一种离心式压缩机的性能预测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种离心式压缩机的性能预测方法及装置，涉及压缩机技术领域。先获取作为模型机的离心式压缩机的模型工况，并确定设计的离心式压缩机预设的设计进口工况，然后通过相似换算确定设计出口温度和压力，再根据模型工况中模型进出口密度、设计进出口密度以及预先确定的密度影响因子，确定密度修正系数，接着考虑密度影响下通过相似换算确定设计进口工况对应的设计流量，最后确定设计的离心式压缩机的压比

【技术实现步骤摘要】
一种离心式压缩机的性能预测方法及装置


[0001]本专利技术涉及离心式压缩机
，特别涉及一种离心式压缩机的性能预测方法及装置。

技术介绍

[0002]目前，离心式压缩机在诸多领域都有着广泛的应用，离心压缩机的设计难度大成本高，尤其当工质为有毒有害、易燃易爆或稳定性低的气体时，应用相似原理模化设计离心式压缩机，并开展模化实验以评估离心式压缩机性能是否满足设计要求，是目前常用的技术手段。
[0003]现有技术一般是根据业务需求预设离心式压缩机的进口工况，通过制作或选取适用的模型机进行模化实验，根据实验结果对设计的离心式压缩机进行验证和改型优化。对于工质为安全气体(比如空气等)的压缩机可以直接开展实验以确定压缩机是否满足设计要求。而对于工质为有毒有害、易燃易爆或稳定性低的气体压缩机，无法直接使用该工质气体开展实验，因此通常使用安全气体作为工质对压缩机开展模化实验，进而评估其性能是否满足设计要求。其中，在离心式压缩机的设计和验证阶段，在模型机的选型和评估压缩机性能的模化实验中经常用到相似换算方法。
[0004]然而，现有的通过相似换算进行离心式压缩机的性能预测方法换算精度低，使得根据模化实验结果换算预测得到的设计离心式压缩机性能结果与实际有较大误差。

