離心壓縮機可調(diào)進口導葉研究綜述

1、1離心壓縮機可調(diào)進口導葉研究綜述離心壓縮機可調(diào)進口導葉研究綜述譚佳健毛義軍祁大同西安交通大學能源與動力工程學院王銳王學軍沈陽鼓風機(集團)有限公司摘要：綜述了國內(nèi)外對離心式壓縮機可調(diào)進口導葉的研究狀況，概括性地分類介紹了目前研究熱點中取得的成績和面臨的問題，并對相關(guān)問題進行了探討。關(guān)鍵詞：離心式壓縮機可調(diào)進口導葉綜述中圖分類號：TH452文獻標識碼：A文章編號：10068155（2006）03004406ResearchOverview

2、onAdjustableInletGuideVanefCentrifugalCompressAbstract:Thedomesticoversearesearchstateofinletguidevaneofcentrifugalcompressissummarizedthedevelopmentproblemsinresearchareintroducedbrieflytherelativeproblemsarediscussed.K

3、eywds:CentrifugalcompressAdjustableinletguidevaneOverview1引言引言大多數(shù)離心式壓縮機在實際運行時都是在一定工況范圍內(nèi)工作，僅在一個工況點運行的情況較少。所以，除提高設(shè)計點的效率之外，提高離心式壓縮機的調(diào)節(jié)性能也是節(jié)約能源的有效途徑之一。離心式壓縮機常用的調(diào)節(jié)方法有進出口節(jié)流、可調(diào)進口導葉調(diào)節(jié)、可調(diào)葉片擴壓器調(diào)節(jié)和變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等。其中，可調(diào)進口導葉(variableinletguid

4、evanes簡稱VIGV)調(diào)節(jié)是通過改變?nèi)~輪進口導葉的安裝角從而改變氣流預旋的調(diào)節(jié)方法。與變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)相比，這種調(diào)節(jié)方式雖然效率較低，但在某些方面有自己的特色，如：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)相對比較簡單，可以在不停車的條件下進行調(diào)節(jié)，利用伺服機構(gòu)還可實現(xiàn)自動化。因此，具有廣闊的應(yīng)用前景與研究價值。可調(diào)進口導葉在20世紀50年代初就已經(jīng)用于風機調(diào)節(jié)[1]，到80年代后期，國外對離心式壓縮機可調(diào)進口導葉開始了比較全面的理論和試驗研究，取得了較大的進步。而國內(nèi)的

5、研究普遍要晚于國外，總體水平與國外尚有一定差距。目前，國內(nèi)外學者對離心式壓縮機可調(diào)進口導葉的研究主要集中在可調(diào)進口導葉的調(diào)節(jié)性能、相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對導葉性能的影響、可調(diào)進口導葉與葉輪非定常相干作用、可調(diào)進口導葉的常見故障及處理等方面。2可調(diào)進口導葉的調(diào)節(jié)性能通常，評價可調(diào)進口導葉性能的主要標準有兩個：一是調(diào)節(jié)范圍的大?。欢钦{(diào)節(jié)效率的高低。調(diào)節(jié)效率是指整個調(diào)節(jié)范圍內(nèi)或某一規(guī)定調(diào)節(jié)范圍內(nèi)的平均效率。2.1調(diào)節(jié)范圍西安交通大學空氣動力實驗室曾對

6、一個離心式壓縮機級進行了進氣預旋試驗，得出了預旋角分別為21??17??0?時的級性能曲線。試驗表明，當正預10??旋增加時，下降，能量頭曲線thh就向左下方移動；當負預旋增??f???大時，增大，能量頭曲線就thh??f???向右上方移動，從而使穩(wěn)定工況范圍擴大[2]。Williams進行了壓比為1.7的過程壓縮機的試驗，在的進口預旋角下，測得喘振60??線往小流量方向移動，壓縮機的穩(wěn)定工況范圍擴大[3]。隨后，Rodgers對壓比為

7、5的小型燃氣透平壓氣機試驗表明，在的進40??口預旋角下，喘振線同樣往小流量方向移動，穩(wěn)定工況范圍也得到了擴大[4]。YujiIwakiri[5]對帶可調(diào)進口導葉的小型離心式壓縮機的性能進行了三維CFD研究，并且針對不同的可調(diào)進口導葉安裝角，用試驗驗證了安裝角分別為，，，0?12??24??，，時，喘振流量隨可調(diào)36??48??60??進口導葉安裝角的增大而減小，與無預旋流動相比最大可減小14%。3葉片和通道可使氣流通過VIGV系統(tǒng)時的

8、總壓損失明顯減少。3.1.3圓錐形通道球狀環(huán)形通道內(nèi)壁面配合葉頂和葉根為圓弧形狀的導葉，可以最小化在所有安裝角時的葉片間隙，但是它在葉輪進口之前產(chǎn)生了一個彎曲通道截面。圖4子午面視圖中出現(xiàn)的分離團正是由于這個彎曲通道截面，從而導致了邊界層分離。Coppinger和Swain[9]經(jīng)CFD分析后，嘗試用葉頂處為圓錐形的內(nèi)壁面來代替球狀環(huán)形通道內(nèi)壁面從而消除分離團和減少通道損失，如圖5。經(jīng)試驗證實，在葉頂處采用圓錐形的內(nèi)壁面后分離團的確減少