CN106246587B - 一种改进的离心风机旋转失速实验装置及其检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种改进的离心风机旋转失速实验装置，包括蜗壳，蜗壳内安装有叶轮，在蜗壳的内侧面均匀设置有若干个第一喷嘴，第一喷嘴底部设置有底座，第一喷嘴内部轴向设置有第一液压杆，第一液压杆安装在底座上，第一液压杆与第一喷嘴的内壁之间通过第一弹簧体连接有若干个第一挡板，第一挡板上设置导流槽，导流槽内滑动设置有金属片，金属片中心设置有第一通孔，第一通孔上设置有橡胶膜；蜗壳的内侧面还设置有若干个第二挡板，第一喷嘴与第二挡板交替设置，第二挡板上设置有若干个横梁，相连两个横梁之间设置有气囊。本发明还提供了一种离心风机旋转失速的检测方法。本发明能够改进现有技术的不足，实现了离心风机旋转失速的全过程模拟。
Description
技术领域
本发明涉及一种离心风机旋转失速检测技术领域，尤其是一种改进的离心风机旋转失速实验装置及其检测方法。
背景技术
旋转失速是离心风机在小流量工况下叶轮内部发生的一种非定常流动现象。旋转失速发生后，叶轮内部存在一个或几个沿周向旋转的失速团，其旋转速度小于叶轮旋转速度，会产生额外的气动载荷和气动噪声，严重时可能诱发叶片高应力点处的疲劳和断裂问题，影响了离心风机的应用范围。另外，旋转失速现象可能导致喘振，引起风机本体及连接管道的振动，造成事故隐患。但是，现有技术中对于离心风机旋转失速的实验装置无法对风机运行状态进行全过程模拟，中国发明专利CN103410762 B公开了一种离心风机旋转失速控制装置及方法，发明人以此装置为基础，对失速实验装置进行了研发。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种改进的离心风机旋转失速实验装置及其检测方法，能够解决现有技术的不足，实现了离心风机旋转失速的全过程模拟。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案如下。
一种改进的离心风机旋转失速实验装置，包括蜗壳，蜗壳内安装有叶轮，在蜗壳的内侧面均匀设置有若干个第一喷嘴，第一喷嘴底部设置有底座，第一喷嘴内部轴向设置有第一液压杆，第一液压杆安装在底座上，第一液压杆与第一喷嘴的内壁之间通过第一弹簧体连接有若干个第一挡板，第一挡板上设置导流槽，导流槽内滑动设置有金属片，金属片中心设置有第一通孔，第一通孔上设置有橡胶膜；蜗壳的内侧面还设置有若干个第二挡板，第一喷嘴与第二挡板交替设置，第二挡板上设置有若干个横梁，相连两个横梁之间设置有气囊；在蜗壳的进风口和出风口分别设置有进风侧叶轮和出风侧叶轮。
作为优选，所述第一喷嘴通过万向节连接在蜗壳的内侧面。
作为优选，所述第一弹簧体内部活动设置有橡胶柱，第一弹簧体与橡胶柱过盈配合，橡胶柱固定在第二液压杆上，第二液压杆安装在第一液压杆的侧壁上或第一喷嘴的内壁上。
作为优选，所述第二挡板与蜗壳活动连接，第二挡板与蜗壳的接触面上设置有密封条，蜗壳外侧螺纹连接有调节杆，调节杆与第二挡板通过轴承连接。
作为优选，所述密封条与气流接触的外侧面设置有弧形凹槽。
作为优选，所述进风侧叶轮通过第三液压杆连接有进风侧叶片，第三液压杆安装在旋转电机的输出端，旋转电机安装在进风侧转盘上。
作为优选，所述蜗壳的出风口设置有第二喷嘴，第二喷嘴的出风方向与出风侧叶轮的叶片相互垂直。
作为优选，蜗壳的蜗舌位置设置有凹槽，凹槽内活动设置有第三挡板，第三挡板设置在第四液压杆上。
一种上述的改进的离心风机旋转失速实验装置的检测方法，包括以下步骤：
A、启动叶轮，使风机进入稳定的运行状态；
