離心風(fēng)機(jī)旋轉(zhuǎn)失速的動(dòng)力學(xué)特征

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旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象的合理控制對(duì)擴(kuò)大葉輪機(jī)械安全運(yùn)行范圍具有重要意義。基于石家莊石家莊風(fēng)機(jī)廠失速發(fā)生機(jī)制的分析，提出了一種失速主動(dòng)控制方法，即在靠近蝸舌的3個(gè)葉輪流道進(jìn)口處進(jìn)行噴嘴吹氣。基于節(jié)流閥模型，對(duì)實(shí)施噴嘴吹氣后石家莊風(fēng)機(jī)廠內(nèi)部的非定常流場(chǎng)進(jìn)行了數(shù)值模擬。分析了4個(gè)閥門(mén)開(kāi)度下，石家莊風(fēng)機(jī)廠內(nèi)部不同軸向截面的相對(duì)速度矢量圖、靜壓等值線分布和聲功率級(jí)云圖。結(jié)果表明，原始石家莊風(fēng)機(jī)發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速時(shí)流量為4．157 m3／s，噴嘴吹氣后失速發(fā)生時(shí)流量為3．461 m3／s，安全裕度增大11％，擴(kuò)穩(wěn)效果明顯。提出的噴嘴吹氣失速控制方法對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)的安全運(yùn)行具有重要的工程價(jià)值。關(guān)鍵詞：石家莊石家莊風(fēng)機(jī)廠；旋轉(zhuǎn)失速；吹氣；數(shù)值模擬0引言旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象廣泛地存在于旋轉(zhuǎn)葉輪機(jī)械領(lǐng)域，如離心或軸流式石家莊風(fēng)機(jī)、壓縮機(jī)、泵等，是長(zhǎng)期困擾葉輪機(jī)械的研究、設(shè)計(jì)與應(yīng)用的難題之一。
旋轉(zhuǎn)失速發(fā)生后，會(huì)產(chǎn)生額外的氣動(dòng)載荷和氣動(dòng)噪聲，嚴(yán)重時(shí)可能誘發(fā)葉片高應(yīng)力點(diǎn)處的疲勞和斷裂問(wèn)題，且可能導(dǎo)致喘振，引起本體及連接管道的振動(dòng)，造成事故隱患。因此，深入研究旋轉(zhuǎn)失速的控制方法，拓寬其穩(wěn)定工作范圍具有重要的理論意義和工程價(jià)值。失速控制主要分為被動(dòng)控制與主動(dòng)控制方法。失速被動(dòng)控制技術(shù)，其核心思想是確保葉輪機(jī)械的工作點(diǎn)遠(yuǎn)離失速線，避免旋轉(zhuǎn)失速的發(fā)生。應(yīng)用比較廣泛的被動(dòng)控制手段有機(jī)匣處理，在轉(zhuǎn)子葉尖區(qū)吹氣和放氣，加裝可調(diào)進(jìn)口導(dǎo)葉等。主動(dòng)控制技術(shù)的核心思想是根據(jù)反饋系統(tǒng)得到初始擾動(dòng)信號(hào)的相位、大小等參數(shù)，人為附加上反向小幅值擾動(dòng)，使葉輪機(jī)械能夠在原本不可能穩(wěn)定運(yùn)行的工況點(diǎn)正常工作16。7J。Salunkhe提出了基于交叉相關(guān)性技術(shù)的主動(dòng)反饋失速控制策略，并在一臺(tái)存在入口擾流情況下軸流壓氣機(jī)進(jìn)行了驗(yàn)證。
Anthony發(fā)展了一種基于對(duì)稱點(diǎn)模式技術(shù)的軸流石家莊風(fēng)機(jī)失速先兆判定方法，其根據(jù)可視化的聲信號(hào)發(fā)展了旋轉(zhuǎn)失速警告系統(tǒng)。近年來(lái)，出現(xiàn)了一種結(jié)合主動(dòng)與被動(dòng)控制思想的復(fù)合控制技術(shù)，即葉尖噴氣技術(shù)。有別于被動(dòng)吹氣技術(shù)的是，這種葉頂吹氣技術(shù)采用主動(dòng)吹氣，如李繼超等基于前失速先兆捕捉的失穩(wěn)控制途徑，結(jié)合DsP控制器構(gòu)建擴(kuò)穩(wěn)控制方案，在低速軸流壓氣機(jī)上實(shí)施了葉頂噴氣擴(kuò)穩(wěn)控制，結(jié)果顯示只有壓縮機(jī)主流O．05％的噴氣量，可以觸發(fā)系統(tǒng)的非定常響應(yīng)，使失速點(diǎn)流量減小多達(dá)5．8％，與定常噴氣相比具有自適應(yīng)的優(yōu)勢(shì)。