[發明專利]流量系數0.0086單軸CO2壓縮機末段模型級及葉輪設計方法

在審

• 申請號: 201711422527.3
• 申請日: 2017-12-25
• 公開（公告）號: CN108180164A
• 公開（公告）日: 2018-06-19
• 發明（設計）人: 譚佳健;楊樹華;孫玉瑩;劉長勝;杜俊杰;張宏偉
• 申請（專利權）人: 沈陽透平機械股份有限公司
• 主分類號: F04D29/28
• 分類號: F04D29/28;G06F17/50
• 代理公司: 北京中強智尚知識產權代理有限公司 11448
• 代理人: 黃耀威

本發明公開了一種流量系數0.0086單軸CO₂壓縮機末段模型級及葉輪設計方法，主要目的在于提高CO₂壓縮機組的效率，減少CO₂壓縮機組的功耗，保證壓縮機具有較寬的工況范圍，同時可以提高轉子的穩定性。所述模型級包括：葉輪、葉片擴壓器、彎道及回流器，其中，所述葉輪為根據特定葉片厚度參考規則設計的低摩阻楔形葉輪、所述葉輪位于模型級的入口位置；在所述葉輪的出口設有所述葉片擴壓器，所述回流器位于模型級的出口位置，所述葉片擴壓器與所述回流器之間通過所述彎道相連通；所述模型級的機器馬赫數Mu₂＝0.6～0.9，流量系數Φ₁＝0.0086，設計點能頭系數τ＝0.62，各馬赫數下多變效率η_pol＝0.68～0.685，應用的流量范圍為設計點的73％?139％。

技術領域

本發明涉及模型級設計領域，特別是涉及一種流量系數0.0086單軸CO₂壓縮機末段模型級及葉輪設計方法。

背景技術

現代離心壓縮機的開發大都根據用戶需求，基于已有的模型級數據庫，利用相似理論進行方案設計。因此，模型級設計的優劣，直接影響整個產品的性能。作為尿素合成裝置的重要組成部分，CO₂壓縮機組因為具有工質壓力高、密度大的特點，已經成為各大壓縮機廠家最有技術含量、最為重點的產品之一。

目前，CO₂壓縮機在高壓缸后面幾級的流量系數都非常小，有的流量系數Φ₁甚至可以到0.004或更低。然而，這種小流量系數模型級的多變效率一般都低于60％，遠遠不能滿足市場的需求。因此，研發高效率的CO₂機組末段小流量系數模型級的意義非常重大，是目前設計CO₂壓縮機領域亟待解決的技術問題。

發明內容

有鑒于此，本發明提供一種流量系數0.0086單軸CO₂壓縮機末段模型級及葉輪設計方法，主要目的在于提高CO₂壓縮機組的效率，減少CO₂壓縮機組的功耗，保證壓縮機具有較寬的工況范圍，同時可以提高轉子的穩定性。

依據本發明一個方面，提供了一種流量系數0.0086單軸CO₂壓縮機末段模型級，包括：

所述模型級位于壓縮機內，包括葉輪(1)、葉片擴壓器(2)、彎道(3)及回流器(4)，其中，所述葉輪(1)為根據特定葉片厚度分布參考規則設計的低摩阻楔形葉輪、所述葉輪(1)位于模型級的入口位置；在所述葉輪(1)的出口設有所述葉片擴壓器(2)，所述回流器(4)位于模型級的出口位置，所述葉片擴壓器(2)與所述回流器(4)之間通過所述彎道(3)相連通；所述模型級的機器馬赫數Mu₂＝0.6～0.9，流量系數Φ₁＝0.0086，設計點能頭系數τ＝0.62，各馬赫數下多變效率η_pol＝0.68～0.685，應用的流量范圍為設計點的73％-139％。

依據本發明另一個方面，提供了一種流量系數0.0086單軸CO₂壓縮機末段模型級中葉輪的設計方法：

根據預設葉輪直徑D₂和預設葉輪輪轂比ds/D₂，計算輪轂直徑ds；

依據預設葉輪葉片出口厚度d₂和一維熱力計算結果，確定葉片進口安裝角β_1A、葉輪出口安裝角β_2A、葉輪出口寬度b₂、葉輪進口寬度D₀；

根據所述ds、所述b₂、所述D₀和預定義的葉輪蓋側子午型線，確定葉輪的子午流道初步造型；