B、改变第一喷嘴的喷气流量和喷气方向，并逐渐改变第一挡板与气流的接触角度，使风机的运行状态进行连续性的变化；
C、在风机状态进行连续性变化的过程中，改变进风侧叶轮和出风侧叶轮的工作状态，实现对于风机进气状态和排气状态的改变；
D、采集机壳内壁气体动态压力信号；对压力信号进行SDP变换，建立风机正常运行及失速状态下的SDP图像模板；
E、选取风机若干个采样点时间段内的动态压力信号进行SDP变换，与模板图进行图像匹配，每隔若干个采样点进行一次，依次后推，直至风机由正常运行到完全失速，进行风机旋转失速实时检测。
采用上述技术方案所带来的有益效果在于：本发明通过第一喷嘴向叶轮进行喷气，可以改变蜗壳内的气流状态。通过改变第一挡板与气流的接触角度以及第一喷嘴的喷射角度，可以实现对于蜗壳内气流流向的精确控制。橡胶膜在第一挡板两侧气压不同的状态下会产生相应的弹性形变，从而使气流产生垂直于第一挡板的流动分量。橡胶柱可以实现第一挡板在收到气流吹动作用下的转动阻尼的调节。第二挡板用来降低第一喷嘴对于气流进行调控过程中所产生的不稳定气流分量。密封条上的弧形凹槽用来降低气流在第二挡板与蜗壳的连接处产生的负压区，提高蜗壳内的气压变化的均匀性。进风侧叶轮和出风侧叶轮实现对于风机进气状态和排气状态的调整。
本发明所公开的检测方法可以对离心风机工作过程的全域进行模拟和检测，从而实现对于风机失速状态的实时检测。SDP图像模板可以有效降低失速状态下风机所产生的干扰信号分量，提高对比检测的准确度。
附图说明
图1是本发明一个具体实施方式的结构图。
图2是本发明一个具体实施方式中第一喷嘴的结构图。
图3是本发明一个具体实施方式中第一挡板的结构图。
图4是本发明一个具体实施方式中第一弹簧体内部的结构图。
图5是本发明一个具体实施方式中第二挡板的结构图。
图6是本发明一个具体实施方式中进风侧叶轮的结构图。
图7是本发明一个具体实施方式中蜗舌位置的结构图。
图中：1、蜗壳；2、叶轮；3、第一喷嘴；4、第一液压杆；5、第一弹簧体；6、第一挡板；7、导流槽；8、金属片；9、第一通孔；10、橡胶膜；11、第二挡板；12、横梁；13、气囊；14、进风侧叶轮；15、出风侧叶轮；16、底座；17、万向节；18、橡胶柱；19、第二液压杆；20、密封条；21、调节杆；22、弧形凹槽；23、第三液压杆；24、旋转电机；25、进风侧转盘；26、第二喷嘴；27、凹槽；28、第三挡板；29、第四液压杆；30、第二通孔；31、斜面；32、圆角；33、进风侧叶片。
具体实施方式
本发明中使用到的标准零件均可以从市场上购买，异形件根据说明书的和附图的记载均可以进行订制，各个零件的具体连接方式均采用现有技术中成熟的螺栓、铆钉、焊接、粘贴等常规手段，在此不再详述。
参照图1-7，本实施例包括蜗壳1，蜗壳1内安装有叶轮2，在蜗壳1的内侧面均匀设置有若干个第一喷嘴3，第一喷嘴3底部设置有底座16，第一喷嘴3内部轴向设置有第一液压杆4，第一液压杆4安装在底座16上，第一液压杆4与第一喷嘴3的内壁之间通过第一弹簧体5连接有若干个第一挡板6，第一挡板6上设置导流槽7，导流槽7内滑动设置有金属片8，金属片8中心设置有第一通孔9，第一通孔9上设置有橡胶膜10；蜗壳1的内侧面还设置有若干个第二挡板11，第一喷嘴3与第二挡板11交替设置，第二挡板11上设置有若干个横梁12，相连两个横梁12之间设置有气囊13；在蜗壳1的进风口和出风口分别设置有进风侧叶轮14和出风侧叶轮15。通过第一喷嘴向叶轮进行喷气，可以改变蜗壳内的气流状态。第一喷嘴3通过万向节17连接在蜗壳1的内侧面。通过改变第一挡板与气流的接触角度以及第一喷嘴的喷射角度，可以实现对于蜗壳内气流流向的精确控制。橡胶膜在第一挡板两侧气压不同的状态下会产生相应的弹性形变，从而使气流产生垂直于第一挡板的流动分量。