阅读说明：本技术 适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法 (Adjustable camber reflux device suitable for multistage centrifugal compressor and control method thereof ) 是由 梁奇 陈海生 左志涛 张雪辉 侯虎灿 郭文宾 于 2020-03-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法,适用于压缩空气储能系统多级离心式压缩机领域,其中的变弯度回流器叶片包括独立可调的前缘调节段和固定的尾缘固定段。变弯度回流器通过一套独立的回流器叶片调节结构,可以改变前缘调节段的进口安装角度。本发明的主要优点是,回流器在多级离心式压缩机变工况时可以更好地适应上游流动状况,叶片通过调整进口安装角减小了进口冲击损失,改善了回流器内部流场状况,提升了压缩机工作性能,进而提升了储能系统整体性能。(The invention discloses an adjustable camber backflow device suitable for a multistage centrifugal compressor and a control method thereof, which are suitable for the field of multistage centrifugal compressors of compressed air energy storage systems. The variable camber return device can change the inlet installation angle of the front edge adjusting section through a set of independent return device blade adjusting structure. The invention has the main advantages that the reflux device can better adapt to the upstream flow condition when the multistage centrifugal compressor is in variable working conditions, the blades reduce the inlet impact loss by adjusting the inlet installation angle, improve the internal flow field condition of the reflux device, improve the working performance of the compressor and further improve the overall performance of the energy storage system.)

适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法

技术领域

本发明属于压缩空气储能技术领域，涉及多级离心压缩机的回流器，具体涉及一种适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法。

背景技术

大规模压缩空气储能技术具有不受地理条件限制、储能效率高、对环境友好和可回收废热余热等优点，在电网削峰填谷、可再生能源并网及分布式能源系统中具有重要价值，被认为是最具发展潜力的大规模物理储能技术之一。结合压缩空气储能技术的特点，系统所用压缩机通常选用多级离心式压缩机。回流器是多级离心式压缩机主要部件之一，其性能对整机的效率、压比和运行工况范围等有重要影响。

目前多级离心式压缩机常用的回流器结构是由隔板和导流叶片组成，其导流叶片通常和气缸铸成一体或分开制造后用螺栓连接，使得导流叶片进口安装角固定。而回流器叶片进口安装角关系到回流器进口冲击损失和叶面上边界层的流动状况，在设计工况下往往性能较好，但在非设计工况下的性能较差。且在小流量工况下，过大的进口安装角使回流器叶片上的失速、旋涡脱落等流动现象提前发生，导致回流器内压力的强烈波动而触发压缩机的喘振，流量调节范围变窄。

发明内容

针对现有技术中存在的上述缺点和不足，本发明的目的在于提供一种适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法，通过将回流器叶片设置成前缘调节段和尾缘固定段，并通过设置前缘调节结构，以改变各前缘调节段的进口安装角度，可更好地适应上游流动状况，提高整机性能；通过将尾缘固定段的叶片数目设置为大于前缘调节段叶片数目，能够有效提升下一级压缩机进口流场品质。通过上述结构设置，本发明的适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法，可减小现有结构存在的流动损失，改善回流器内部流场状况，提高多级离心压缩机的性能。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案为：

一种适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器，包括一回流器叶片调节机构、一压缩机隔板以及沿周向均匀布置在所述压缩机隔板前侧的多个回流器叶片，所述压缩机隔板的后侧沿周向均匀布置有多个扩压器叶片，其特征在于，

所述回流器叶片包括沿周向均匀布置在所述压缩机隔板前侧的多个可转动的前缘调节段和多个固定设置的尾缘固定段，所述前缘调节段在径向上布置在所述尾缘固定段的外围，所述尾缘固定段的数量不少于所述前缘调节段，每一所述前缘调节段的后端可转动地与一所述尾缘固定段的前端拼接在一起，且所述前缘调节段的前端形成为所述回流器叶片的前缘，所述尾缘固定段的后端形成为所述回流器叶片的尾缘，所述前缘调节段与尾缘固定段的压力面共同形成为所述回流器叶片的压力面，所述前缘调节段与尾缘固定段的吸力面共同形成为所述回流器叶片的吸力面；

