[发明专利]一种可调扩压器叶片表面载荷的测试方法和测试装置

说明书

本发明提出一种适用于离心压缩机可调扩压器的测试方法和测试装置，通过在扩压器叶片压力面和/或吸力面的前缘、中部和/或尾缘处设置叶片表面测压孔，以及在叶片内部设置与各叶片表面测压孔一一对应连通的第一内部引压通道，并通过在叶片传动轴内设置与各第一内部引压通道一一对应连通的第二内部引压通道，各第二内部引压通道的出气口沿轴向均匀布置在叶片传动轴延长出气部分的轴侧表面上，各第二内部引压通道的出气口形成为与各叶片表面测压孔一一对应的传动轴侧面测压孔，并利用气体管件与多通道压力扫描阀的测压通道连通，即利用自叶片表面到叶片固定/旋转轴侧面的内流压力通道引出叶片表面局部静压力，最终实现叶片表面载荷的测量。

技术领域

本发明属于离心压缩机测试技术领域，涉及一种适用于离心压缩机可调扩压器的测试方法和测试装置，具体涉及一种适用于离心压缩机整机运行环境下动态测量可调扩压器压力面、吸力面表面载荷的测试方法和测试装置，可应用于离心压缩机设计工况和变工况时可调扩压器叶片表面载荷的测试。

背景技术

压缩空气储能技术作为分布式可再生能源应用与未来智能电网、微电网建设领域中的关键技术，为实现大规模新能源“安全可靠、低碳环保、高效经济”的利用提供重要支撑。离心压缩机是压缩空气储能系统的核心部件，承担着将待储蓄电能转换为工质内能及压力势能的任务，其能量转换效率会直接影响到系统整体效率和储能经济性。

而扩压器作为离心压缩机中仅次于离心叶轮的重要部件，其功能主要是将离心叶轮出口的高速气流减速，使动能有效地转化为压力势能。扩压器的基本型式分为无叶扩压器和有叶扩压器(即叶片扩压器)两种，叶片扩压器又可以分为单列叶片扩压器、半高叶片(肋条)扩压器、串列叶片扩压器、分流叶片扩压器、楔形叶片扩压器等多种型式。其中单列叶片扩压器是叶片扩压器中最常用的型式，也是本发明测试装置中可调扩压器的型式，其通过调整来流的气流角度，尽量在合理的范围内提高扩压度。单列叶片扩压器流道较短，设计工况下流动损失较小；但由于叶片的存在，变工况时冲击损失较大；特别当冲角过大时，流道内易发生严重分离，导致失速、喘振现象，稳定运行工况较窄。

由于单列叶片扩压器内部流动是复杂的三维粘性流动，内流损失约占级损失的30％，其气动性能对整机效率、压比和变工况运行等有着重要影响，为了提高其优化设计能力，往往需要大量的试验数据作为分析指导。但目前公开的气动性能试验研究中，大都是简易的静态平面叶栅、环形叶栅的风洞模拟试验，其难以反映离心压缩机真实运行环境下的准确参数；很少有单级或多级的动态试验，关于整机运行环境下的试验研究更是微乎其微，因为动态整机试验研究及其试验台设备费用昂贵，且非稳态的动态测试难度较大，高频数据的有效采集和处理分析较困难。

发明内容

针对现有技术的上述缺点和不足，本发明提出了一种适用于离心压缩机可调扩压器的测试方法和测试装置，尤其是一种适用于压缩空气储能系统离心压缩机整机运行环境下，动态测量可调扩压器压力面、吸力面表面载荷的测试方法和测试装置，其目的旨在克服现有技术所存在的上述缺陷。该测试装置测得的叶片扩压器压力面、吸力面表面载荷试验数据，可有效体现离心压缩机整机运行环境下的真实参数，更能有效指导扩压器的叶片优化设计；通过传动固定部分实现扩压器角度可调，研究叶片扩压器在调节过程中压力面、吸力面表面载荷的变化规律，分析可调扩压器在变工况运行过程中发挥的作用及其机理；另外通过在周向不同位置同时排布多个可调扩压器，还能分析蜗壳周向不对称性对叶片扩压器压力面、吸力面表面载荷分布的影响。

为达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种适用于离心压缩机整机运行环境下测量可调扩压器表面载荷的装置，包括离心压缩机、可调扩压器和压力测量单元，所述可调扩压器在径向上设置在所述离心压缩机叶轮出口的外围，所述可调扩压器包括一环形安装板、多个扩压器叶片和一叶片安装角调节机构，每一所述扩压器叶片均通过设置在其底部的叶片传动轴可转动地设置在所述环形安装板上，且各所述扩压器叶片沿周向均匀布置，其特征在于，

--每一所述扩压器叶片，均包括一叶片进气部分、一传动连接部分和一延长出气部分，其中，