CN106321517B - 离心压缩机吸气室结构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及离心压缩机领域，具体地说是一种设有固定叶片组件的离心压缩机吸气室结构，吸气室本体内部为变截面，在所述吸气室本体下端设有导流板，吸气室本体内设有固定叶片组件，且固定叶片组件上设有多个叶片，气体经导流板进入变截面的吸气室本体中，然后经固定叶片组件进入吸气室本体内折弯的流道中；所述固定叶片组件设有底盘，每个叶片均沿底盘径向设置且相邻叶片间的夹角相等；所述叶片包括A型叶片、B型叶片和C型叶片，两个A型叶片沿着底盘的径向设置于底盘两侧，每个A型叶片的两侧分别设有一个B型叶片，位于A型叶片同侧的两个B型叶片之间均布有多个C型叶片。本发明有效提高压缩机第一段出口处的效率且气流角均匀性更好。

Description

离心压缩机吸气室结构
技术领域
本发明涉及离心压缩机领域，具体地说是一种设有固定叶片组件的离心压缩机吸气室结构。
背景技术
对于丙烷脱氢装置中使用的丙烯热泵离心压缩机组来说，该压缩机组分为两段，工艺流程要求丙烯经过第一段压缩机时抽出83％的丙烯，剩余17％的丙烯进入第二段压缩机继续压缩，这样就要求离心压缩机的第一段具有较高的流量系数和较高的段效率，但该离心压缩机的特点是第一段入口流量巨大且第一段只设有一级叶轮，第二段的入口流量和第一段入口流量相差很大，如何进一步提高第一段出口处的效率已成为实际生产中的一个难题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种设有固定叶片组件的离心压缩机吸气室结构，有效提高压缩机第一段出口处的效率且气流角均匀性更好。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
一种离心压缩机吸气室结构，吸气室本体内部为变截面，在所述吸气室本体下端设有多个导流板，所述吸气室本体内设有固定叶片组件，且所述固定叶片组件上设有多个导流用的叶片，气体经导流板进入变截面的吸气室本体中，然后经所述固定叶片组件进入吸气室本体内折弯的流道中。
所述吸气室本体的顶端向内凹陷,使所述吸气室本体的横截面面积沿压缩机转动轴的轴向不断变化。
所述固定叶片组件设有底盘，叶片垂直于所述底盘设置，所述底盘安装在所述吸气室本体远离压缩机第一段叶轮的机壳侧壁上。
所述底盘为包括两个半圆部分的分体式结构，底盘的两个半圆部分合在一起时通过销定位连接。
所述底盘的每个半圆部分上，在每两个叶片之间均设有安装孔。
沿垂直于所述底盘的方向看去，每个叶片均沿底盘径向设置，任意相邻两个叶片之间的角度均相等。
所述叶片包括A型叶片、B型叶片和C型叶片，两个A型叶片沿着底盘的径向设置于底盘两侧，每个A型叶片的两侧分别设有一个B型叶片，在位于A型叶片同一侧的两个B型叶片之间均布有多个C型叶片。
所述A型叶片的横截面为直线型，所述B型叶片和C型叶片的横截面均为一端折弯的直线型，每个B型叶片和C型叶片的直线部均沿底盘的径向设置，每个B型叶片和C型叶片的折弯端部均设置于底盘边缘，且位于A型叶片任一侧的B型叶片和C型叶片的折弯端部顺时针折弯，位于A型叶片另一侧的B型叶片和C型叶片的折弯端部逆时针折弯。
所述B型叶片和C型叶片的横截面总长度L和横截面折弯端部的半径均相等，B型叶片的直线部长度S大于C型叶片的直线部长度S。
所述底盘与所述机壳侧壁间为止口配合。
本发明的优点与积极效果为：
1、本发明的吸气室本体为变截面，在吸气室本体下端设有导流板，在吸气室本体内设有固定叶片组件，气体先经导流板进入变截面的吸气室本体，然后通过固定叶片组件进一步整流并经折弯的流道进入压缩机第一段的叶轮中，整个过程的功率损失大大减小，装置效率显著提高。
2、本发明的固定叶片组件上设有A型叶片、B型叶片和C型叶片，与吸气室本体相配合使得效率提高同时气流角均匀性更好。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，
