CN112065754B - 压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质 - Google Patents

压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质 Download PDF

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Abstract

本公开涉及一种压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质。该压气机不稳定工作边界确定方法包括：确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数；根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系；根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。本公开通过已测定的不稳定工作边界，实时计算其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患。

Description

压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质
技术领域
本公开涉及压气机领域，特别涉及一种压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质。
背景技术
燃气轮机的稳定工作范围，实质上受到其压缩部件的不稳定工作边界的限制，而压缩部件的不稳定工作边界主要是通过压气机部件试验的方式获得。在压气机试验时，为了获得其完整的不稳定工作边界，通常需要整个转速范围内进行反复多次的进喘，使得被试压气机、试验设备与测量仪器面临很大的安全隐患。
发明内容
发明人研究发现：为了降低压气机进喘试验的风险，提高试验中针对瞬态喘振数据测量的针对性，就需要对压气机的不稳定工作边界进行准确度较高的预测，进而指导试验人员提前预判压气机不同转速区的喘振发生位置，从而有效的保证喘振边界的顺利录取。
相关技术压气机不稳定边界的预测可以分为一维设计阶段和三维设计阶段。一维设计阶段时，有两种常用的预测方法：HARIKA原型程序的分离流量预测方法和Koch提出的失速静压升系数预测方法。三维设计阶段是通过数值模拟的方法获得压气机的不稳定工作边界。相关技术这些预测方式，都是在试验前进行压气机的不稳定工作边界的预测和计算，其结果的精度有限，而且无法通过已有的试验数据对预测的不稳定工作边界进行修正。
鉴于以上技术问题中的至少一项，本公开提供了一种压气机及其不稳定工作边界确定方法和装置、存储介质，能够通过部分不稳定工作边界外推至全转速不稳定工作边界。
根据本公开的一个方面，提供一种压气机不稳定工作边界确定方法，包括：
确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数；
根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系；
根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。
在本公开的一些实施例中，所述压气机不稳定工作边界确定方法还包括：
利用试验中得到的喘振点位置，对预测的未测定换算转速下喘振点的所在位置进行实时校对，对确定的不稳定工作边界进行修正。
在本公开的一些实施例中，所述确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数包括：
根据叶尖切线速度、实际压缩过程后单位质量工质的焓值、等熵压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的损失系数，其中，所述损失系数表示流过压气机的气体由于流动损失带来的焓增；
根据叶尖切线速度、压缩过程前单位质量工质的焓值、实际压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的功系数，其中，所述功系数表示流过压气机气体的实际焓增。
在本公开的一些实施例中，所述确定已测定换算转速下喘振点的功系数包括：
根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度确定压气机的速度系数；
根据动叶进口的绝对轴向速度、动叶出口的绝对轴向速度、动叶的绝对进气角和动叶的出口角确定压气机的几何系数；
根据压气机的速度系数和压气机的几何系数确定已测定换算转速下喘振点的功系数。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系包括：
确定压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系；
确定压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系；
确定压气机最小损失系数与换算转速的对应关系；
确定压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置包括：
根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态，其中所述工作状态包括换算流量、压比和效率。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态包括：
根据压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的功系数；
根据压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的几何系数；
根据压气机喘振点的速度系数、几何系数以及功系数的对应关系，以及未测定换算转速下喘振点的几何系数，确定未测定换算转速下喘振点的速度系数；
根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度以及压气机速度系数的对应关系、以及未测定换算转速下喘振点的速度系数，确定未测定换算转速下喘振点的流量。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态还包括：
