CN105927560B - 一种具有扩稳增效装置的压气机 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种具有扩稳增效装置的压气机，包括机匣、轮毂和扩稳增效装置，机匣上开有高压气体吸入孔、对引射气体孔和M个喷射气体孔，高压气体经高压气体吸入孔被吸入扩稳增效装置，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经引射气体孔被吸入至扩稳增效装置，掺混后的气体经喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。本发明可以吸出中间级静叶根部的气体和中间级动叶顶部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用，改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用。

Description

一种具有扩稳增效装置的压气机
技术领域
本发明涉及气体压缩装置技术领域，尤其是一种具有扩稳增效装置的压气机，其特别适用于燃气轮机、气体压缩机、气体鼓风机，用于航空、化工、电力、冶金、交通、纺织等行业。
背景技术
在我国基础性工业领域(化工、发电、冶金、电力、交通、纺织等)运行着大量以叶片形式为气动结构基元的流体输送机械，主要包括气体压缩机、通风机、鼓风机和压气机。这类气体输送装置的功率、压比、流量覆盖范围基本上囊括了整个工业应用领域，而且大部分是直接依靠电力拖动的。因此在完成流体输送的同时，消耗了巨额的电力，据统计表明消耗着全国工业用电量的30-40％的比例。另一方面，从能源高效利用的角度出发，我国目前在工业界广泛运行叶片式流体压缩机械和现有的结构设计体系还存在很大的空间可以挖掘。
此外在航空领域，风扇、压气机是航空涡扇发动机的核心部件之一，提高航空涡扇发动机的推重比和稳定性必须提高风扇、压气机的级增压比、气动稳定裕度和效率。比如提高级增压比，就可以减少风扇、压气机的级数，从而增加发动机的推重比，但是随着压气机增压比的升高，压气机出口面积急剧减小，叶尖间隙与叶片高度之比相对增加，附面层影响、级间干扰和气流泄漏相对增强，使得压气机流动损失大大增加，严重地降低效率，并难以保证压气机的正常稳定工作，带来稳定性降低的问题。因此，提高发动机的推重比和使用稳定性，迫切需要采用新型的流动控制手段，来扩大风扇/压气机的稳定性，并提高其效率。
目前在工业界运行的叶片式通用流体压缩机械在实际运行中，依据流体输送系统的实际要求，压缩机机械经常在非设计状况下工作，在这种运行情况下，在满足压比不变的情况下，运行效率和运行稳定性均会大幅度的降低。
发明内容
(一)要解决的技术问题
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有扩稳增效装置的压气机。
(二)技术方案
本发明提供了一种具有扩稳增效装置的压气机，包括：机匣1、轮毂2和至少一个扩稳增效装置40；其中，在所述机匣的至少一列静叶的下游方向开有至少一个高压气体吸入孔13；在所述机匣的沿一列静叶的延伸方向开有2*N对引射气体孔，其中N为压气机中间级的级数；在所述机匣的与M级低压级动叶对应位置开有M个喷射气体孔；扩稳增效装置40沿周向设置于机匣外壁，其与所述一列静叶位置正对并覆盖所述高压气体吸入孔13、引射气体孔和喷射气体孔，高压气体经所述高压气体吸入孔13)被吸入所述扩稳增效装置，在所述高压气体的作用下，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经所述引射气体孔被吸入至所述扩稳增效装置并与所述高压气体掺混，掺混后的气体经所述喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。
优选地，所述2*N对引射气体孔的N对引射气体孔关于中间级静叶对称且靠近中间级静叶的根部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，其另外N对引射气体孔关于中间级动叶对称且靠近中间级动叶的顶部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，所述M个喷射气体孔与M级低压级动叶位置正对。
