專利名稱：一種pcl壓縮機模型級及其設計方法
技術領域：
本發(fā)明屬于離心式壓縮機用高效模型級，具體地說是一種PCL壓縮機模型級及其設計方法，適用于長輸管線裝置用PCL壓縮機產(chǎn)品的?；O計。
背景技術：
在離心壓縮機的開發(fā)過程中，模型級的設計非常關鍵，新產(chǎn)品的研發(fā)依賴于與之相對應的模型級。我國西部的天然氣資源十分豐富，把西部的天然氣資源輸送到中、東部的“西氣東輸”工程是一項關系到我國現(xiàn)代化民生的重大工程，需要在數(shù)千公里上建近百個加壓站才能實現(xiàn)。加壓站的核心設備就是管線壓縮機(PCL壓縮機)。數(shù)百臺壓縮機的能耗相當巨大，所以盡可能地提高管線壓縮機效率，對節(jié)省能耗具有十分重大意義。由于機組效率、變頻電機、燃氣輪機機組成套設計能力等多方面原因，西氣東輸一期工程中的壓縮機主要依賴進口，不但價格昂貴，而且依賴國外必然帶來經(jīng)濟安全性等重大問題。管線壓縮機國產(chǎn)化的首要問題是提高壓縮機組效率，因此研發(fā)高效率的管線壓縮機專用三元流模型級意義非常重大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于長輸管線裝置中PCL壓縮機產(chǎn)品設計的模型級及其設計方法，使上述壓縮機產(chǎn)品機組效率得以顯著提高，減少機組的功耗。本發(fā)明的目的是通過以下技術方案來實現(xiàn)的

—種PCL壓縮機模型級，所述模型級位于壓縮機內(nèi)，包括葉輪、無葉擴壓器、彎道及回流器，其中葉輪位于模型級的入口位置，在葉輪的出口設有無葉擴壓器，所述回流器位于模型級的出口位置，無葉擴壓器與回流器之間通過彎道相連通；所述模型級的機器馬赫數(shù)Mu2 = 0. 35 0. 45，流量系數(shù)O1 = 0. 03 0. 12，能頭系數(shù)t = () 3 0. 8，多變效率rLpoi = 0. 87 0. 88。所述機器馬赫數(shù)Mu2的計算公式如下
', U1 Ti nD，ul- a-叫 ZKRTm，其中U2-葉輪外徑處的線速度；a-葉輪外徑處的音速；n-葉輪轉速；D2-葉輪出口直徑；Z-壓縮性系數(shù)；K-絕熱指數(shù)；R-氣體常數(shù)；Tin-葉輪入口溫度。
所述流量系數(shù)O1的計算公式如下
權利要求
1.一種PCL壓縮機模型級，其特征在于所述模型級位于壓縮機內(nèi)，包括葉輪(I)、無葉擴壓器(2)、彎道(3)及回流器(4)，其中葉輪(I)位于模型級的入口位置，在葉輪(I)的出口設有無葉擴壓器(2)，所述回流器(4)位于模型級的出口位置，無葉擴壓器(2)與回流器(4)之間通過彎道(3)相連通；所述模型級的機器馬赫數(shù)Mu2 = O. 35 O. 45，流量系數(shù)O1=O. 03 O. 12，能頭系數(shù) τ = O. 3 O. 8，多變效率 ηρ()1 = O. 87 O. 88。
2.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述機器馬赫數(shù)Mu2的計算公式如下
3.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述流量系數(shù)O1的計算公式如下
4.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述多變效率Hpt5l的計算公式如下
5.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述能頭系數(shù)τ的計算公式如下
6.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述模型級具有以下設計參數(shù) (1)葉輪直徑D2= 500mm ； (2)流量系數(shù)O1= O. 085 ；(3)葉輪轉速η = 590 Irpm ； (4)入口條件葉輪入口壓力Pin=1. OKg/cm2，葉輪入口溫度Tin = 293。K ； (5)機器馬赫數(shù)Mu= O. 45 ； (6)能頭系數(shù)τ= O. 5 ； (7)多變效率ηρο1 = 0.883。
7.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述葉輪⑴為閉式的三元流動葉輪，三元流動葉輪的設計參數(shù)如下 葉輪出口直徑D2 = 500mm，葉片數(shù)Z = 15，葉輪相對出口寬度} =0·072(5，b2為葉輪出口寬度，葉輪葉片出口安裝角42°。
8.按照權利要求1所述的PCL壓縮機模型級，其特征在于所述無葉擴壓器(2)的設計參數(shù)如下 入口相對位置f =1·092，出口相對位置# =1·64·;其中，D2為葉輪出口直徑，D3為無葉擴壓器入口直徑，D4為無葉擴壓器出口直徑。
9.一種按照權利要求1所述PCL壓縮機模型級的設計方法，其特征在于具體設計過程如下 (1)按照相似?；碚撨M行離心壓縮機的?；O計；(2)進行?；O計時，機器馬赫數(shù)應控制在Mu2= O. 4 O. 5，即應在試驗范圍之內(nèi)； (3)機器馬赫數(shù)Mu2的定義 λ/f _ _ TinD2 , u2~ a ~ 60^ZKRTm，”中 U2-葉輪外徑處的線速度； a-葉輪入口處的音速； η-葉輪轉速； D2-葉輪出口直徑； Z-壓縮性系數(shù)； K-絕熱指數(shù)； R-氣體常數(shù)； Tin-葉輪入口溫度； (4)流量系數(shù)O1的定義 Φ ! =^4xQm 2 苴中 I 3600XKD22U2 具甲Qin-葉輪入口容積流量； D2-葉輪出口直徑； U2-葉輪外徑處的線速度； (5)多變效率Hpt5l和能頭系數(shù)τ的定義
10.按照權利要求9所述的PCL壓縮機模型級的設計方法，其特征在于試驗馬赫數(shù)包括Mu2 = O. 35,0. 4,0. 45，對于馬赫數(shù)在O. 35 ≤ Mu2 ≤ O. 45范圍內(nèi)，但不是上述三個馬赫數(shù)之一的情況，采用向內(nèi)插值計算。
全文摘要
本發(fā)明屬于離心式壓縮機用高效模型級，具體地說是一種PCL壓縮機模型級及其設計方法，適用于長輸管線裝置用PCL壓縮機產(chǎn)品的?；O計。該模型級包括葉輪、無葉擴壓器、彎道和回流器，葉輪位于模型級的入口位置，在葉輪的出口設有無葉擴壓器，所述回流器位于模型級的出口位置，無葉擴壓器與回流器之間通過彎道相連通；該模型級的機器馬赫數(shù)Mu2＝0.45，流量系數(shù)Φ1＝0.085，能頭系數(shù)τ＝0.52，多變效率ηpol＝0.87～0.88的模型級。采用本發(fā)明的高效率模型級，使PCL離心壓縮機具有較高的運行效率和工況范圍。
文檔編號F04D29/28GK103047176SQ20111031491
公開日2013年4月17日 申請日期2011年10月17日 優(yōu)先權日2011年10月17日
發(fā)明者王學軍, 孫玉瑩, 劉長勝, 李云, 張鵬剛 申請人:沈陽透平機械股份有限公司