一种可识别工况和预警的离心压气机及工况识别方法技术

本发明专利技术公开了一种可识别工况和预警的离心压气机及工况识别方法，该离心压气机包括叶轮、进气管道，以及电连接的中央处理模块和检测模块，检测模块设置为检测进气管道内的温度和压力之一；检测模块包括第一检测组件，以及多个第二检测组件，第一检测组件设置为获得边缘区内一点的检测数据，多个第二检测组件沿进气管道轴向布置；中央处理模块设置为接收检测数据，并确定叶顶回流前缘位置和工作点流量。该工况识别方法包括获得温度或压力数据、得到叶顶回流前缘信息、计算工作点流量。本发明专利技术涉及叶轮机械技术领域，提供了一种可识别工况和预警的离心压气机及工况识别方法，可识别工况，对喘振进行预警，而且空间适用性强，不会引入额外的流动阻力。入额外的流动阻力。入额外的流动阻力。

【技术实现步骤摘要】
一种可识别工况和预警的离心压气机及工况识别方法


[0001]本专利技术涉及叶轮机械
，更具体地，涉及一种可识别工况和预警的离心压气机及工况识别方法。

技术介绍

[0002]离心压气机是一种应用于车辆涡轮增压系统、航空涡轮发动机、工业气体压缩等领域的机械装置。离心压气机的工作原理是通过高速旋转的叶片对气体做功，将机械能转换为气体的动能和压能。然而，离心压气机的稳定运行工况受到其气动性能的影响，在低流量工况下，离心压气机会发生喘振，导致流动参数的剧烈变化，迫使离心压气机轴系和叶片承受巨大的周期交变载荷，严重的会造成轴系破坏和叶片断裂。因此，在离心压气机工作中应极力避免进入喘振区。图1所示为离心压气机的压比特性图，图中的喘振线(虚线)区分了离心压气机的稳定工作区域(位于喘振线右侧)，和非稳定工作区域(喘振线左侧)。当离心压气机的工作点位于非稳定工作区域时，将发生喘振，威胁离心压气机的安全。实际应用中，离心压气机的压比特性图可由试验得到，但其工作点则取决于整个系统的运行工况。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种可识别工况和预警的离心压气机，包括叶轮以及用以引导气体流向所述叶轮顶部的进气管道，所述进气管道的管壁在其轴向上包括靠近所述叶轮的叶顶回流区和远离所述叶轮的边缘区，离心压气机还包括电连接的中央处理模块和检测模块，所述检测模块设置为检测所述进气管道内的温度和压力之一；所述检测模块包括设置在所述边缘区的第一检测组件，以及多个设置在所述叶顶回流区内的第二检测组件，所述第一检测组件设置为获得所述边缘区内一点的检测数据，多个所述第二检测组件沿所述进气管道轴向布置，用以获得轴向上不同点位的检测数据；
[0004]所述中央处理模块设置为接收所述第一检测组件和第二检测组件在一叶轮转速下的检测数据，并根据所述检测数据和所述第二检测组件的位置信息确定叶顶回流前缘位置和工作点流量。
[0005]一种可能的设计，任一所述第二检测组件设置为喘振感应件，所述中央处理模块设置为在所述喘振感应件的检测数据大于第一检测组件的检测数据时发出预警信号。
[0006]一种可能的设计，所述第一检测组件和所述第二检测组件的检测端嵌在所述进气管道的管壁上，以避免置于进气管道而增加流动阻力，所述第一检测组件的检测数据设置为基准数据。
[0007]一种可能的设计，所述第二检测组件包括多个传感器，多个所述传感器绕所述进气管道周向布置。
[0008]一种可能的设计，所述第一检测组件设置为一压力传感器或温度传感器，多个所述第二检测组件等间隔布置，并由所述叶轮顶部延伸至所述叶顶回流区远离所述叶轮的边缘。
[0009]一种可能的设计，包括相接的轮盖和连接管，所述轮盖对应叶轮设置，所述进气管道由所述轮盖向所述连接管延伸且贯通所述连接管，所述第二检测组件分布在所述轮盖和连接管上。
[0010]一种可能的设计，所述中央处理模块设置为根据预设预警流量确定一所述第二检测组件作为所述喘振感应件。
[0011]一种可能的设计，还包括预警器，所述预警器与所述中央处理模块电连接，所述预警器设置为根据所述预警信号动作，以提醒操作人员。
[0012]本专利技术实施例提供了一种工况识别方法，应用于上述的识别工况和预警的离心压气机，包括以下步骤：
[0013]S1，离心压气机开启，并以一叶轮转速稳定运行；
[0014]S2，第一检测组件和第二检测组件进行测量，并将检测数据传输给中央处理模块；
[0015]S3，在一所述第二检测组件的检测数据的数值大于所述基准数据，且上游相邻的另一所述第二检测组件的检测数据小于所述基准数据时，所述中央处理模块筛选出这两个第二检测组件，并将处于上游的所述第二检测组件所在点位设置为叶顶回流前缘位置；