根据压气机最小损失系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的最小损失系数；
根据压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值；
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值、以及未测定换算转速下喘振点的最小损失系数，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数；
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下喘振点的效率。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态还包括：
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下等熵压缩过程的焓增；
利用熵函数得到未测定换算转速下喘振点的压力，进而得到未测定换算转速下喘振点的压比。
根据本公开的另一方面，提供一种压气机不稳定工作边界确定装置，包括：
系数确定模块，用于确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数；
对应关系确定模块，用于根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系；
喘振位置确定模块，用于根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。
在本公开的一些实施例中，所述压气机不稳定工作边界确定装置用于执行实现如上述任一实施例所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
根据本公开的另一方面，提供一种压气机不稳定工作边界确定装置，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述装置执行实现如上述任一实施例所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
根据本公开的另一方面，提供一种压气机，包括如上述任一实施例所述的压气机不稳定工作边界确定装置。
根据本公开的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例所述的压气机不稳定工作边界确定方法。
本公开通过已测定的不稳定工作边界，实时计算其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患。
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本公开压气机不稳定工作边界确定方法一些实施例的示意图。
图2为本公开一些实施例中压气机压缩过程焓熵的示意图。
图3为本公开一些实施例中压气机基元级速度三角形分析的示意图。
图4为本公开一些实施例中压气机喘振点的功系数随相对换算转速的变化示意图。
图5为本公开一些实施例中损失系数随速度系数的变化示意图。
图6为本公开压气机不稳定工作边界确定方法另一些实施例的示意图。
图7为本公开压气机不稳定工作边界确定装置一些实施例的示意图。
图8为本公开压气机不稳定工作边界确定装置另一些实施例的示意图。
具体实施方式
下面将结合本公开实施例中的附图，对本公开实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本公开及其应用或使用的任何限制。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本公开的范围。
同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。
对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。
在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
图1为本公开压气机不稳定工作边界确定方法一些实施例的示意图。优选的，本实施例可由本公开压气机不稳定工作边界确定装置执行。该方法包括以下步骤：
步骤11，确定已测定换算转速下压缩机喘振点的功系数与损失系数。
在本公开的一些实施例中，本公开压气机可以为压缩机。
在本公开的一些实施例中，本公开压气机可以为轴流压气机，其中，轴流压气机为气流基本平行于旋转叶轮轴线流动的压气机。
图2为本公开一些实施例中压气机压缩过程焓熵的示意图。如图2所示，1→2′为等熵压缩过程，1→2为实际压缩过程。Ut为叶尖切线速度，h1为压缩过程前单位质量工质的焓值，h2为实际压缩过程后单位质量工质的焓值，h2′为等熵压缩过程后单位质量工质的焓值。P1为压缩过程前的气体压强，P2为压缩过程后的气体压强。h2-h2′为焓值损失，h2′-h1为理想功，h2-h1为实际功。
在本公开的一些实施例中，步骤11可以包括：
步骤111，根据叶尖切线速度Ut、压缩过程前单位质量工质的焓值h1、实际压缩过程后单位质量工质的焓值h2确定已测定换算转速下喘振点的功系数Ψ，其中，所述功系数Ψ表示流过压气机气体的实际焓增。
在本公开的一些实施例中，步骤111可以包括：根据公式(1)确定已测定换算转速下喘振点的损失系数。
Figure BDA0002089507400000071
图3为本公开一些实施例中压气机基元级速度三角形分析的示意图。如图3所示，α1为动叶的绝对进气角，即绝对气流方向与轴向的夹角。β2为动叶的出口角，即相对气流方向与轴向的夹角。Cz1为动叶进口的绝对轴向速度。Cz2为动叶出口的绝对轴向速度。U1为动叶进口基元级的切线速度。U2为动叶进口基元级的切线速度，进出口半径相同时，U1＝U2。Cu1为动叶进口的绝对周向速度。Ru2为动叶进口的相对周向速度。Cu2为动叶出口的绝对周向速度。
在本公开的一些实施例中，步骤111中，确定已测定换算转速下喘振点的功系数对的步骤可以包括：
步骤1111，针对压气机极性进行分析，可得：
h2-h1＝Cu2U2-Cu1U1 (2)
将公式(2)带入公式(1)，可得：