优选地，所述扩稳增效装置40包括：盖板19、引射结构和引射壳体。
优选地，所述引射壳体包括：引射段41、过渡段42和喷射段43，该三者的对称轴均平行于压气机轴线，所述引射段41和喷射段43通过所述过渡段42连通。
优选地，所述引射结构置于所述引射壳体内，其包括：沿平行于压气机轴线的直线对称排列的第一隔板25和第二隔板26，所述第一隔板25和第二隔板26的朝向上游方向一端渐缩形成引射喷嘴24。
优选地，所述盖板19覆盖所述引射结构和引射壳体，所述扩稳增效装置40形成一整体密封结构，所述盖板19与所述引射结构之间形成吸入腔44，所述吸入腔44覆盖所述高压气体吸入孔13，其通过所述高压气体吸入孔13与压气机的空气通道连通；所述盖板19与所述第一隔板25、引射段41和过渡段42之间形成第一引射腔45，所述盖板19与第二隔板26、引射段41和过渡段42之间形成第二引射腔46，所述第一引射腔45和第二引射腔46覆盖所述引射气体孔，其通过所述引射气体孔与压气机的空气通道连通；所述盖板19与喷射段43之间形成喷射腔47，所述喷射腔47覆盖喷射气体孔，其通过所述喷射气体孔与压气机的空气通道连通；所述吸入腔44、第一引射腔45和第二引射腔46均与喷射腔47连通。
优选地，所述引射喷嘴的出口端23与过渡段42之间形成所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口，所述引射结构可沿平行于压气机轴线的方向相对于引射壳体移动，使得所述引射喷嘴的出口端23与过渡段42的距离发生变化，所述第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被调节，从所述第一引射腔45和第二引射腔46引射出的气体流量随之被调节。
优选地，所述引射结构下游方向的端部还固定有移动块30，所述第一隔板25和第二隔板26连接所述移动块30，所述移动块30经螺杆27连接步进电机28，所述步进电机28连接单片机29，压气机稳定性监测装置31设置于机匣内壁，并与所述单片机29连接，所述单片机29控制所述步进电机28转动并带动所述螺杆27转动，所述移动块30、第一隔板25和第二隔板26同时移动，实现对引射喷嘴的位置控制。
优选地，所述引射结构下游方向的底端还固定有联动挡板48，所述第一隔板25和第二隔板26连接所述联动挡板48，所述联动挡板48的朝向上游方向的一端为三角形，朝向下游方向的一端为矩形，在所述步进电机28控制下，与所述移动块30一起运动，所述高压气体吸入孔的开度被调节。
优选地，轮毂外壁设置有多排动叶，所述多排动叶沿轮毂周向形成多列动叶，每列动叶均位于与压气机轴线平行的直线上；机匣内壁设置有多排静叶，所述多排静叶沿机匣周向形成多列静叶，每列静叶均位于与压气机轴线平行的直线上，所述多排动叶和多排静叶交错排列，相邻一排动叶和一排静叶构成压气级的一级。
(三)有益效果
从上述技术方案可以看出，本发明的具有扩稳增效装置的压气机具有以下有益效果：
(1)通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级静叶根部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用；
(2)通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级动叶顶部的气体，能够减小该中间级动叶顶部区域附面层厚度、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用；
(3)通过喷射气体孔，可以向低压级动叶顶部喷射气体，能够减小低压级动叶顶部区域的附面层厚度、抑制动叶叶顶的泄露流动、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到提高压气机效率的作用、拓宽压气机稳定工作范围的作用；
(4)还可以根据压气机的运行情况，调整引射出的气体流量，提高了压气机的稳定性和灵活性；