技术实现思路

[0005]基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种离心式压缩机的性能预测方法、装置及设备。
[0006]本说明书采用下述技术方案：
[0007]本说明书提供了一种离心式压缩机的性能预测方法，包括：
[0008]获取作为模型机的离心式压缩机的模型工况，以及确定设计的离心式压缩机预设的设计进口工况；
[0009]根据所述模型工况、所述设计进口工况以及预设的相似换算基本假设，对所述模型机与所述设计的离心式压缩机进行相似换算，计算所述设计进口工况对应的设计出口温度和压力；
[0010]根据所述设计进口工况中设计工质、设计进口温度和压力以及所述设计出口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计进出口密度；
[0011]根据所述模型工况中模型进出口密度、所述设计进出口密度以及预先确定的密度影响因子，确定密度修正系数；
[0012]根据所述模型工况中模型流量、模型转速、模型叶轮出口处半径、所述设计进口工况中设计转速、设计叶轮出口处半径以及所述密度修正系数，通过相似换算确定所述设计进口工况对应的设计流量；
[0013]根据所述设计流量，确定所述设计的离心式压缩机的压比
‑
流量曲线和/或效率
‑
流量性能曲线，以对所述设计的离心式压缩机的性能进行预测。
[0014]可选地，所述预设的相似换算基本假设，具体包括：
[0015]几何相似的压缩机进行相似换算前后的压缩效率相等，以及
[0016]几何相似的压缩机在相似工况下运行的能量头与周向线速度的平方成正比。
[0017]可选地，所述根据所述模型工况、所述设计进口工况以及预设的相似换算基本假设，对所述模型机与所述设计的离心式压缩机进行相似换算，确定所述设计进口工况对应的设计出口温度和压力，具体包括：
[0018]根据所述模型工况中模型进出口温度和压力，确定所述模型机的模型压缩效率以及模型能量头；
[0019]根据所述设计进口工况中设计进口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计进口焓值；
[0020]根据所述设计进口工况中设计转速和设计叶轮出口处半径，确定所述设计进口工况对应的设计周向线速度；
[0021]根据所述模型工况中模型周向线速度、所述设计周向线速度、所述模型能量头以及所述设计进口焓值，基于几何相似的压缩机在相似工况下运行的能量头与周向线速度的平方成正比，确定所述设计进口工况对应的设计出口焓值；
[0022]对设计出口温度进行赋值，根据所述设计出口焓值和所述设计出口温度，确定设计出口压力；
[0023]根据所述设计进口工况中设计进口温度和压力以及所述设计出口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计压缩效率；
[0024]当所述设计压缩效率不等于所述模型压缩效率时，根据所述设计压缩效率、所述模型压缩效率对所述设计出口温度进行修正，迭代计算至所述设计压缩效率等于所述模型压缩效率。
[0025]可选地，根据密度修正系数计算公式确定密度修正系数，所述密度修正系数计算公式如下所示：
[0026]或
[0027]其中，K1为密度修正系数，ρ
1a
为所述模型进口密度，ρ
2a
为所述模型出口密度，ρ
1b
为所述设计进口密度，ρ
2b
为所述设计出口密度，x为所述密度影响因子。
[0028]可选地，根据流量换算公式确定设计流量，所述流量换算公式如下所示：
[0029][0030]其中，Q
mb
为通过密度修正系数修正后的设计流量，Q
ma
为模型流量，K1为密度修正系数，n
a
为模型转速，n
b
为设计转速，r
2a
为模型叶轮出口处半径，r
2b
为设计叶轮出口处半径。
[0031]可选地，确定密度影响因子，具体包括：
[0032]对密度影响因子进行赋值，根据所述密度修正系数计算公式确定密度修正系数；
[0033]获取所述模型机第一转速和第二转速分别对应的实际模型工况，所述第一转速不同于所述第二转速；
[0034]以所述第一转速的实际模型工况作为已知量，通过相似换算根据所述流量换算公式预测所述模型机在所述第二转速下的预测模型工况；
[0035]通过改变对密度影响因子的赋值，以所述第二转速的所述实际模型工况与所述预测模型工况之间的偏差最小为优化目标，确定所述密度影响因子的取值。
[0036]可选地，所述模型工况下叶片存在进口负冲角；
[0037]所述根据所述模型工况中模型流量、模型转速、模型叶轮出口处半径、所述设计进口工况中设计转速、设计叶轮出口处半径以及所述密度修正系数，通过相似换算确定所述设计进口工况对应的设计流量，具体包括：
[0038]根据确定得到的模型负冲角修正系数，通过公式Q
m_full_a
＝Q
ma
/K
2a
确定无负冲角影响下模型机预设流量；
[0039]根据密度修正系数对所述模型机预设流量进行修正，通过公式根据密度修正系数对所述模型机预设流量进行修正，通过公式确定无负冲角影响下设计预设流量；
[0040]对通过设计负冲角修正系数修正后的设计流量进行赋值，根据所述设计流量通过公式确定所述设计流量对应的设计叶片进口处平均冲角；
[0041]根据所述设计叶片进口处平均冲角，通过公式根据所述设计叶片进口处平均冲角，通过公式确定所述设计叶片进口处平均冲角对应的设计负冲角修正系数；
[0042]当所本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，包括：获取作为模型机的离心式压缩机的模型工况，以及确定设计的离心式压缩机预设的设计进口工况；根据所述模型工况、所述设计进口工况以及预设的相似换算基本假设，对所述模型机与所述设计的离心式压缩机进行相似换算，计算所述设计进口工况对应的设计出口温度和压力；根据所述设计进口工况中设计工质、设计进口温度和压力以及所述设计出口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计进出口密度；根据所述模型工况中模型进出口密度、所述设计进出口密度以及预先确定的密度影响因子，确定密度修正系数；根据所述模型工况中模型流量、模型转速、模型叶轮出口处半径、所述设计进口工况中设计转速、设计叶轮出口处半径以及所述密度修正系数，通过相似换算确定所述设计进口工况对应的设计流量；根据所述设计流量，确定所述设计的离心式压缩机的压比
‑
流量曲线和/或效率
‑
流量性能曲线，以对所述设计的离心式压缩机的性能进行预测。2.如权利要求1所述的离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，所述预设的相似换算基本假设，具体包括：几何相似的压缩机进行相似换算前后的压缩效率相等，以及几何相似的压缩机在相似工况下运行的能量头与周向线速度的平方成正比。3.如权利要求2所述的离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，所述根据所述模型工况、所述设计进口工况以及预设的相似换算基本假设，对所述模型机与所述设计的离心式压缩机进行相似换算，确定所述设计进口工况对应的设计出口温度和压力，具体包括：根据所述模型工况中模型进出口温度和压力，确定所述模型机的模型压缩效率以及模型能量头；根据所述设计进口工况中设计进口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计进口焓值；根据所述设计进口工况中设计转速和设计叶轮出口处半径，确定所述设计进口工况对应的设计周向线速度；根据所述模型工况中模型周向线速度、所述设计周向线速度、所述模型能量头以及所述设计进口焓值，基于几何相似的压缩机在相似工况下运行的能量头与周向线速度的平方成正比，确定所述设计进口工况对应的设计出口焓值；对设计出口温度进行赋值，根据所述设计出口焓值和所述设计出口温度，确定设计出口压力；根据所述设计进口工况中设计进口温度和压力以及所述设计出口温度和压力，确定所述设计进口工况对应的设计压缩效率；当所述设计压缩效率不等于所述模型压缩效率时，根据所述设计压缩效率、所述模型压缩效率对所述设计出口温度进行修正，迭代计算至所述设计压缩效率等于所述模型压缩效率。4.如权利要求1所述的离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，根据密度修正系数
计算公式确定密度修正系数，所述密度修正系数计算公式如下所示：或其中，K1为密度修正系数，ρ
1a
为所述模型进口密度，ρ
2a
为所述模型出口密度，ρ
1b
为所述设计进口密度，ρ
2b
为所述设计出口密度，x为所述密度影响因子。5.如权利要求4所述的离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，根据流量换算公式确定设计流量，所述流量换算公式如下所示：其中，Q
mb
为通过密度修正系数修正后的设计流量，Q
ma
为模型流量，K1为密度修正系数，n
a
为模型转速，n
b
为设计转速，r
2a
为模型叶轮出口处半径，r
2b
为设计叶轮出口处半径。6.如权利要求4所述的离心式压缩机的性能预测方法，其特征在于，确定密度影响因子，具体包括：对密度影响因子进行赋值，根据所述密度修正系数计算公式确定密度修正系数；获取所述模型机第一转速和第二转速分别对应的实际模型工况，所述第一转速不同于所述第二转速；以所述第一转速的实际模型工况作为已知量，通过相似换算根据所述流量换算公式预测所述模型机在所述第二转速下的预测模型工况；通过改变对...

【专利技术属性】
技术研发人员：段亚飞，邹瀚森，王志恒，席光，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：