離心壓縮機前置導流裝置技術發展研究

姚松勤， 常 軒， 常 鑫

（1.國家知識產權局專利局專利審查協作江蘇中心， 江蘇 蘇州 215000；2.杭州和利時自動化有限公司， 浙江 杭州 310018）

1 離心壓縮機前置導流裝置技術的概述

離心壓縮機也叫渦輪壓縮機，是壓縮機的一種，結構和操作原理同離心鼓風機相似，能使氣體獲得較高壓強，處理氣體量較大，效率較高，氣體主要沿著徑向流動的透平壓縮機，又稱徑流壓縮機。

大多數離心式壓縮機在實際運行時都是在一定工況范圍內工作，僅在一個工況點運行的情況較少。除提高設計點的效率之外，提高離心式壓縮機的調節性能也是節約能源的有效途徑之一。離心式壓縮機常用的前置導流方式有徑向布置、軸向布置、角度控制以及通過控制方法等[1]。

其中，角度控制具體的如采用可調進口導葉（VIGV）調節是通過改變葉輪進口導葉的安裝角從而改變氣流預旋的調節方法（如圖1 所示）。與變轉速調節相比，這種調節方式雖然效率較低，但在某些方面有自己的特色，如：系統結構相對比較簡單，可以在不停車的條件下進行調節，利用伺服機構還可實現自動化。因此，具有廣闊的應用前景與研究價值[2]。可調進口導葉在20 世紀50 年代初就已經用于風機調節，到80 年代后期，國外對離心式壓縮機可調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。而國內的研究普遍要晚于國外，總體水平與國外尚有一定差距。目前，國內外學者對離心式壓縮機可調進口導葉的研究主要集中在可調進口導葉的調節性能、相關結構參數對導葉性能的影響、可調進口導葉與葉輪非定常相干作用、可調進口導葉的常見故障及處理等方面。

2 前置導流裝置改進方案一（見圖2）

前置導流裝置方案：電動機的輸出主軸裝配有葉輪，其離心式制冷壓縮機的殼體上裝置的步進電機的輸出軸上有偏心輪和在殼體內裝的多個呈錐形的進口調節葉片，靠葉輪出口端的呈內圓環槽的擴壓器外端面與離心式制冷壓縮機的輸出剖位管壁有距離，擴壓器的另一內圓環槽裝置有帶彈簧的導桿，導桿的另一端有螺紋與鎖緊螺母嚙合，導桿的軸心線與偏心輪裝配在同一平面上。

該前置導流裝置方案優點：采用寬度可調節擴壓器，即擴壓器流道寬度隨進口可調導葉角度變化，使進入離心式制冷壓縮機的氣量而變化。如進口可調導葉開度大時，擴壓器寬度大；進口可調導葉開度小時，擴壓器寬度小，使得氣流通道相互匹配，高壓氣流不會倒流，不喘振，使效率提高。步進電機轉動帶動偏心輪和進口可調導葉旋轉，同時偏心輪推動導桿，而帶動擴壓器的移動，使擴壓器寬度得到調整。故在步進電機作用下，使進口可調導葉和可調擴壓器聯動。其結構簡單緊湊，制作安裝方便，機組效率高、節能，有效解決了機組在非常小的進口可調導葉開度下喘振現象等特點。

3 前置導流裝置改進方案二（見圖3）

前置導流裝置方案：壓縮機關聯有修整調節器，通過修整調節器能夠以可變的程度遮蓋壓縮機的壓縮機工作輪的進入橫截面的邊緣側的區段，其中，進入橫截面的邊緣側的區段在修整調節器的釋放位置ST1中相對較少地被遮蓋而在修整調節器的遮蓋位置ST2中相對較廣地被遮蓋；在從發動機的牽引運行轉變至發動機的推動運行時將修整調節器調整到遮蓋位置ST2中，在牽引運行時修整調節器位于釋放位置ST1中。

該前置導流裝置方案優點：當由于從牽引運行轉變到推動運行中的轉變可實現已被壓縮的新鮮氣體從壓縮機的高壓側至低壓側的邊緣側回流時，主動地將內燃機的修整調節器調節到遮蓋位置；然后相對廣地遮蓋壓縮機工作輪的進入橫截面的邊緣側的區段的修整調節器防止或者干擾這樣的回流或其到新鮮氣體線路的置于修整調節器上游的區段中的進一步擴散，由此可防止會導致卸載吼叫的振動激勵或者減小其卸載導致的振動。