第一弹簧体5内部活动设置有橡胶柱18，第一弹簧体5与橡胶柱18过盈配合，橡胶柱18固定在第二液压杆19上，第二液压杆19安装在第一液压杆4的侧壁上或第一喷嘴3的内壁上。橡胶柱可以实现第一挡板在收到气流吹动作用下的转动阻尼的调节。第二挡板11与蜗壳1活动连接，第二挡板11与蜗壳1的接触面上设置有密封条20，蜗壳1外侧螺纹连接有调节杆21，调节杆21与第二挡板11通过轴承连接。密封条20与气流接触的外侧面设置有弧形凹槽22。第二挡板用来降低第一喷嘴对于气流进行调控过程中所产生的不稳定气流分量。密封条上的弧形凹槽用来降低气流在第二挡板与蜗壳的连接处产生的负压区，提高蜗壳内的气压变化的均匀性。进风侧叶轮14通过第三液压杆23连接有进风侧叶片33，第三液压杆23安装在旋转电机24的输出端，旋转电机24安装在进风侧转盘25上。蜗壳1的出风口设置有第二喷嘴26，第二喷嘴26的出风方向与出风侧叶轮15的叶片相互垂直。进风侧叶轮和出风侧叶轮实现对于风机进气状态和排气状态的调整。
蜗壳1的蜗舌位置设置有凹槽27，凹槽27内活动设置有第三挡板28，第三挡板28设置在第四液压杆29上。另外，第三挡板28上设置有若干个第二通孔30，凹槽27的内侧壁为斜面31，斜面31的间距由凹槽27的顶部至底部逐渐缩小，凹槽27的顶部设置有圆角32。通过在蜗舌上设置有可以上下移动的第三档板，可以对风机内气流的流动工况进行主动调节，从而实现风机可处于失速临界状态，提高了实验装置对于风机状态模拟的全面性，研究人员可以从失速临界状态中获取风机运行状态的各种临界参数，提高风机设计的合理性。
一种上述的改进的离心风机旋转失速实验装置的检测方法，包括以下步骤：
A、启动叶轮，使风机进入稳定的运行状态；
B、改变第一喷嘴的喷气流量和喷气方向，并逐渐改变第一挡板与气流的接触角度，使风机的运行状态进行连续性的变化；
C、在风机状态进行连续性变化的过程中，改变进风侧叶轮和出风侧叶轮的工作状态，实现对于风机进气状态和排气状态的改变；
D、采集机壳内壁气体动态压力信号；对压力信号进行SDP变换，建立风机正常运行及失速状态下的SDP图像模板；
E、选取风机若干个采样点时间段内的动态压力信号进行SDP变换，与模板图进行图像匹配，每隔若干个采样点进行一次，依次后推，直至风机由正常运行到完全失速，进行风机旋转失速实时检测。
其中SDP是对称点模式(Symmetrized Dot Pattern)的缩写。通过小波变换方法离线检测实验信号失速起始点，验证本方法的准确性。结果表明：该方法可在0.35s内准确检测到弱失速起始点；在0.05s内准确检测到强失速起始点。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。
Claims (6)
1.一种改进的离心风机旋转失速实验装置，包括蜗壳(1)，蜗壳(1)内安装有叶轮(2)，其特征在于：在蜗壳(1)的内侧面均匀设置有若干个第一喷嘴(3)，第一喷嘴(3)底部设置有底座(16)，第一喷嘴(3)内部轴向设置有第一液压杆(4)，第一液压杆(4)安装在底座(16)上，第一液压杆(4)与第一喷嘴(3)的内壁之间通过第一弹簧体(5)连接有若干个第一挡板(6)，第一挡板(6)上设置导流槽(7)，导流槽(7)内滑动设置有金属片(8)，金属片(8)中心设置有第一通孔(9)，第一通孔(9)上设置有橡胶膜(10)；蜗壳(1)的内侧面还设置有若干个第二挡板(11)，第一喷嘴(3)与第二挡板(11)交替设置，第二挡板(11)上设置有若干个横梁(12)，相连两个横梁(12)之间设置有气囊(13)；在蜗壳(1)的进风口和出风口分别设置有进风侧叶轮(14)和出风侧叶轮(15)；
