喘振频域特性的实验研究_曹巨江
磁悬浮离心式压缩机喘振控制方法研究
磁悬浮离心式压缩机喘振控制方法研究王银艳【摘要】喘振是磁悬浮离心式压缩机极常见的故障之一,而且危害极大.分析了磁悬浮离心式压缩机产生喘振的机理、原因,提出了如何在空调负荷降低时预防磁悬浮离心式压缩机的喘振,提高其运行可靠性及效率.【期刊名称】《机电工程技术》【年(卷),期】2019(048)006【总页数】3页(P97-99)【关键词】磁悬浮离心式压缩机;喘振;流量;背压【作者】王银艳【作者单位】广州番禺速能冷暖设备有限公司,广东广州 511480【正文语种】中文【中图分类】TB6520 引言磁悬浮离心式制冷机组使用了代表21世纪高效制冷压缩机最高水平的无油磁悬浮离心式压缩机。
这是一种完全不需要使用润滑油的压缩机，航天级尖端技术的电磁轴承被用来取代传统压缩机中的机械轴承。
永磁体电动机转子与驱动轴，以及离心叶轮都被电磁轴承的磁力场托起，处于没有直接接触的悬浮状态，因此消除了机械摩擦，以及所产生的效率损失、震动和噪声。
制冷系统中没有了润滑油，因此省去了油泵、供油系统，同时也避免了润滑油随制冷剂进入换热器后，引起换热器的换热效率损失。
磁悬浮离心式制冷机组采用变频调速和IGV进口导叶来调节机组的制冷量，具有非常大的制冷量调节范围，一般磁悬浮离心式制冷机组可以在10%～100%的范围内实现无级调节。
然而当制冷剂的压力、流量、温度发生变化时，磁悬浮离心式压缩机极易发生喘振。
特别在机组制冷负荷较低时，喘振现象十分常见。
喘振尤其会导致磁轴承故障，降低磁悬浮离心式制冷机组的可靠性。
分析磁悬浮离心式压缩机喘振的机理和预防喘振的产生，具有十分重要的意义。
1 磁悬浮离心式压缩机的工作原理磁悬浮离心式压缩机采用磁性轴承，运转时受磁力的作用，永磁体驱动轴与磁轴承无接触转动，机械传递效率为100%，采用双级铸铝叶轮直接嵌于永磁体电机驱动轴上，减小了由于齿轮传动产生的能量损失，永磁体电机轴同时起到旋转轴和电子定子的作用。
压缩机的电机为直流同步永磁电机，由PWM(脉冲宽度调制)电压供电，可以实现连续变速运行；压缩机的一级叶轮进气口装有导流叶片，入口导流片（也称为IGV）内置在压缩机一级叶轮进气口中，是一个变角度导流装置，同时起到节流作用和预旋作用。
压缩机控制系统中喘振线的计算方法
压缩机控制系统中喘振线的计算方法彭波;王雨辰【摘要】The performance curves of cracking gas compressor were introduced and the parameter specification of surge lines was presented.Through taking a length of anti-surge line as an example, the method of calculat-ing surge lines was discussed and any matter occurred in the calculation process was corrected to obtain better control effect .The operation point far from the surge lines can enhance operating performance of the compres-sor unit.%介绍裂解气压缩机组的性能曲线,给出喘振线的参数说明.以裂解气压缩机一段防喘振为例探讨了喘振线的计算方法,并对计算过程中存在的问题进行了修正.修正后控制效果更佳,操作点更加远离了喘振线,提高了压缩机组的运行性能.【期刊名称】《化工自动化及仪表》【年(卷),期】2017(044)010【总页数】4页(P977-980)【关键词】裂解气压缩机;性能曲线;喘振线计算;算法修正【作者】彭波;王雨辰【作者单位】深圳市安必信科技有限公司;深圳市安必信科技有限公司【正文语种】中文【中图分类】TH45离心式压缩机在石化行业的应用非常广泛，如乙烯装置的裂解气压缩机、乙烯压缩机和丙烯压缩机都使用的是该类型压缩机。
三大机组的原控制系统是继电器逻辑、CCC防喘振控制、505调速、3300轴系检测系统和EAS系统。
磁悬浮流体机械喘振控制研究
第 36 卷第 2 期2023 年4 月振 动 工 程 学 报Journal of Vibration EngineeringVol. 36 No. 2Apr. 2023磁悬浮流体机械喘振控制研究关旭东1，周瑾2，金超武2，徐园平2，唐茂3，崔恒斌2（1.常州大学机械与轨道交通学院机械电子工程系，江苏常州 213164； 2.南京航空航天大学机电学院设计工程系，江苏南京 210016； 3.中船重工（重庆）西南装备研究院有限公司，重庆 401123）摘要: 针对磁悬浮流体机械喘振问题，依据流体机械系统喘振状态时质量流量和压升的波动，采用基于质量流量的喘振控制策略。