Figure BDA0002089507400000081
步骤1112，根据压气机流量W、压气机的进口面积A、进气的密度ρ、动叶进口基元级的切线速度U1确定压气机的速度系数φ。
在本公开的一些实施例中，如图3所示，通过压气机速度三角形分析可得：
Ru2＝Cz2·tanβ2
Cu1＝Cz1·tanα1
Cu2＝Ru2+U2＝Cz2·tanβ2+U1
在本公开的一些实施例中，步骤1121可以包括：根据公式(4)确定压气机的速度系数φ。
φstall＝φ＝Cz1/U1＝W/AρU1 (4)
步骤1113，根据动叶进口的绝对轴向速度Cu1、动叶出口的绝对轴向速度Cu2、动叶的绝对进气角α1和动叶的出口角β2确定压气机的几何系数K。
在本公开的一些实施例中，步骤1122可以包括：根据公式(5)确定压气机的几何系数K。
Figure BDA0002089507400000082
在本公开的一些实施例中，在不同换算转速的喘振点时，叶背的分离流动基本相同，所以K值变化范围有限。
步骤1114，根据压气机的速度系数φ和压气机的几何系数K确定已测定换算转速下喘振点的功系数Ψstall。
在本公开的一些实施例中，步骤1123可以包括：根据公式(6)确定已测定换算转速下压气机喘振点的功系数Ψstall。
在本公开的一些实施例中，将公式(4)和(5)带入公式(3)可以得到公式(6)。
Figure BDA0002089507400000083
在本公开的一些实施例中，可以通过公式(6)，分析功系数的物理性质：
分析公式(6)中的相关参数：当压气机换算转速恒定，φ随着压气机的流量降低而降低；Cz2/Cz1与压气机进出口流通面积相关，当压气机构型确定，Cz2/Cz1为定值；β2为动叶的出口角，当动叶叶背没有出现分离流动时，β2基本保持不变，随着压气机流量的降低，叶背开始出现分离并持续发展，β2逐渐减小；压气机的绝对进气角α1保持不变。所以，压气机的功系数ψ随着压气机的换算流量的减小而单调增加，即可以通过压气机的功系数ψ，唯一确定压气机的工作状态(换算流量、压比、效率)。
在本公开的一些实施例中，不同换算转速下的φstall代表了压气机相对进气角的偏离程度。
图4为本公开一些实施例中压气机喘振点的功系数随相对换算转速的变化示意图。ψstall随着压气机转速的变化规律如图4所示。
步骤112，根据叶尖切线速度Ut、实际压缩过程后单位质量工质的焓值h2、等熵压缩过程后单位质量工质的焓值h2′确定已测定换算转速下喘振点的损失系数Ψloss，其中，所述损失系数Ψloss表示流过压气机的气体由于流动损失带来的焓增。
在本公开的一些实施例中，步骤112可以包括：根据公式(7)确定已测定换算转速下喘振点的损失系数。
Figure BDA0002089507400000091
图5为本公开一些实施例中损失系数随速度系数的变化示意图。图5实施例给出了不同状态下的损失来源。如图5所示，ψloss代表了压气机工作过程中带来的流动损失。如图5所示，在换算转速一定时，压气机从堵塞到喘振的状态变化伴随着压气机进口攻角由负值到正值的改变。在堵塞点附近，压气机处于大的负攻角情况，分离出现在叶盆处，带来流动上的损失。随着换算流量的减小，攻角逐渐增加，在零攻角附近时，叶盆处的分离消失，此时损失系数基本是由附面层内的摩擦引起的。随着换算流量的继续减小，攻角进一步增大，在叶背出现流动分离，损失系数增加。在喘振点，压气机处于临界攻角，气流严重分离，
再增加攻角，就会发生喘振。
由于压气机攻角特性，使得压气机的损失系数存在极小值
Figure BDA0002089507400000106
在同一换算转速下，将压气机喘振点的损失系数
Figure BDA0002089507400000105
与最小损失系数
Figure BDA0002089507400000107
(最高效率点附近)作差得到
Figure BDA0002089507400000108
ΔΨloss代表了该换算转速下，压气机喘振点进气攻角的偏离程度。
步骤113，根据已测定换算转速下喘振点的功系数、和已测定换算转速下喘振点的损失系数，确定压缩机的效率η。
在本公开的一些实施例中，步骤113可以包括：根据公式(8)确定压缩机的效率。
Figure BDA0002089507400000101
步骤12，根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系。
在本公开的一些实施例中，步骤12可以包括：
步骤121，确定压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系。
在本公开的一些实施例中，步骤121可以包括：获得了已有换算转速下的喘振点，绘制如图4所示的压气机喘振点的功系数Ψstall与换算转速Nr的对应关系Ψstall＝f1(Nr)
步骤122，确定压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系。
在本公开的一些实施例中，步骤122可以包括：通过公式(5)确定喘振点压气机的几何系数Kstall与换算转速Nr的对应关系Kstall＝f2(Nr)。
步骤123，确定压气机最小损失系数
Figure BDA0002089507400000102
与换算转速Nr的对应关系
Figure BDA0002089507400000103
步骤124，确定压气机喘振点的损失系数Ψstall与压气机最小损失系数
Figure BDA0002089507400000104
的差值ΔΨloss与换算转速Nr的对应关系ΔΨloss＝f4(Nr)。
步骤13，根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。
在本公开的一些实施例中，所述不稳定工作边界指的是在压气机保持转速恒定的条件下，空气流量减小到一定程度时，压气机变得不稳定，流过压气机的气流产生脉动，并且伴随产生一种不正常的声音和引起压气机的振动。等转速线上开始出现不稳定现象的点称为不稳定工作点，各条等转速线上的不稳定点的连线称为该压气机特性图上的不稳定工作边界。
在本公开的一些实施例中，步骤13可以包括：根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态，其中所述工作状态包括换算流量、压比和效率。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态(流量)的步骤可以包括：