所述第一喷嘴(3)通过万向节(17)连接在蜗壳(1)的内侧面；
所述第一弹簧体(5)内部活动设置有橡胶柱(18)，第一弹簧体(5)与橡胶柱(18)过盈配合，橡胶柱(18)固定在第二液压杆(19)上，第二液压杆(19)安装在第一液压杆(4)的侧壁上或第一喷嘴(3)的内壁上；
所述第二挡板(11)与蜗壳(1)活动连接，第二挡板(11)与蜗壳(1)的接触面上设置有密封条(20)，蜗壳(1)外侧螺纹连接有调节杆(21)，调节杆(21)与第二挡板(11)通过轴承连接。
2.根据权利要求1所述的改进的离心风机旋转失速实验装置，其特征在于：所述密封条(20)与气流接触的外侧面设置有弧形凹槽(22)。
3.根据权利要求1所述的改进的离心风机旋转失速实验装置，其特征在于：所述进风侧叶轮(14)通过第三液压杆(23)连接有进风侧叶片(33)，第三液压杆(23)安装在旋转电机(24)的输出端，旋转电机(24)安装在进风侧转盘(25)上。
4.根据权利要求1所述的改进的离心风机旋转失速实验装置，其特征在于：所述蜗壳(1)的出风口设置有第二喷嘴(26)，第二喷嘴(26)的出风方向与出风侧叶轮(15)的叶片相互垂直。
5.根据权利要求1所述的改进的离心风机旋转失速实验装置，其特征在于：所述蜗壳(1)的蜗舌位置设置有凹槽(27)，凹槽(27)内活动设置有第三挡板(28)，第三挡板(28)设置在第四液压杆(29)上。
6.一种权利要求1-5任意一项所述的改进的离心风机旋转失速实验装置的检测方法，其特征在于包括以下步骤：
A、启动叶轮(2)，使风机进入稳定的运行状态；
B、改变第一喷嘴(3)的喷气流量和喷气方向，并逐渐改变第一挡板与气流的接触角度，使风机的运行状态进行连续性的变化；
C、在风机状态进行连续性变化的过程中，改变进风侧叶轮(14)和出风侧叶轮(15)的工作状态，实现对于风机进气状态和排气状态的改变；
D、采集机壳内壁气体动态压力信号；对压力信号进行SDP变换，建立风机正常运行及失速状态下的SDP图像模板；
E、选取风机若干个采样点时间段内的动态压力信号进行SDP变换，与模板图进行图像匹配，每隔若干个采样点进行一次，依次后推，直至风机由正常运行到完全失速，进行风机旋转失速实时检测。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103052767A (zh) * | 2010-07-08 | 2013-04-17 | 斯奈克玛 | 检测影响涡轮发动机压缩机的旋转失速的方法及装置 |
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103052767A (zh) * | 2010-07-08 | 2013-04-17 | 斯奈克玛 | 检测影响涡轮发动机压缩机的旋转失速的方法及装置 |
| CN203348128U (zh) * | 2013-07-12 | 2013-12-18 | 华北电力大学（保定） | 一种离心风机旋转失速控制装置 |
| CN206071928U (zh) * | 2016-08-22 | 2017-04-05 | 华北电力大学（保定） | 一种改进的离心风机旋转失速实验装置 |
Non-Patent Citations (1)
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| "基于SDP与图像匹配的离心风机失速实时检测";许小刚等;《动力工程学报》;20151130;第35卷(第11期);第906-911页 * |
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