图2为图1中A-A剖视图，
图3为图1中固定叶片组件的结构示意图，
图4为图3中C-C剖视图，
图5A为图3中A型叶片的结构示意图，
图5B为图3中B型叶片的结构示意图，
图5C为图3中C型叶片的结构示意图，
图6为本发明的使用状态示意图，
图7A为CFD软件生成的现有技术吸气室的气流角分布示意图一，
图7B为CFD软件生成的本发明的气流角分布示意图一，
图7C为CFD软件生成的现有技术吸气室的气流角分布示意图二，
图7D为CFD软件生成的本发明的气流角分布示意图二。
其中，1为固定叶片组件，2为吸气室本体，3为底盘，4为A型叶片，5为B型叶片，6为C型叶片，7为安装孔，8为机壳侧壁，9为压缩机第二段，10为压缩机第一段，11为销，12为流道，13为导流板，14为顶端，15为压缩机转动轴。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1～2所示，本发明的吸气室本体2为变截面结构，其中所述吸气室本体2的顶端14向内凹陷，从而使所述吸气室本体2的横截面面积沿压缩机转动轴15的轴向不断变化，在吸气室本体2下端设有多个导流板13，气体由相邻的导流板13之间流过，使所述导流板13起到导流作用，同时所述导流板13也起到加强筋的作用，吸气室本体2内设有固定叶片组件1，气体经过导流板13后进一步通过所述固定叶片组件1整流引导并经吸气室本体2内折弯的流道12进入到压缩机第一段10的叶轮中，如图3～4所示，所述固定叶片组件1包括底盘3和设置于该底盘3上的用于引导气流的多个叶片，其中底盘3为包括两个半圆部分的分体式结构，底盘3的两个半圆部分合在一起构成完整圆形且两个半圆部分合在一起时通过销11实现定位连接，所述底盘3的每个半圆部分上，在每两个叶片之间均沿底盘3径向设有两个安装孔7，如图1所示，所述固定叶片组件1的底盘3通过螺栓固装在吸气室本体2远离压缩机第一段10叶轮的机壳侧壁8上，且底盘3与该机壳侧壁8间为止口配合。
如图3所示，固定叶片组件1上的叶片均垂直于底盘3设置，且沿垂直于底盘3的方向看去，每个叶片均沿底盘3径向设置，任意相邻两个叶片之间的角度均相等。所述叶片包括A型叶片4、B型叶片5和C型叶片6，其中如图5A所示，所述A型叶片4的横截面为直线型，两个A型叶片4沿着底盘3的径向设置于底盘3两侧，即两个A型叶片4的连线经过底盘3中心，在每个A型叶片4的两侧分别设有一个B型叶片5，在位于A型叶片4同一侧的两个B型叶片5之间均布有多个C型叶片6，如图5B～5C所示，所述B型叶片5和C型叶片6的横截面均为一端折弯的直线型，沿垂直于底盘3的方向看去，每个B型叶片5和C型叶片6的直线部均沿底盘3的径向设置，每个B型叶片5和C型叶片6的折弯端部均设置于底盘3边缘，且位于A型叶片4任一侧的B型叶片5和C型叶片6的折弯端部顺时针折弯，位于A型叶片4另一侧的B型叶片5和C型叶片6的折弯端部逆时针折弯。如图5B～5C所示，B型叶片5和C型叶片6的横截面总长度L和横截面折弯端部的半径均相等，B型叶片5和C型叶片6的区别在于：B型叶片5的直线部长度S大于C型叶片6的直线部长度S,本实施例中，B型叶片5和C型叶片6的横截面总长度L为332mm,折弯端部的半径为160mm，B型叶片5的直线部长度S比C型叶片6长33.5mm。
通过CFD软件进行计算分析，本发明的多变效率比现有技术提高2％，具体计算边界条件如下：
a、CFD软件为FineTubo87-3；
b、流量系数φ＝0.168，马赫数Mu＝0.98；
c、定常计算，吸气室、叶轮和无叶扩压器采用全通道；多重网格加速收敛；
d、湍流模型S-A；
e、入口边界条件：总压力(99100Pa)总温(293K)、径向进气；
f、出口边界条件：质量流量(46.2218kg/s)；
g、忽略所有轮阻损失以及密封的影响；