(5)还可以通过压气机稳定性监测装置监测压气机的运行状态，并通过螺杆、步进电机和单片机自动调节引射喷嘴的位置以及引射出的气体流量，实现压气机扩稳增效装置的自动控制，提高了气体流量调节的准确性和反应速度，无需人工干预，进一步提高了具有扩稳增效装置的压气机的性能。
附图说明
图1为根据本发明实施例的压气机整体结构示意图；
图2为图1所示压气机中的B-B、C-C剖分截面位置示意图；
图3为B-B剖分平面示意图；
图4为C-C剖分平面示意图；
图5为图1所示压气机的三维局部剖视图；
图6为本发明实施例的自动控制部分示意图；
图7为下游方向极限位置示意图；
图8为上游方向极限位置示意图；
图9为联动挡板处于全开位置示意图；
图10为图9所示联动挡板的侧视图；
图11为联动挡板处于全关位置示意图；
图12为图11所示联动挡板的侧视图；
图13为联动挡板处于半开位置示意图；
图14为图13的侧视图。
符号说明
1-机匣； 2-轮毂； 3-第一动叶；
4-第一静叶； 5-第二动叶； 6-第二静叶；
7-第三动叶； 8-第三静叶； 9第四动叶；
10-第四静叶； 11-第五动叶； 12-第五静叶；
13-高压气体吸入孔； 14、15、16、20、21、22-引射气体孔；
17-第一喷射气体孔； 18-第二喷射气体孔； 19-盖板；
23-引射喷嘴的出口端； 24-引射喷嘴； 25-第一隔板；
26-第二隔板； 27-螺杆； 28-步进电机；
29-单片机； 30-移动块； 31-压气机稳定性监测装置；
40-扩稳增效装置； 41-引射段； 42-过渡段；
43-喷射段； 44-吸入腔； 45-第一引射腔；
46-第二引射腔； 47-喷射腔； 48-联动挡板。
具体实施方式
本发明通过在压气机机匣上布置扩稳增效装置，利用压气机出口的高压气体作为扩稳增效装置的驱动气体，来引射压气机中间级静叶根部和动叶顶部的气体，驱动气体和被引射的气体混合后喷射至压气机进口的动叶顶部。通过吸出压气机中间级静叶根部的气体，可以减小该区域的附面层厚度和角区的漩涡强度、抑制该区域的流动分离；通过吸出压气机中间级动叶顶部的气体以及向压气机进口的动叶顶部喷射高能气体可以改善附近区域的流动状态，有利于拓宽压气机的稳定工作范围，减小流动损失，提高压气机的效率。本发明还可以根据压气机的运行状态，自动调节抽吸气体流量，实现压气机扩稳增效的自动控制。
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
本发明第一实施例提供了一种具有扩稳增效装置的压气机，包括：机匣1、轮毂2、动叶、静叶和扩稳增效装置40。
机匣1和轮毂2同轴设置，二者之间形成空气通道，动叶设置在轮毂外壁，其根部位于轮毂外壁，其顶部靠近机匣1；静叶设置在机匣内壁，其根部位于机匣内壁，其顶部靠近轮毂2，相邻的一排动叶和一排静叶构成压气级的一级，如图3所示，第一排动叶和第一排静叶构成压气机的第一级，与此类似，第二、三、四、五排动叶分别与第二、三、四、五排静叶构成压气机的一级，为简化起见，在图3中，每排叶片仅示出了其中的一片叶片，第一动叶3、第二动叶5、第三动叶7、第四动叶9和第五动叶11分别为第一、二、三、四、五排动叶中的一片动叶，上述五片动叶位于与压气机轴线平行的一条直线上，构成压气机的一列动叶；第一静叶4、第二静叶6、第三静叶8、第四静叶10和第五静叶12分别为第一、二、三、四、五排静叶中的一片静叶，上述五片静叶位于与压气机轴线平行的一条直线上，构成压气机的一列静叶；压气机的各级动叶和静叶起到压缩空气的作用；机匣1和轮毂2为压气机动叶和静叶提供支撑，并将压缩气体封闭在空气通道内，压气机工作时，轮毂2带动动叶转动，动叶顶部与机匣1之间的间隙以及静叶顶部与轮毂2之间的间隙会产生气体流动，这些间隙内部的气体流动不利于压气机的运行效率和稳定性。
其中，机匣1在该列静叶4、6、8、10、12的下游方向并靠近最后一个静叶(第五静叶12)的位置处开有高压气体吸入孔13；高压气体吸入孔13垂直于压气机轴向。其中，“下游方向”是指从压气机的气体进口端至气体出口端的方向。
机匣1沿该列静叶的延伸方向开有三对引射气体孔，第二对引射气体孔15、21关于中间级静叶(第三静叶8)对称且靠近中间级静叶(第三静叶8)的根部；当该列动叶3、5、7、9、11旋转至与该列静叶在压气机轴向重合时，第一对引射气体孔14、22关于中间级动叶(第四动叶9)对称且靠近中间级动叶(第四动叶9)的顶部，第三对引射气体孔16、20关于中间级动叶(第三动叶7)对称且靠近中间级动叶(第三动叶7)的顶部。