步骤130，根据如图4所示的压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系Ψstall＝f1(Nr)，确定未测定换算转速(Nr)2下喘振点的功系数(Ψstall)2。
步骤131，根据例如公式(5)所示的压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系Kstall＝f2(Nr)，确定未测定换算转速(Nr)2下喘振点的几何系数(Kstall)2。
步骤132，根据例如公式(6)所示的压气机喘振点的速度系数、几何系数以及功系数的对应关系，以及未测定换算转速下喘振点的功系数(Ψstall)2和几何系数(Kstall)2，确定未测定换算转速下喘振点的速度系数(φstall)2。
步骤133，根据例如公式(4)所示的压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度以及压气机速度系数的对应关系、以及未测定换算转速下喘振点的速度系数(φstall)2，确定未测定换算转速下喘振点的流量(Wstall)2。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态(效率)的步骤可以包括：
步骤134，根据压气机最小损失系数与换算转速的对应关系
Figure BDA0002089507400000121
确定未测定换算转速(Nr)2下喘振点的最小损失系数
Figure BDA0002089507400000122
其中，
Figure BDA0002089507400000123
可以根据转速(Nr)2下试验的开展进行实时修正。
步骤135，根据压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系ΔΨloss＝f4(Nr)，确定未测定换算转速(Nr)2下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值(ΔΨloss)2。
步骤136，根据未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值(ΔΨloss)2、以及未测定换算转速下喘振点的最小损失系数
Figure BDA0002089507400000124
确定未测定换算转速下喘振点的损失系数
Figure BDA0002089507400000125
步骤137，根据未测定换算转速(Nr)2下喘振点的损失系数
Figure BDA0002089507400000126
以及未测定换算转速下喘振点的功系数(Ψstall)2，通过公式(8)确定未测定换算转速下喘振点的效率(ηstall)2。
在本公开的一些实施例中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态(压比)可以包括：
步骤138，根据未测定换算转速下喘振点的损失系数
Figure BDA0002089507400000127
以及未测定换算转速下喘振点的功系数(Ψstall)2，确定未测定换算转速下等熵压缩过程的焓增(h′2)2。
步骤139，利用熵函数得到未测定换算转速下喘振点的压力
Figure BDA0002089507400000128
进而得到未测定换算转速下喘振点的压比(πstall)2。
基于本公开上述实施例提供的压气机不稳定工作边界确定方法，可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
本公开上述实施例可以实现压气机喘振边界的扩展。本公开上述实施例可以通过轴流压气机已知转速的不稳定工作边界，获得该型压气机未知转速的不稳定工作边界。本公开上述实施例的方法可用于燃气轮机的压缩部件的工作范围预测。
图6为本公开压气机不稳定工作边界确定方法另一些实施例的示意图。优选的，本实施例可由本公开压气机不稳定工作边界确定装置执行。图6实施例的步骤61-63分别与图1实施例的步骤11-13相同或类似。图6实施例的方法可以包括以下步骤：
步骤61，确定已测定换算转速下压缩机喘振点的功系数与损失系数。
步骤62，根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系。
步骤63，根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。
步骤64，利用压气机试验中得到的喘振点位置，对预测的未测定换算转速下喘振点的所在位置进行实时校对，对确定的不稳定工作边界进行修正。
本公开上述实施例通过引入功系数、损失系数的概念，通过分析已测定的换算转速下喘振点的功系数与损失系数的变化规律，现场推测出该换算转速下喘振点的所在位置，并可以利用试验中得到的喘振点进行实时的校对，对预测的不稳定工作边界进行修正。
本公开上述实施例可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
图7为本公开压气机不稳定工作边界确定装置一些实施例的示意图。如图7所示，本公开压气机不稳定工作边界确定装置可以包括系数确定模块71、对应关系确定模块72和喘振位置确定模块73，其中：
系数确定模块71，用于确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数。
在本公开的一些实施例中，系数确定模块71可以用于根据叶尖切线速度、实际压缩过程后单位质量工质的焓值、等熵压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的损失系数，其中，所述损失系数表示流过压气机的气体由于流动损失带来的焓增；根据叶尖切线速度、压缩过程前单位质量工质的焓值、实际压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的功系数，其中，所述功系数表示流过压气机气体的实际焓增。
在本公开的一些实施例中，系数确定模块71可以用于根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度确定压气机的速度系数；根据动叶进口的绝对轴向速度、动叶出口的绝对轴向速度、动叶的绝对进气角和动叶的出口角确定压气机的几何系数；根据压气机的速度系数和压气机的几何系数确定已测定换算转速下喘振点的功系数。