h、固壁绝热无滑移；
i、叶轮直径D2＝945mm；
j、转速6796rpm；
k、介质：理想空气。
另外通过CFD软件进行计算分析，在叶轮入口前进行截图，其相应的气流角的分布情况如图7A～7D所示，其中图7A为现有技术的吸气室结构在-20deg到20deg的区间的气流角分布情况，图7B为本发明在-20deg到20deg的区间的气流角分布情况；图7C为现有技术的吸气室结构在-10deg到10deg的区间的气流角分布情况，图7D为本发明在-10deg到10deg的区间的气流角分布情况，通过上述对比可知，本发明的气流角均匀性优于现有技术。所述CFD软件为本领域公知技术。
本发明的工作原理为：
如图6所示，丙烯热泵离心压缩机组分为两段，包括压缩机第一段10和压缩机第二段9，吸气室本体2设置于压缩机第一段10，所述吸气室本体2为变截面结构，在吸气室本体2下端设有导流板13，在吸气室本体内设有固定叶片组件1，气体先经导流板13导流进入变截面的吸气室本体2中，然后通过固定叶片组件1进一步整流并经折弯的流道12进入压缩机第一段10的叶轮中，其中所述固定叶片组件1上设有A型叶片4、B型叶片5和C型叶片6，本发明在导流板13、变截面的吸气室本体2以及固定叶片组件1的共同作用下，有效保证了压缩机第一段10的高效性，多变效率比现有技术提高2％，且气流角均匀性更好。

Claims (6)

1.一种离心压缩机吸气室结构，其特征在于：吸气室本体(2)内部为变截面，在所述吸气室本体(2)下端设有多个导流板(13)，所述吸气室本体(2)内设有固定叶片组件(1)，且所述固定叶片组件(1)上设有多个导流用的叶片，气体经导流板(13)进入变截面的吸气室本体(2)中，然后经所述固定叶片组件(1)进入吸气室本体(2)内折弯的流道(12)中；
所述固定叶片组件(1)设有底盘(3)，叶片垂直于所述底盘(3)设置，所述底盘(3)安装在所述吸气室本体(2)远离压缩机第一段(10)叶轮的机壳侧壁(8)上；
所述叶片包括A型叶片(4)、B型叶片(5)和C型叶片(6)，两个A型叶片(4)沿着底盘(3)的径向设置于底盘(3)两侧，每个A型叶片(4)的两侧分别设有一个B型叶片(5)，在位于A型叶片(4)同一侧的两个B型叶片(5)之间均布有多个C型叶片(6)；
所述A型叶片(4)的横截面为直线型，所述B型叶片(5)和C型叶片(6)的横截面均为一端折弯的直线型，每个B型叶片(5)和C型叶片(6)的直线部均沿底盘(3)的径向设置，每个B型叶片(5)和C型叶片(6)的折弯端部均设置于底盘(3)边缘，且位于A型叶片(4)任一侧的B型叶片(5)和C型叶片(6)的折弯端部顺时针折弯，位于A型叶片(4)另一侧的B型叶片(5)和C型叶片(6)的折弯端部逆时针折弯；
所述B型叶片(5)和C型叶片(6)的横截面总长度L和横截面折弯端部的半径均相等，B型叶片(5)的直线部长度S大于C型叶片(6)的直线部长度S。
2.根据权利要求1所述的离心压缩机吸气室结构，其特征在于：所述吸气室本体(2)的顶端(14)向内凹陷,使所述吸气室本体(2)的横截面面积沿压缩机转动轴(15)的轴向不断变化。
3.根据权利要求1所述的离心压缩机吸气室结构，其特征在于：所述底盘(3)为包括两个半圆部分的分体式结构，底盘(3)的两个半圆部分合在一起时通过销(11)定位连接。
4.根据权利要求3所述的离心压缩机吸气室结构，其特征在于：所述底盘(3)的每个半圆部分上，在每两个叶片之间均设有安装孔(7)。
5.根据权利要求1所述的离心压缩机吸气室结构，其特征在于：沿垂直于所述底盘(3)的方向看去，每个叶片均沿底盘(3)径向设置，任意相邻两个叶片之间的角度均相等。
6.根据权利要求1所述的离心压缩机吸气室结构，其特征在于：所述底盘(3)与所述机壳侧壁(8)间为止口配合。
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