[發明專利]一種半開式離心壓氣機軸向推力平衡方法

在審

• 申請號: 202010598316.0
• 申請日: 2020-06-28
• 公開（公告）號: CN111720356A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 房駿翌;鮑叢;張影;代琳;汪洋;徐瑋瑩
• 申請（專利權）人: 遼寧福鞍燃氣輪機有限公司
• 主分類號: F04D29/051
• 分類號: F04D29/051
• 代理公司: 沈陽友和欣知識產權代理事務所(普通合伙) 21254
• 代理人: 楊群;郭悅

本發明屬于透平機械技術領域，具體涉及一種半開式離心壓氣機軸向推力平衡方法，包括葉輪入口端、加強段和輪盤，輪盤上設有密封片，密封片的外徑R_x在輪盤上，葉輪入口端F_inlet與加強段F_imp的軸向力的方向相同，輪盤F_disk與葉輪入口端F_inlet和加強段F_imp的軸向力的方向相反并且依次相加產生軸向推力合力，軸向推力合力為F表示，F等于0時軸向的力得到平衡。本發明提供了半開式離心式葉輪的軸向推力計算方法，基于壓力分布積分和動量變化轉換的迭代，求得較為精確的離心葉輪軸向推力，計算的軸向推力精確度高，軸向推力的計算和密封片位置R_x的確定可將軸向推力算出并通過F等于0來平衡軸向力，應用性極高。

技術領域

本發明屬于透平機械技術領域，涉及半開式離心壓氣機，具體涉及一種半開式離心壓氣機軸向推力平衡方法。

背景技術

離心壓氣機在工業領域應用十分廣泛，在離心壓氣機的運行過程中，軸向推力的平衡是一個十分重要的課題。傳統的壓氣機軸向力計算方法均只注重閉式葉輪軸向力計算，并直接將計算方法帶入到半開式的葉輪中，對于離心式壓氣機，由于葉輪結構的不同，葉輪增壓后在葉輪輪盤前后會產生很大的壓力差，從而也產生了很大的軸向推力，因此傳統的這種計算方法誤差極大，葉輪兩個方向的軸向力無法平衡，推力會向一側施加會使葉輪的一側軸向力過大；為了平衡軸向推力，目前采用較多的三種方法分別為加裝推力軸承、平衡鼓或平衡盤，這三種方法均存在成本高、占用空間大及使用壽命短等缺點。

發明內容

本發明提供一種半開式離心壓氣機軸向推力平衡方法，目的是精確計算離心式壓氣機等葉輪機械的軸向推力的計算和平衡方法。

為實現本發明的目的，本發明提供一種半開式離心壓氣機軸向推力平衡方法，其特點在于，包括葉輪入口端、加強段和輪盤，輪盤上設有密封片，密封片的外徑R_x在輪盤上；所述葉輪入口端R1的軸向力為F_inlet表示，F_inlet為進口大氣壓對輪盤產生的靜壓力，F_inlet＝P₀×πR₁²，其中P₀為進口大氣壓，R₁是葉輪圓盤的進口半徑；所述加強段的軸向力為F_imp表示，F_imp為氣流沖量變化對葉輪的沖力和葉輪前靜壓力對葉輪作用力的合力，dr dp，G₀為壓氣機質量流量，C₀為進口氣流速度，P₁為葉輪進口靜壓，P₂為葉輪出口靜壓，R₂是葉輪上葉片的進口半徑；所述輪盤的軸向力為F_disk表示，F_disk為葉輪背部的環狀空腔的壓力，R₃是輪盤的小徑，R₄是輪盤的大徑，其中P₃為R₃對應空腔位置的壓力；所述葉輪入口端F_inlet與所述加強段F_imp的軸向力的方向相同，所述輪盤F_disk與所述葉輪入口端F_inlet和所述加強段F_imp的軸向力的方向相反并且依次相加產生軸向推力合力，所述軸向推力合力為F表示，F＝F_inlet+F_imp+F_disk，默認從輪盤指向葉輪的方向為正方向，其中F_disk為正值，F_inlet和F_imp均為負值，F等于0時軸向的力得到平衡。