具体来说，利用喘振控制器求出叶轮轴向调节间隙值，并作为悬浮位置参考信号输入至轴向磁悬浮轴承闭环控制系统中，从而在轴向磁悬浮轴承系统作动下改变磁悬浮流体机械转子轴向位置，即改变叶轮叶尖间隙，以实现喘振的主动控制。
仿真结果表明，当施加喘振控制时，可以扩展流体机械的稳定运行范围，由未控制下的15.5%节流阀开度扩展至喘振控制下的14%。
通过模拟激振的方式辨识了喘振频率，并研究了PID控制器中控制参数对喘振控制性能的影响规律。
关键词: 喘振控制；磁悬浮流体机械；磁悬浮轴承；质量流量中图分类号: TB535；TH452 文献标志码: A 文章编号: 1004-4523（2023）02-0554-11DOI：10.16385/ki.issn.1004-4523.2023.02.027引言当流量减少至临界稳定状态时，透平式流体机械会发生一种低频、大幅度的振动，该现象称为喘振［1］。
磁悬浮流体机械也会发生喘振，能在极短的时间内损害流体机械，严重危害设备的正常运行。
目前，针对喘振的解决办法大体包括喘振避免［2］和喘振控制［3］。
前者的优点为结构相对简单、成本较低且运行可靠，但其缩小了流体机械的工作区域，牺牲了流体机械性能。
后者则可规避前者的缺点，通过控制手段对喘振导致的流体波动予以补偿，稳定流体机械系统的流场状态，但执行机构响应时间一般较长。
车用涡轮增压器压气机叶轮喘振流动特性分析
善较为显著, 平均下降了 25% 。
北京工业大学学报, 2004, 30( 4): 471- 473. [ 4] LAPUERTA M, ARMA S O, H ERREROS J M. Em iss ion from a D iese l- bio
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航空燃气涡轮发动机喘振问题分析
航空燃气涡轮发动机喘振问题分析学生：刘哲指导老师：周长春摘要随着我国民航的迅速发展,飞机的数量和种类越来越多,对飞行安全的要求更高,发动机的好坏是保证飞行安全的关键,发动机出问题,直接影响到整个飞行安全,本文通过分析喘振对发动机使用性能及发动机经济性能方面的影响,指出了发动机喘振形成的根本原因,喘振的形成及喘振对飞机的危害,并指出这些影响在飞行中的实际意义和避免喘振的措施。
关键词:发动机；喘振;气流分离;防喘；综述英文摘要:引言1903年12月7日“飞行者”1号,成功载入动力飞行,随着飞机广泛应用在军事、运输领域,航空工业尤其是民用航空业得到迅速发展,人们对飞机的性能也提出了更高的要求,如战斗机较高的机动性能,民用飞机较好的经济性及可靠性等。
飞机性能的提高，在很大程度上取决动力装置的发展，人们需要推力更大，速度、高度性能更好的动力装置。
实践证明。
燃气涡轮发动机能够满足这些要求。
发动机是现代飞机重要的组成部分，发动机的工作对飞机的飞行安全和效益起着决定性的作用，所以装在航线运输机上的燃气涡轮发动机应满足下列基本性能要求：1 发动机推力大，重量轻。
在发动机重量一定时，发动机发出尽可能大的推力，尤其是是起飞推力，可有效改善飞机的起飞、复飞及爬升性能。
2 发动机燃油消耗率低。
在一定的飞行条件下，发动机燃油消耗率越低，发动机工作效率越高，经济性越好；同时油耗越低，航线飞行载油量可相对减小，从而降低运行成本。
3 发动机应具有良好的高空性能和速度性能。
一方面，飞机应能爬升到11，000米左右，因随着高度上升，大气温度降低，可提高发动机的工作效率，改善发动机的经济性，同时，在平流层飞行，气象条件较稳定，增加了飞机安全性和舒适性；另一方面，在确保发动机的工作效率条件下，尽可能提高飞行速度，可缩短飞行时间，目前，高涵道涡扇发动机能确保飞机在高亚音速范围飞行。
4 发动机结构尺寸要小。
发动机的结构尺寸主要是指发动机的迎风面积和长度，适应缩小发动机结构尺寸可减小发动机飞行阻力，减轻发动机重量。
轴流压气机中喘振和旋转失速的数值模拟
轴流压气机中喘振和旋转失速的数值模拟
吴虎;廉小纯;崔建勇
【期刊名称】《推进技术》
【年(卷),期】1997(18)4
【摘要】基于轴流压气机逐级过失速特性，建立了多级轴流压气机过失速瞬态，包括喘振或旋转失速的分析模型。
发展了分析轴流压气机过失速响应的动态滞后方法，并确定了压气机过失速响应的统一时间滞后常数。
对一实验轴流压气机的过失速瞬态进行了数值模拟，与实验结果的一致性较好。
【总页数】4页(P22-25)
【关键词】轴流式压气机;喘振;旋转失速;数值仿真
【作者】吴虎;廉小纯;崔建勇
【作者单位】西北工业大学航空动力与热力工程系
【正文语种】中文
【中图分类】V231.3;V235.113
【相关文献】
1.轴流压气机旋转失速和喘振的非线性反馈控制 [J], 陈振;徐鉴
2.轴流式压气机旋转失速和喘振的主动控制 [J], Day,IJ;喻双喜
3.轴流式压气机旋转失速、喘振及逆流工况下的温升综述 [J], 陈鸿潮
4.轴流压气机中的旋转失速和喘振 [J], 辛晓文