机匣1在压气机低压级动叶的对应位置开有喷射气体孔，在图3至5中，机匣1在第一级动叶和第二级动叶的对应位置分别开有第一喷射气体孔17和第二喷射气体孔18，当该列动叶旋转至与该列静叶在压气机轴向重合时，第一喷射气体孔17位于第二动叶5的正上方，第二喷射气体孔18位于第一动叶3的正上方。其中，第一喷射气体孔17和第二喷射气体孔18与压气机轴向具有夹角。
扩稳增效装置40设置于机匣外壁并与该列静叶位置正对，其为一整体对称结构且对称轴平行于压气机轴线，包括：盖板19、引射结构和引射壳体。
引射壳体包括：引射段41、过渡段42和喷射段43，三者的对称轴均平行于压气机轴线，引射段41和喷射段43整体均为一矩形盒状结构，前者尺寸大于后者，二者通过过渡段42连通。
引射结构置于引射壳体内，包括：沿平行于压气机轴线的直线对称排列的第一隔板25和第二隔板26，第一隔板25和第二隔板26的朝向上游方向一端渐缩形成引射喷嘴24。其中“上游方向”是指从压气机的气体出口端至气体进口端的方向。
盖板19覆盖引射结构和引射壳体，使得扩稳增效装置40形成一整体密封结构，盖板19与引射结构之间形成吸入腔44，吸入腔44覆盖高压气体吸入孔13，其通过高压气体吸入孔13与压气机的空气通道连通。
盖板19与第一隔板25、引射段41和过渡段42之间形成第一引射腔45，第一引射腔45覆盖引射气体孔20、21、22，其通过引射气体孔20、21、22与压气机的空气通道连通；盖板19与第二隔板26、引射段41和过渡段42之间形成第二引射腔46，第二引射腔46覆盖引射气体孔14、15、16，其通过引射气体孔14、15、16与压气机的空气通道连通。
盖板19与喷射段43之间形成喷射腔47，喷射腔47覆盖第一喷射气体孔17和第二喷射气体孔18，其通过第一喷射气体孔17和第二喷射气体孔18与压气机的空气通道连通。
吸入腔44与喷射腔47连通，并且第一引射腔45与第二引射腔46也与喷射腔47连通。扩稳增效装置40采用铝、铜或不锈钢材料。
本发明第一实施例的具有扩稳增效装置的压气机，气体进入压气机后经过多级叶片压缩逐渐增压，经最后一级叶片排出后成为高压气体，高压气体由高压气体吸入孔13进入扩稳增效装置的吸入腔44，该高压气体作为驱动气体由引射结构的引射喷嘴24高速喷射出，高速喷射出的驱动气体将中间级动叶(第三动叶7和第四动叶9)顶部的气体和中间级静叶(第三静叶8)根部的气体经引射气体孔14、15、16、20、21、22吸入至扩稳增效装置的第一引射腔45与第二引射腔46。
通过吸出中间级静叶根部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用；通过吸出中间级动叶顶部的气体，能够减小该中间级动叶顶部区域附面层厚度、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用。
从引射喷嘴24高速喷射出的高压气体和从第一引射腔45与第二引射腔46引射出的气体进入喷射腔47掺混，掺混后的气体由第一喷射气体孔17和第二喷射气体孔18喷射至压气机第一动叶3和第二动叶5的顶部。
通过向低压级动叶顶部喷射气体，能够减小低压级动叶顶部区域的附面层厚度、抑制动叶叶顶的泄露流动、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到提高压气机效率的作用、拓宽压气机稳定工作范围的作用。
本发明第二实施例的具有扩稳增效装置的压气机，为了达到简要说明的目的，上述第一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
引射喷嘴的出口端23与过渡段42之间形成第一引射腔45和第二引射腔46的出口，引射结构可沿平行于压气机轴线的方向相对于引射壳体移动，使得引射喷嘴的出口端23与过渡段42的距离发生变化，第一引射腔45和第二引射腔46的出口大小被调节，从第一引射腔45和第二引射腔46引射出的气体流量随之被调节。