每一所述前缘调节段的后端底壁上均固定设置一传动拉杆，各所述传动拉杆穿过所述压缩机隔板及与所述前缘调节段对应的扩压器叶片的尾缘后与所述回流器叶片调节机构传动连接，所述回流器叶片调节机构通过带动所述传动拉杆旋转调节各所述前缘调节段的进口安装角。

优选地，所述尾缘固定段的叶片数目是前缘调节段叶片数目的N倍(N大于1，N值可以为1、2…)，能够有效提升下一级压缩机进口流场品质。

优选地，各所述前缘调节段沿周向均匀分布在压缩机弯道的出口周围。

优选地，所述回流器叶片调节结构包括一环形固定盘和一设置在所述环形固定盘外周的环形转动盘，所述环形转动盘的外缘上至少设置一转动致动器且其端面上固定设置多个沿周向布置的转动拉板，所述环形固定盘的端面上转动连接多个沿周向布置的传动拉板，所述转动拉板与传动拉板一一传动连接，各所述前缘调节段的传动拉杆与所述环形固定盘端面上的传动拉板的末端一一连接，所述转动致动器带动所述环形转动盘转动继而通过所述转动拉板带动所述传动拉板的末端转动，继而带动各所述前缘调节段的传动拉杆转动，使得各所述前缘调节段的进口安装角发生改变。

进一步地，所述转动致动器为设置在所述环形转动盘外缘上的执行器拉杆，所述执行器拉杆由电动或气动执行器驱动。

进一步地，当压缩机工作流量小于设计流量时，通过所述回流器叶片调节结构中的转动致动器带动所述环形转动盘转动，继而通过所述转动拉板和传动拉板带动各所述前缘调节段的传动拉杆转动以减小各所述前缘调节段的进口安装角，使各所述回流器叶片的前缘适应多级压缩机弯道出口来流。

进一步地，当压缩机工作流量大于设计流量时，通过所述回流器叶片调节结构中的转动致动器带动所述环形转动盘转动，继而通过所述转动拉板和传动拉板带动各所述前缘调节段的传动拉杆转动以增大各所述前缘调节段的进口安装角，使各所述回流器叶片的前缘适应多级压缩机弯道出口来流。

本发明的另一个技术目的是提供一种上述适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器的控制方法，其特征在于，

当压缩机工作流量不等于设计流量时，通过所述回流器叶片调节机构调节各所述前缘调节段的进口安装角，使各所述回流器叶片的前缘适应多级压缩机弯道出口来流，从而减小冲击损失，改善流场。

优选地，当压缩机工作流量小于设计流量时，通过所述回流器叶片调节机构减小各所述前缘调节段的进口安装角，使各所述回流器叶片的前缘适应多级压缩机弯道出口来流，从而减小冲击损失，改善流场。

优选地，当压缩机工作流量大于设计流量时，通过所述回流器叶片调节机构增大各所述前缘调节段的进口安装角，使各所述回流器叶片的前缘适应多级压缩机弯道出口来流，从而减小冲击损失，改善流场。

同现有技术相比，本发明的适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器及其控制方法具有如下优点：(1)本发明提出的可调变弯度回流器叶片包括独立可调的前缘调节段和固定设置的尾缘固定段。(2)本发明提出的可调变弯度回流器，通过一套独立的汇流器调节结构，可以改变前缘调节段的进口安装角度，更好地适应上游流动状况，提高整机性能。(3)本发明提出的可调变弯度回流器，尾缘固定段的叶片数目可以大于前缘调节段叶片数目，能够有效提升下一级压缩机进口流场品质。