5.轴流压气机旋转失速与喘振的实验研究 [J], 唐狄毅;郭捷;李立君;乔渭阳
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发电煤压机系统防喘振技术的研究与应用
2010年12月第6期(总第83期)济南职业学院学报J ou r nal o f J inan V o c a t ional C oll egeD ec．2010N o．6(Ser i al N o．83)发电煤压机系统防喘振技术的研究与应用刘晓阳1酆烽2(1．济南职业学院，山东济南250103；2．济南钢铁股份有限公司，山东济南250101)摘要：喘振是离心式压缩机工作在小流量时的不稳定流动状态，危害性严重必须严加禁止。
本文通过建立适用于本机组防喘振的数学模型。
针对机组适用特点，进行小流量区测试，根据测试结果与预期曲线进行合理拟合，寻找到实际运行防喘振曲线，既有效地保障安全运行又尽量避免误动作减少能耗。
关键词：喘振；防喘振；煤压机；拟合中图分类号：TH45文献标识码：A文章编号：1673-4270(2010)06-0086-03一、离心式压缩机喘振现象及其危害压缩机运转过程中。
在流量不断减小的情况下，会在流道中出现严重的旋转脱离，流动严重恶化，使压缩机出口压力短时出现大的下降。
于是管网中的气体压力就反大于压缩机出口处的压力，凶而倒流向压缩机，直到出口压力恢复原值。
当压缩机的流量又减小，系统中气体又产生倒流，如此周而复始，就在整个系统中产生了周期性的气流振荡现象。
该现象称为“喘振”。
喘振时由于气流强烈的脉动和周期振荡，会使叶片强烈振动，叶轮动应力大大增加，噪音加剧。
使整个机组发生强烈振动，并可能损坏轴承、密封。
进而造成严重的事故。
但至今为止，对离心式压缩机的喘振还掌握得很不够，还不能从理论上比较正确地计算出性能曲线及喘振t况点，只能在压缩机的性能试测时，根据经验来近似地判断是否进入喘振工况。
二、喘振现象的防控1、最小流量进行防喘振控制该方法使压缩机的流量始终保持大于某一定值．从而避免进入喘振区运行，因此又称固定流量极限法。
其主要优点在于控制系统简单，但安全裕度过大，能量消耗较大。
在国内如沈阳鼓风机厂的氧压机、日本东洋型的空压机等就采取这一方法。
离心叶轮流场对背压脉动的响应特性研究
离心叶轮流场对背压脉动的响应特性研究*肖军1周逸伦2张宇航2刘晓明1李奉誉1孙永瑞3刘小民2,*（1.合肥通用机械研究院有限公司压缩机技术国家重点实验室；2.西安交通大学能源与动力工程学院；3.沈鼓集团股份有限公司）摘要：本文首先采用数值模拟方法开展高速离心压缩机叶轮出口下游背压脉动的流场响应特性研究，分析指出高转速离心叶轮的气动性能波动随着背压脉动频率的增加而增大，但不同背压脉动频率下各时刻的流场分布具有相似结构。
然后采用动态模态分解（DMD）方法对背压脉动下非定常流动的模态场进行分析，不同脉动频率下的非定常流场均包含叶轮转频的各阶谐波模态，流场响应的零阶模态为反映平均流场的基本模态，各阶谐波模态均为极限环模态，其它均为近似极限环振荡或衰减模态，流场响应的非定常成分主要由一阶谐波模态贡献。
DMD分析结果表明：DMD方法能够对叶轮非定常流场变化特性进行降阶解构及准确预测。
关键词：高转速；离心叶轮；流场响应；背压脉动；动态模态分解中图分类号：TH452文章编号：1006-8155-（2023）05-0034-07文献标志码：A DOI：10.16492/j.fjjs.2023.05.0006A Study on the Flow Response Characteristics to BackPressure Pulsation of Centrifugal Impeller Flow Field*Jun Xiao1Yi-lun Zhou2Yu-hang Zhang2Xiao-ming Liu1Feng-yu Li1Yong-rui Sun3Xiao-min Liu2（1.National Key Laboratory of Compressor Technology,Hefei General Machinery Research Institute;2.School of Energy and Power Engineering，Xi’an Jiaotong University;3.Shengu Group Corporation)Abstract：The flow field response characteristics of the back pressure pulsation downstream of the centrifugal compressor impeller outlet are firstly studied by numerical simulation.The fluctuations of aerodynamic performance parameters of the