【技术实现步骤摘要】
基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法
[0001]本专利技术属于磁悬浮电机控制
，具体涉及一种基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法。
技术介绍
[0002]压缩系统广泛应用于燃气涡轮发动机、涡轮增压发动机和工业压缩设备。为了提高工作效率，压缩机的机械结构发生了很大改变。普通离心压缩机一般以感应电机作为驱动源，通过增速齿轮连接到压缩机的叶轮，以获得压缩机叶轮的高转速。然而，由于增加了齿轮和轴承，使这种高速系统产生了很大的摩擦损失，所以需要一个润滑循环系统来润滑这些装置，这使得整个压缩机系统十分庞大。
[0003]为了克服这个问题，需要取消增速齿轮和增加的轴承以减小摩擦，这就要求驱动电机有足够高的转速，无需增速也能带动叶轮高速旋转，以满足工业要求。永磁同步电机控制技术的成熟完美地解决了这个问题，高速、高容量的表面永磁同步电机(SPMSM)本身就具有高效率的优点，以及随后去掉了离心压缩机中的增速齿轮，大大提高了压缩机的效率，机械结构的减少同样缩小了压缩机系统的尺寸，并且舍弃了润滑系统。
[...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法，其特征在于，通过采集不同转速下压缩机出口压力值与流量值来绘制喘振曲线，通过建立压缩机数学模型推导出压升与质量流量的函数关系，建立压缩机出口压力预测模型来确定压缩机下一时刻的运行点坐标，当运行点坐标与喘振曲线相交时说明下一刻将发生喘振，需要对压缩机中轴承的轴向和径向分别进行调节来消除喘振。2.根据权利要求1所述的一种基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法，其特征在于，包括：步骤1：控制磁悬浮压缩机在不同转速下进行实验，得到压缩机不同转速下的特性曲线以生成喘振曲线；步骤2：根据Greitzer模型生成压升与质量流量的函数关系；步骤3：采用基于最小二乘法的支持向量机建立预测模型以估计磁悬浮压缩机下一时刻出口压力；步骤4：根据预测得到的下一时刻出口压力，经过拓展卡尔曼滤波得到对应的质量流量估计值，即得到下一刻关于出口压力和流量质量的坐标点，即压缩机下一时刻的运行点；步骤5：对比压缩机下一刻的运行点与喘振曲线的关系，若坐标点与喘振曲线相交，则说明下一时刻将发生喘振，需要根据压升与质量流量关系对转子的轴向位移和径向进行控制。3.根据权利要求2所述的一种基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法，其特征在于，所述步骤1具体表述为：在磁悬浮压缩机上进行实验时，实时采集压缩机的出口压力与流量值，在压缩机保持稳定时逐渐关闭节流阀，推动压缩机进入喘振区，当检测到喘振不稳定迹象时，实验停止，绘制出压缩机在当前转速下的压强
‑
流量曲线，则压强
‑
流量曲线的最高点为喘振点，在不同转速下进行多次实验，绘制出不同转速下的压强
‑
流量曲线，连接所有曲线上的喘振点得到喘振曲线。4.根据权利要求2所述的一种基于磁悬浮轴向位置控制的压缩机喘振预测控制方法，其特征在于，所述步骤2包括：步骤2.1：建立简化后的二阶Greitzer模型为：步骤2.1：建立简化后的二阶Greitzer模型为：式中，Φ
c
为压缩机质量流量，B为Greitzer稳定参数，ω
H
为赫姆霍兹频率，Ψ
c
为压缩机压升，Ψ
p
为气室压升，Φ
th
为节流阀质量流量；步骤2.2：根据步骤2.1建立的Greitzer模型，通过仿真实验拟合得到磁悬浮压缩机在稳定工作区的特性曲线为：式中，为压缩机压比，为流量为零时的压比，φ为质量流量，H和W为特性曲线的系数；当磁悬浮压缩机处于喘振区时，其特征曲线可由稳定区域特性曲线拓展得到：
步骤2.3：建立无量纲的压升与质量流量的函数关系式：步骤2.3：建立无量纲的压升与质量流量的函数关系式：式中，p
o1
为进口大气压强，Δp为进出口大气压强差，A
c
为压缩机管道截面积，U为压缩机叶轮边缘旋转线速度，Ψ为无量纲压升，Φ为无量纲质量流量；步骤2.4：由压差公式：Δp＝p
c
‑
p
o1
ꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀꢀ
(7)压比公式：将(7)(8)代入(5)式可得：步骤2.5：将公式(6)、公式(9)分别带入公式(3)、公式(4)得到无量纲压升与质量流量的函数...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨东升，魏宏岩，张化光，胡博，周博文，李广地，王迎春，杨珺，罗艳红，金硕巍，马占超，
申请(专利权)人：东北大学，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。