附图说明

图1为本发明适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器结构示意图；

图2为本发明的可调变弯度回流器的正视图；

图3为本发明中回流器叶片的结构示意图；

图4为本发明的可调变弯度回流器在小流量时回流器叶片的结构图；

图5为本发明的可调变弯度回流器在大流量时回流器叶片的结构图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下参照附图并举实施例，对本发明进一步详细说明。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-执行器、2-转动致动器、3-固定盘、4-传动拉板、5-转动拉板、6-转动盘、7-传动连杆、8-扩压器叶片、9-压缩机叶轮、10-前缘调节段、11-尾缘固定段、101-盖帽、102-轴承、103-定距套、104-O型圈、105-外套、106-O型圈、107-四氟套、108-压缩机隔板。

参照图1、2，本发明提出的适用于多级离心压缩机的可调变弯度回流器，包括回流器叶片调节机构、压缩机隔板108以及沿周向均匀布置在压缩机隔板108前侧上的多个回流器叶片，所有回流器叶片呈环形均匀分布在多级压缩机弯道的出口周围。回流器叶片由前缘调节段10和尾缘固定段11组成，前缘调节段10转动设置在压缩机隔板108上，尾缘固定段11固定设置在压缩机隔板108上，前缘调节段10和尾缘固定段11间在径向上存在一定间隙。前缘调节段10的前端形成为回流器叶片的前缘，尾缘固定段11的后端形成为回流器叶片的尾缘，前缘调节段10与尾缘固定段11的压力面共同形成为回流器叶片的压力面，前缘调节段10与尾缘固定段11的吸力面共同形成为回流器叶片的吸力面。前缘调节段10的后端底壁上固定设置一传动拉杆7，传动拉杆7穿过压缩机隔板108、扩压器叶片8的尾缘后，与回流器叶片调节机构转动连接，回流器叶片调节机构可带动所述传动拉杆7旋转，继而调节各前缘调节段10的进口安装角。

参照图1～3，回流器叶片调节机构为回流器叶片前缘调节结构，包括一环形固定盘3和一设置在环形固定盘3外周的环形转动盘6，环形转动盘6的外缘上至少设置一转动致动器2且其底面上固定设置多个沿周向布置的转动拉板5，环形固定盘3的底面上转动连接多个沿周向布置的传动拉板4，转动拉板5与传动拉板4一一传动连接，转动拉板4与传动连杆7通过销连接，中间装有轴承102，两连杆之间可以相对转动。各前缘调节段10的传动拉杆7穿过环形固定盘3的顶面与设置在底面的传动拉板4的末端销接，转动致动器2带动环形转动盘6转动继而通过转动拉板5带动传动拉板4的末端转动，继而带动各前缘调节段10的传动拉杆7转动，使得各前缘调节段10的进口安装角发生改变。

如图4所示，当压缩机工作流量小于设计流量时，弯道出口气流角变小，气流冲击回流器叶片压力面，形成正冲角，吸力面易发生流动分离，首先通过回流器叶片调节结构中的转动致动器2带动环形转动盘6转动，继而通过转动拉板5和传动拉板4带动各前缘调节段10的传动拉杆7转动，使前缘调节段10的进口安装角减小，使得回流器叶片的前缘适应弯道出口来流，减小了冲击损失，改善了流场。

如图5所示，当压缩机工作流量大于设计流量时，弯道出口气流角变大，气流冲击回流器叶片吸力面，形成负冲角，压力面易发生流动分离，通过回流器叶片调节结构中的转动致动器2带动环形转动盘6转动，继而通过转动拉板5和传动拉板4带动各前缘调节段10的传动拉杆7转动，使前缘调节段10的进口安装角增大，使得回流器叶片的前缘适应弯道出口来流，减小了冲击损失，改善了流场。

以上所述仅为本发明的优选实施例，驱动机构除了连杆机构还可以是齿轮机构等形式，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。