impeller rise with the increase of the frequency of back pressure pulsation,and the flow field distributions at all times under different back pressure pulsation frequencies show a similar structure.And then,the dynamic mode decomposition(DMD)method is adopted to analyze the modal field of unsteady flow under back pressure pulsation.Under different pulsation frequencies,the unsteady flow fields contain modes with the same harmonic frequencies.The zero-order mode of flow field response is the basic mode which are time constant.Each harmonic mode is a limit cycle mode,and the other modes are approximate limit cycle oscillating or attenuating modes.The unsteady components of flow field response are mainly contributed by the first harmonic mode.The results of DMD analysis show that the DMD method can realize the reduced order analysis and accurate prediction of the unsteady flow field characteristics of the centrifugal impeller.Keywords：High-speed;Centrifugal Impeller;Flow Response;Back Pressure Pulsation;Dynamic Mode Decomposition*基金项目：合肥市自然科学基金项目(2021039)；沈鼓集团-西安交大研究院专项基金项目（20210313-2KT05）；国家重点研发计划资助项目（2019YFB1504601）*通讯作者:刘小民，**************.cnChinese Journal of Turbomachinery Vol.65，2023,No.50引言高转速离心压缩机在航空航天、石油化工、涡轮增压和燃料电池等领域有着广泛的应用。
非定常空化流动及其诱导振动特性研究
非定常空化流动及其诱导振动特性研究流激振动问题在航空航天、能源、机械、生物工程等工业领域普遍存在,是影响结构系统安全、稳定、高效运行的重要因素。
随着我国海洋资源开发、航行器高速推进技术、水利水电事业的发展以及先进材料在海洋工程、船舶推进系统等工程领域的广泛应用,复杂流动中的流固耦合效应使湍流诱振、涡激诱振、空化两相流诱振、双列叶栅强尾迹干涉以及动静水力干涉等诱发的结构振动等问题更加凸显,流激振动导致的振动噪声、部件局部失稳或疲劳失效已成为影响水下发射技术精准性与稳定性、水力机组安全运行与寿命损耗的重要因素。
尤其当高速流场中局部压力下降至饱和蒸汽压发生空化时,由于汽液相变的存在,流体的脉动力作用增强,振动加剧,这显著加剧了流激振动问题的理论难度。
本文主要针对我国战略舰艇推进技术研究、水力机械安全稳定运行过程以及复合材料在上述领域的应用中亟需解决的水动力关键问题,研究了非定常空化流固耦合振动机理以及材料力学性能对流激振动特性的影响。
本文的主要研究内容及创新性成果如下:建立了非定常空化流动与结构流激振动多场同步实验测量平台,开展了系列空化流激振动实验研究。
基于空化水洞实验平台,综合运用高速摄像观察和激光多普勒振动测试技术,实现了非定常空化流场形态和结构场瞬态振动的同步定量精确测量与分析。
结合结构模态测试和瞬态振动信号分析与振动评价方法,获得了水翼结构的模态特性和绕水翼单相流动的流激共振特性。
建立了一种非定常空化流动流固耦合数值计算方法。
该方法在流场域,考虑汽液多相流可压缩特性和多相复杂流场边界层流动分离和转捩特性,发展了一种基于修正k-ωSST模型的?-Re?转捩湍流模型;在结构场,分解水翼的弯曲与扭转变形运动,建立了考虑水翼结构水弹性响应的结构动力学模型;提出了一种考虑流体附加作用力的混合耦合算法,进行流场作用力和结构场变形量的提取和相互传递,提高了数值计算的稳定性和精确性。
获得了流动参数、结构激励参数等对水动力作用下的结构稳定性的影响。