[0016]S4，所述中央处理模块根据叶顶回流前缘位置得到叶顶回流前缘轴向距离，所述叶顶回流前缘轴向距离设置为叶顶回流前缘位置与叶顶之间的轴向距离；
[0017]S5，所述中央处理模块根据叶顶回流前缘轴向距离，以及流量与叶顶回流前缘轴向距离关系，计算得到工作点流量。
[0018]本专利技术实施例的离心压气机可通过测量压力或温度，得到叶顶前缘位置，进而得到工作点流量，而且可对喘振进行预警。另外，该第一检测组件和第二检测组件嵌在进气管道上，对安装空间要求较小，适用性更强，且为非浸入式测量，不会引入额外的流动阻力。
[0019]本专利技术的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0020]附图用来提供对本专利技术技术方案的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本申请的实施例一起用于解释本专利技术的技术方案，并不构成对本专利技术技术方案的限制。
[0021]图1为离心压气机压比特性图；
[0022]图2为图1中的三个工作点对应的叶顶回流前缘轴向距离示意图；
[0023]图3为根据本专利技术的一实施例的离心压气机示意图；
[0024]图4为离心压气机的进口流量系数与叶顶回流前缘轴向距离的关系示意图；
[0025]图5为图3的离心压气机的电连接示意图。
[0026]附图标记：1
‑
叶轮、2
‑
轮盖、3
‑
连接管、4
‑
叶顶回流区、5
‑
第一检测组件、6
‑
边缘区、7
‑
第二检测组件、8
‑
目标传感器、9
‑
进气管道、10
‑
中央处理模块、11
‑
预警器。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下文中将结合附图对本专利技术的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中
的特征可以相互任意组合。
[0028]对离心压气机喘振的预警，需定位离心压气机工作点，以判断工作点与喘振线的距离，一旦该距离小于预设值，则需启用防喘振措施。因此，准确定位离心压气机的工作点对其喘振预警和安全运行具有重要作用。如图1所示的离心压气机在三个转速下的压比特性图，该离心压气机的工作点的定位须至少已知流量、压比或转速三个参数中的两个参数，这就包含三种方案。(1)已知压比和转速，在离心压气机的压比特性图中(图1)找到对应转速，再根据压比在该等转速线上定位工作点。(2)已知流量和转速，在离心压气机的压比特性图中找到对应转速，再根据流量在该等转速线上定位工作点。以及(3)已知压比和流量，在离心压气机的压比特性图中直接定位工作点。当定位工作点后，若工作点流量小于所设置的喘振预警流量，即发出喘振预警。实际中由于压力的测量较容易实现，通常采用方案(1)来定位工作点。但是，离心压气机在近喘振工况点的压比特性线几乎呈水平分布(如图1)，因此在等本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可识别工况和预警的离心压气机，包括叶轮以及用以引导气体流向所述叶轮顶部的进气管道，所述进气管道的管壁在其轴向上包括靠近所述叶轮的叶顶回流区和远离所述叶轮的边缘区，其特征在于，离心压气机还包括电连接的中央处理模块和检测模块，所述检测模块设置为检测所述进气管道内的温度和压力之一；所述检测模块包括设置在所述边缘区的第一检测组件，以及多个设置在所述叶顶回流区内的第二检测组件，所述第一检测组件设置为获得所述边缘区内一点的检测数据，多个所述第二检测组件沿所述进气管道轴向布置，用以获得轴向上不同点位的检测数据；所述中央处理模块设置为接收所述第一检测组件和第二检测组件在一叶轮转速下的检测数据，并根据所述检测数据和所述第二检测组件的位置信息确定叶顶回流前缘位置和工作点流量。2.根据权利要求1所述的可识别工况和预警的离心压气机，其特征在于，任一所述第二检测组件设置为喘振感应件，所述中央处理模块设置为在所述喘振感应件的检测数据大于第一检测组件的检测数据时发出预警信号。3.根据权利要求1所述的可识别工况和预警的离心压气机，其特征在于，所述第一检测组件和所述第二检测组件的检测端嵌在所述进气管道的管壁上，以避免置于进气管道而增加流动阻力，所述第一检测组件的检测数据设置为基准数据。4.根据权利要求3所述的可识别工况和预警的离心压气机，其特征在于，所述第二检测组件包括多个传感器，多个所述传感器绕所述进气管道周向布置。5.根据权利要求3所述的可识别工况和预警的离心压气机，其特征在于，所述第一检测组件设置为一压力传感器或温度传感器，多...

【专利技术属性】
技术研发人员：林韵，范腾博，郑新前，
申请(专利权)人：清华大学，
类型：发明
国别省市：