離心壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉研究綜述

1、1離心壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉研究綜述離心壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉研究綜述譚佳健毛義軍祁大同西安交通大學(xué)能源與動力工程學(xué)院王銳王學(xué)軍沈陽鼓風(fēng)機(jī)(集團(tuán))有限公司摘要：綜述了國內(nèi)外對離心式壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)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(jìn)行了探討。關(guān)鍵詞：離心式壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉綜述中圖分類號：TH452文獻(xiàn)標(biāo)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(jī)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(jī)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(jī)常用的調(diào)節(jié)方法有進(jìn)出口節(jié)流、可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉調(diào)節(jié)、可調(diào)葉片擴(kuò)壓器調(diào)節(jié)和變轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)等。其中，可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉(variableinletguid

4、evanes簡稱VIGV)調(diào)節(jié)是通過改變?nèi)~輪進(jìn)口導(dǎo)葉的安裝角從而改變氣流預(yù)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(jìn)行調(diào)節(jié)，利用伺服機(jī)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?？烧{(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉在20世紀(jì)50年代初就已經(jīng)用于風(fēng)機(jī)調(diào)節(jié)[1]，到80年代后期，國外對離心式壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉開始了比較全面的理論和試驗研究，取得了較大的進(jìn)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(xué)者對離心式壓縮機(jī)可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的研究主要集中在可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的調(diào)節(jié)性能、相關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)對導(dǎo)葉性能的影響、可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉與葉輪非定常相干作用、可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的常見故障及處理等方面。2可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的調(diào)節(jié)性能通常，評價可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉性能的主要標(biāo)準(zhǔn)有兩個：一是調(diào)節(jié)范圍的大??；二是調(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(xué)空氣動力實驗室曾對

6、一個離心式壓縮機(jī)級進(jìn)行了進(jìn)氣預(yù)旋試驗，得出了預(yù)旋角分別為21??17??0?時的級性能曲線。試驗表明，當(dāng)正預(yù)10??旋增加時，下降，能量頭曲線thh就向左下方移動；當(dāng)負(fù)預(yù)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(kuò)大[2]。Williams進(jìn)行了壓比為1.7的過程壓縮機(jī)的試驗，在的進(jìn)口預(yù)旋角下，測得喘振60??線往小流量方向移動，壓縮機(jī)的穩(wěn)定工況范圍擴(kuò)大[3]。隨后，Rodgers對壓比為

7、5的小型燃?xì)馔钙綁簹鈾C(jī)試驗表明，在的進(jìn)40??口預(yù)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(kuò)大[4]。YujiIwakiri[5]對帶可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉的小型離心式壓縮機(jī)的性能進(jìn)行了三維CFD研究，并且針對不同的可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)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(jìn)口導(dǎo)葉安裝角的增大而減小，與無預(yù)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(dǎo)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(jìn)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(tuán)正是由于這個彎曲通道截面，從而導(dǎo)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(tuán)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(tuán)的確減少