压气机开始运行前，引射喷嘴的起始位置可设定为上游方向极限位置(图8)、或者是下游方向极限位置(图7)和上游方向极限位置(图8)之间的某一位置；
压气机运行时，若压气机处于不稳定状态，调节引射喷嘴的位置，使其向下游方向移动，这样可以使引射出的气体流量增大，增强压气机的稳定性，当压气机已经稳定或者引射喷嘴已经处于图7所示的下游方向极限位置时，则停止移动引射喷嘴。
若压气机处于稳定状态，调节引射喷嘴的位置，使其向上游方向移动，这样可以使引射出的气体流量减少，当压气机处于稳定与不稳定的临界状态或者引射喷嘴已经处于图8所示的上游方向极限位置时，则停止移动引射喷嘴。
压气机停止运行时，调节引射喷嘴的位置，使其恢复到压气机运行前的起始位置。
本发明第二实施例的具有扩稳增效装置的压气机，可以根据压气机的运行情况，调整引射出的气体流量，提高了压气机的稳定性和灵活性。
本发明第三实施例的具有扩稳增效装置的压气机，为了达到简要说明的目的，上述任一实施例中任何可作相同应用的技术特征叙述皆并于此，无需再重复相同叙述。
引射结构下游方向的端部还固定有移动块30，第一隔板25和第二隔板26连接移动块30，移动块30表面上加工有螺纹并与螺杆27的螺纹相互咬合，螺杆27连接步进电机28，步进电机28连接单片机29，压气机稳定性监测装置31设置于机匣内壁，并与单片机29连接。单片机29发出指令，可以控制步进电机28转动并带动螺杆27转动，移动块30、第一隔板25和第二隔板26同时移动，进而实现对引射喷嘴的位置控制。
压气机开始运行前，引射喷嘴的起始位置可设定为上游方向极限位置(图8)、或者是下游方向极限位置(图7)和上游方向极限位置(图8)之间的某一位置；
压气机运行时，由压气机稳定性监测装置31检测压气机的稳定性，该压气机稳定性监测装置31以及压气机稳定性判定方法可以是基于压力测量等业界成熟的技术手段，这些细节超出了本发明范围，这里不再赘述；若压气机处于不稳定状态，单片机29发出指令驱动步进电机28带动螺杆27转动，调节引射喷嘴的位置，使其向下游方向移动，这样可以使引射出的气体流量增大，增强压气机的稳定性，当压气机稳定性监测装置31检测到压气机已经稳定或者引射喷嘴已经处于图7所示的下游方向极限位置时，单片机发出停止步进电机转动的指令；停止移动引射喷嘴。
若压气机处于稳定状态，单片机29发出指令驱动步进电机28带动螺杆27转动，调节引射喷嘴的位置，使其向上游方向移动，这样可以使引射出的气体流量减少，当压气机稳定性监测装置31检测到压气机处于稳定与不稳定的临界状态或者引射喷嘴已经处于图8所示的上游方向极限位置时，单片机发出停止步进电机转动的指令，停止移动引射喷嘴。
压气机停止运行时，由单片机发出指令驱动步进电机28带动螺杆27转动，调节引射喷嘴的位置，使其恢复到压气机运行前的起始位置。
本发明第三实施例的具有扩稳增效装置的压气机，可以监测压气机的运行状态，并自动调节引射喷嘴的位置以及引射出的气体流量，实现压气机扩稳增效装置的自动控制，提高了气体流量调节的准确性和反应速度，无需人工干预，进一步提高了具有扩稳增效装置的压气机的性能。
在本发明的第三实施例中，引射结构下游方向的底端还固定有联动挡板48，第一隔板25和第二隔板26连接联动挡板48，联动挡板48的朝向上游方向的一端为三角形，朝向下游方向的一端为矩形，可以在步进电机控制下，与移动块30一起运动，调节高压气体吸入孔的开度。
具体地，联动挡板48未覆盖高压气体吸入孔13时，如图9所示，联动挡板48处于全开位置，此时高压气体吸入孔的引气量最大，图10为图9的侧视图；联动挡板48完全覆盖高压气体吸入孔13时，如图11所示，联动挡板48处于全关位置，此时高压气体吸入孔的引气量为零，图12为图11的侧视图；联动挡板48覆盖高压气体吸入孔的一部分时，如图13所示，联动挡板48处于半开位置，此时高压气体吸入孔的引气量介于最大值与最小值之间，图14为图13的侧视图。
压气机扩稳增效装置增设联动挡板后，通过调节高压气体吸入孔的开度，可以根据压气机的运行情况，调整引射出的气体流量，提高了压气机的稳定性和灵活性。
在上述实施例中，机匣1在该列静叶4、6、8、10、12的下游方向并靠近最后一个静叶的位置处开有一个高压气体吸入孔13，但本发明不限于此，本领域技术人员应该知道，高压气体吸入孔13的个数可以根据压气机实际运行情况来确定，例如，高压气体吸入孔13的个数可以为1-100个，只要能够实现扩稳增效的技术效果即可。