童志劇對(duì)軸流壓縮機(jī)內(nèi)葉尖泄漏渦、失速先兆、葉尖微噴氣的非定常關(guān)聯(lián)性進(jìn)行了試驗(yàn)研究。以上研究表明失速主動(dòng)控制技術(shù)方面已經(jīng)取得了大量的成果，但目前旋轉(zhuǎn)失速的控制研究主要集中于軸流式葉輪機(jī)械，由于結(jié)構(gòu)的差異和機(jī)制的不同，對(duì)離心式葉輪機(jī)械的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象進(jìn)行主動(dòng)控制實(shí)施起來(lái)比較困難。作者前期的研究結(jié)果表明蝸舌對(duì)石家莊石家莊風(fēng)機(jī)廠失速先兆的發(fā)生具有重要影響。本文提出了在靠近蝸舌的3個(gè)葉輪流道入口前設(shè)置噴嘴組，在失速先兆發(fā)生前向葉輪內(nèi)部吹氣，研究不同閥門(mén)開(kāi)度下，葉輪內(nèi)部的流場(chǎng)動(dòng)力學(xué)特征和噪聲特性，并分析噴嘴吹氣對(duì)石家莊風(fēng)機(jī)的擴(kuò)穩(wěn)效果。

石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司機(jī)電分公司，負(fù)責(zé)銷售石家莊市風(fēng)機(jī)廠各種風(fēng)機(jī)，包括離心式鍋爐鼓風(fēng)機(jī)、鍋爐引風(fēng)機(jī)、軸流風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)、防腐風(fēng)機(jī)、噴霧降溫風(fēng)機(jī)、屋頂風(fēng)機(jī)和各種風(fēng)機(jī)配件等。負(fù)責(zé)承接各種風(fēng)機(jī)的專業(yè)維修（包括現(xiàn)場(chǎng)維修及現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡）。
    石家莊市風(fēng)機(jī)廠有限責(zé)任公司位于石家莊市西南部石銅路，是全國(guó)風(fēng)機(jī)行業(yè)重點(diǎn)骨干企業(yè)，風(fēng)機(jī)行業(yè)協(xié)會(huì)成員，河北省風(fēng)機(jī)測(cè)試中心。生產(chǎn)離心高、中、低壓風(fēng)機(jī)以及軸流風(fēng)機(jī)、高溫風(fēng)機(jī)、防爆風(fēng)機(jī)，并按用戶要求設(shè)計(jì)制造非標(biāo)風(fēng)機(jī)產(chǎn)品，品種齊全，品質(zhì)優(yōu)良。其產(chǎn)品廣泛應(yīng)用于鍋爐鼓引風(fēng)、礦山通風(fēng)、化工、冶金、制藥、電力、紡織、水泥、隧道、化鐵爐、建筑、輸送物料、污水處理、糧庫(kù)通風(fēng)、溫室大棚、消防排煙等各領(lǐng)域。
    公司技術(shù)力量雄厚，生產(chǎn)工藝先進(jìn)，管理制度嚴(yán)格，并擁有全套的風(fēng)機(jī)性能測(cè)試設(shè)備。其主導(dǎo)產(chǎn)品獲省、部級(jí)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品榮譽(yù)稱號(hào)，其中4-72№6～12#系列段離心通風(fēng)機(jī)榮獲國(guó)家銀獎(jiǎng)，是中國(guó)風(fēng)機(jī)行業(yè)離心風(fēng)機(jī)唯一一塊銀牌。
    公司已取得了ISO9001質(zhì)量體系標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書(shū)、英國(guó)皇家國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證證書(shū)、中國(guó)機(jī)械安全認(rèn)證證書(shū)、國(guó)家礦用產(chǎn)品安全標(biāo)志認(rèn)證證書(shū)，引進(jìn)了日本荏原濱田送風(fēng)機(jī)株式會(huì)公司已取得了ISO9001社具有國(guó)際先進(jìn)水平的NEW3ACE系列風(fēng)機(jī)產(chǎn)品技術(shù)（共4個(gè)系列200多種規(guī)格），該系列風(fēng)機(jī)在2004年第二屆中國(guó)國(guó)際流體機(jī)械展覽會(huì)上榮獲金獎(jiǎng)，同時(shí)榮獲金獎(jiǎng)還有GY4-73系列、4-72系列，使產(chǎn)品能更好地滿足國(guó)內(nèi)外用戶需求。