是根据本公开一些实施例的多级轴流压气机实验平台的结构示意图；图4是根据本公开一些实施例的第一组合退喘方案的开启级间引气控制阀时的速度三角形示意图；图5是根据本公开一些实施例的第二组合退喘方案的进口导叶角度与速度三角形对应关系的示意图；图6是根据本公开一些实施例的第二组合退喘方案的级间静叶角度与速度三角形对应关系的示意图；图中：1，压气机；11，可调叶片；12，级间引气控制阀；13，出口导向叶片；2，排气集气室；3，排气节流阀；S，压气机进喘点；D，压气机共同工作线点；C，压气机堵点；A，1/2喘振裕度对应的压比点；△1，排气节流阀从D点到A点的阀位变化量；△2，排气节流阀从S点到A点的阀位变化量。应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。具体实施方式现在将参照附图来详细描述本公开的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。本公开可以以许多不同的形式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种组合退喘方法，其特征在于，包括以下步骤：/n根据压气机的工况设定第一组合退喘方案与第二组合退喘方案；/n比较压气机转速与设定转速之间的大小关系；/n在所述压气机转速低于所述设定转速时，执行所述第一组合退喘方案至喘振消除；以及/n在所述压气机转速高于所述设定转速时，首先执行所述第一组合退喘方案，随后判断喘振是否消除，在喘振消除时停止执行所述第一组合退喘方案，而在喘振未消除时保持执行所述第一组合退喘方案并同时执行所述第二组合退喘方案至喘振消除；/n其中，所述第一组合退喘方案包括打开排气节流阀（3）与级间引气控制阀（12），所述第二组合退喘方案包括降低压气机转速与调整可调叶片（11）的角度。/n

【技术特征摘要】
1.一种组合退喘方法，其特征在于，包括以下步骤：
根据压气机的工况设定第一组合退喘方案与第二组合退喘方案；
比较压气机转速与设定转速之间的大小关系；
在所述压气机转速低于所述设定转速时，执行所述第一组合退喘方案至喘振消除；以及
在所述压气机转速高于所述设定转速时，首先执行所述第一组合退喘方案，随后判断喘振是否消除，在喘振消除时停止执行所述第一组合退喘方案，而在喘振未消除时保持执行所述第一组合退喘方案并同时执行所述第二组合退喘方案至喘振消除；
其中，所述第一组合退喘方案包括打开排气节流阀（3）与级间引气控制阀（12），所述第二组合退喘方案包括降低压气机转速与调整可调叶片（11）的角度。


2.根据权利要求1所述的组合退喘方法，其特征在于，还包括以下步骤：
在执行所述第一组合退喘方案至喘振消除后，关闭所述排气节流阀（3）与所述级间引气控制阀（12）；以及
在执行所述第二组合退喘方案至喘振消除后，关闭所述排气节流阀（3）与所述级间引气控制阀（12）的同时，调整可调叶片（11）的角度并提高所述压气机的转速。


3.根据权利要求1所述的组合退喘方法，其特征在于，还包括以下步骤：
采集所述压气机的工况；以及
根据所述压气机的工况判断所述压气机是否进入喘振状态或消除喘振状态；
其中，所述压气机的工况包括：压气机转速、空气流量、进口总压、进口总温。


4.根据权利要求3所述的组合退喘方法，其特征在于，设定所述第一组合退喘方案的步骤包括：
根据所采集的所述空气流量、所述进口总压和所述进口总温计算压气机的换算流量；
配置所述排气节流阀（3）的第一目标开度为：在当前的所述换算流量下，压气机1/2喘振裕度的压比点所对应的所述排气节流阀（3）的开度；
配置所述排气节流阀（3）的第二目标开度为：在当前的所述换算流量下，压气机共同工作线的压比点所对应的所述排气节流阀（3）的开度；以及
选择退喘所关联的级间引气控制阀（12），并配置所选取的所述级间引气控制阀（12）的开度为完全打开。


5.根据权利要求4所述的组合退喘方法，其特征在于，执行所述第一组合退喘方案的步骤还包括：
打开所述排气节流阀（3）至所述第一目标开度；
判断喘振是否消除；
在喘振消除的情况下...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙震宇，金宗亮，甘露，
申请(专利权)人：中国航发上海商用航空发动机制造有限责任公司，中国航发商用航空发动机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：上海;31