同样，在上述实施例中，机匣1沿该列静叶的延伸方向开有三对引射气体孔，但本发明不限于此，本领域技术人员应该知道，引射气体孔的对数与压气机中间级的级数相对应，当压气机具有N级中间级叶片时，应设置2*N对引射气体孔，所述N可以为1-100。
在上述实施例中，机匣1在压气机低压级动叶的对应位置开有两个喷射气体孔，但本发明不限于此，本领域技术人员应该知道，喷射气体孔的个数与压气机低压级的级数相对应，当压气机具有M级低压级动叶时，应设置M个喷射气体孔，所述M可以为1-100。
同样，在上述实施例中，仅描述了与压气机一列静叶相对应的一个扩稳增效装置，但本发明不限于此，本领域技术人员应该知道，压气机每排静叶均具有多个叶片，即压气机具有多列静叶，本发明的压气机可以包括沿压气机机匣周向排列的、设置于机匣外壁的多个扩稳增效装置，每个扩稳增效装置与一列静叶位置正对，其中，扩稳增效装置的个数可以为1-100个。
需要说明的是，在附图或说明书正文中，未绘示或描述的实现方式，均为所属技术领域中普通技术人员所知的形式，并未进行详细说明。此外，上述对各元件的定义并不仅限于实施例中提到的各种具体结构、形状，本领域普通技术人员可对其进行简单地更改或替换，例如：
(1)扩稳增效装置还可以采用其他构造，只要能够完成相同的功能即可；
(2)本文可提供包含特定值的参数的示范，但这些参数无需确切等于相应的值，而是可在可接受的误差容限或设计约束内近似于相应值；
(3)实施例中提到的方向用语，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，仅是参考附图的方向，并非用来限制本发明的保护范围；
(4)上述实施例可基于设计及可靠度的考虑，彼此混合搭配使用或与其他实施例混合搭配使用，即不同实施例中的技术特征可以自由组合形成更多的实施例。
综上所述，本发明提供的具有扩稳增效装置的压气机，通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级静叶根部的气体，能够减小中间级静叶根部区域的附面层厚度、角区的漩涡强度，抑制该区域的流动分离，可以起到减小流动损失、提高压气机效率的作用；通过通过高压气体吸入孔和引射气体孔的作用，可以吸出中间级动叶顶部的气体，能够减小该中间级动叶顶部区域附面层厚度、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到拓宽压气机稳定工作范围的作用。通过喷射气体孔，可以向低压级动叶顶部喷射气体，能够减小低压级动叶顶部区域的附面层厚度、抑制动叶叶顶的泄露流动、改善压气机不稳定工作时该区域的流动阻塞和气体回流，可以起到提高压气机效率的作用、拓宽压气机稳定工作范围的作用；还可以根据压气机的运行情况，调整引射出的气体流量，提高了压气机的稳定性和灵活性；并且还可以监测压气机的运行状态，并自动调节引射喷嘴的位置以及引射出的气体流量，实现压气机扩稳增效装置的自动控制，提高了气体流量调节的准确性和反应速度，无需人工干预，进一步提高了具有扩稳增效装置的压气机的性能。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种具有扩稳增效装置的压气机，其特征在于，包括：机匣(1)、轮毂(2)和至少一个扩稳增效装置(40)；其中，
在所述机匣的至少一列静叶的下游方向开有至少一个高压气体吸入孔(13)；
在所述机匣的沿一列静叶的延伸方向开有2*N对引射气体孔，其中N为压气机中间级的级数；所述2*N对引射气体孔的N对引射气体孔关于中间级静叶对称且靠近中间级静叶的根部；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，其另外N对引射气体孔关于中间级动叶对称且靠近中间级动叶的顶部；
在所述机匣的与M级低压级动叶对应位置开有M个喷射气体孔；当一列动叶旋转至与所述一列静叶在压气机轴向重合时，所述M个喷射气体孔与M级低压级动叶位置正对；
扩稳增效装置(40)沿周向设置于机匣外壁，其与所述一列静叶位置正对并覆盖所述高压气体吸入孔(13)、引射气体孔和喷射气体孔，高压气体经所述高压气体吸入孔(13)被吸入所述扩稳增效装置，在所述高压气体的作用下，中间级动叶顶部和中间级静叶根部的气体经所述引射气体孔被吸入至所述扩稳增效装置并与所述高压气体掺混，掺混后的气体经所述喷射气体孔喷射至低压级动叶的顶部。
2.如权利要求1所述的压气机，其特征在于，所述扩稳增效装置(40)包括：盖板(19)、引射结构和引射壳体。
3.如权利要求2所述的压气机，其特征在于，所述引射壳体包括：引射段(41)、过渡段(42)和喷射段(43)，该三者的对称轴均平行于压气机轴线，所述引射段(41)和喷射段(43)通过所述过渡段(42)连通。
4.如权利要求3所述的压气机，其特征在于，所述引射结构置于所述引射壳体内，其包括：沿平行于压气机轴线的直线对称排列的第一隔板(25)和第二隔板(26)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)的朝向上游方向一端渐缩形成引射喷嘴(24)。
5.如权利要求4所述的压气机，其特征在于，所述盖板(19)覆盖所述引射结构和引射壳体，所述扩稳增效装置(40)形成一整体密封结构，所述盖板(19)与所述引射结构之间形成吸入腔(44)，所述吸入腔(44)覆盖所述高压气体吸入孔(13)，其通过所述高压气体吸入孔(13)与压气机的空气通道连通；
所述盖板(19)与所述第一隔板(25)、引射段(41)和过渡段(42)之间形成第一引射腔(45)，所述盖板(19)与第二隔板(26)、引射段(41)和过渡段(42)之间形成第二引射腔(46)，所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)覆盖所述引射气体孔，其通过所述引射气体孔与压气机的空气通道连通；
所述盖板(19)与喷射段(43)之间形成喷射腔(47)，所述喷射腔(47)覆盖喷射气体孔，其通过所述喷射气体孔与压气机的空气通道连通；
所述吸入腔(44)、第一引射腔(45)和第二引射腔(46)均与喷射腔(47)连通。
6.如权利要求5所述的压气机，其特征在于，所述引射喷嘴的出口端(23)与过渡段(42)之间形成所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)的出口，所述引射结构可沿平行于压气机轴线的方向相对于引射壳体移动，使得所述引射喷嘴的出口端(23)与过渡段(42)的距离发生变化，所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)的出口大小被调节，从所述第一引射腔(45)和第二引射腔(46)引射出的气体流量随之被调节。
7.如权利要求6所述的压气机，其特征在于，所述引射结构下游方向的端部还固定有移动块(30)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)连接所述移动块(30)，所述移动块(30)经螺杆(27)连接步进电机(28)，所述步进电机(28)连接单片机(29)，压气机稳定性监测装置(31)设置于机匣内壁，并与所述单片机(29)连接，所述单片机(29)控制所述步进电机(28)转动并带动所述螺杆(27)转动，所述移动块(30)、第一隔板(25)和第二隔板(26)同时移动，实现对引射喷嘴的位置控制。
8.如权利要求7所述的压气机，其特征在于，所述引射结构下游方向的底端还固定有联动挡板(48)，所述第一隔板(25)和第二隔板(26)连接所述联动挡板(48)，所述联动挡板(48)的朝向上游方向的一端为三角形，朝向下游方向的一端为矩形，在所述步进电机(28)控制下，与所述移动块(30)一起运动，所述高压气体吸入孔的开度被调节。
9.如权利要求1所述的压气机，其特征在于，轮毂外壁设置有多排动叶，所述多排动叶沿轮毂周向形成多列动叶，每列动叶均位于与压气机轴线平行的直线上；机匣内壁设置有多排静叶，所述多排静叶沿机匣周向形成多列静叶，每列静叶均位于与压气机轴线平行的直线上，所述多排动叶和多排静叶交错排列，相邻一排动叶和一排静叶构成压气级的一级。
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