对应关系确定模块72，用于根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系。
在本公开的一些实施例中，对应关系确定模块72可以用于确定压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系；确定压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系；确定压气机最小损失系数与换算转速的对应关系；确定压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系。
喘振位置确定模块73，用于根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界。
在本公开的一些实施例中，喘振位置确定模块73还可以用于利用试验中得到的喘振点位置，对预测的未测定换算转速下喘振点的所在位置进行实时校对，对确定的不稳定工作边界进行修正。
在本公开的一些实施例中，喘振位置确定模块73可以用于根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态，其中所述工作状态包括换算流量、压比和效率。
在本公开的一些实施例中，喘振位置确定模块73可以用于根据压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的功系数；根据压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的几何系数；根据压气机喘振点的速度系数、几何系数以及功系数的对应关系，以及未测定换算转速下喘振点的几何系数，确定未测定换算转速下喘振点的速度系数；根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度以及压气机速度系数的对应关系、以及未测定换算转速下喘振点的速度系数，确定未测定换算转速下喘振点的流量。
在本公开的一些实施例中，喘振位置确定模块73可以用于根据压气机最小损失系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的最小损失系数；根据压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值；根据未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值、以及未测定换算转速下喘振点的最小损失系数，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数；根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下喘振点的效率。
在本公开的一些实施例中，喘振位置确定模块73可以用于根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下等熵压缩过程的焓增；利用熵函数得到未测定换算转速下喘振点的压力，进而得到未测定换算转速下喘振点的压比。
在本公开的一些实施例中，所述压气机不稳定工作边界确定装置用于执行实现如上述任一实施例(例如图1-图6任一实施例)所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
基于本公开上述实施例提供的压气机不稳定工作边界确定装置，可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
本公开上述实施例可以实现压气机喘振边界的扩展。本公开上述实施例可以通过轴流压气机已知转速的不稳定工作边界，获得该型压气机未知转速的不稳定工作边界。本公开上述实施例的方法可用于燃气轮机的压缩部件的工作范围预测。
图8为本公开压气机不稳定工作边界确定装置另一些实施例的示意图。如图8所示，本公开压气机不稳定工作边界确定装置可以包括存储器81和处理器82，其中：
存储器81，用于存储指令。
处理器82，用于执行所述指令，使得所述装置执行实现如上述任一实施例(例如图1-图6任一实施例)所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
本公开上述实施例通过引入功系数、损失系数的概念，通过分析已测定的换算转速下喘振点的功系数与损失系数的变化规律，现场推测出该换算转速下喘振点的所在位置，并可以利用试验中得到的喘振点进行实时的校对，对预测的不稳定工作边界进行修正。
本公开上述实施例可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
根据本公开的另一方面，提供一种压气机，包括如上述任一实施例(例如图7或图8实施例)所述的压气机不稳定工作边界确定装置。
基于本公开上述实施例提供的压气机，通过引入功系数、损失系数的概念，通过分析已测定的换算转速下喘振点的功系数与损失系数的变化规律，现场推测出该换算转速下喘振点的所在位置，并可以利用试验中得到的喘振点进行实时的校对，对预测的不稳定工作边界进行修正。
本公开上述实施例可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
根据本公开的另一方面，提供一种计算机可读存储介质，其中，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如上述任一实施例(例如图1-图6任一实施例)所述的压气机不稳定工作边界确定方法。
基于本公开上述实施例提供的计算机可读存储介质，通过引入功系数、损失系数的概念，通过分析已测定的换算转速下喘振点的功系数与损失系数的变化规律，现场推测出该换算转速下喘振点的所在位置，并可以利用试验中得到的喘振点进行实时的校对，对预测的不稳定工作边界进行修正。
本公开上述实施例可以在压气机试验中，通过已测定的不稳定工作边界，实时计算与修正其余换算转速下的不稳定工作边界，从而提高了预测的准确性，降低了压气机试验的安全隐患，保证了不稳定工作边界的顺利录入。
在上面所描述的压气机不稳定工作边界确定装置可以实现为用于执行本申请所描述功能的通用处理器、可编程逻辑控制器(PLC)、数字信号处理器(DSP)、专用集成电路(ASIC)、现场可编程门阵列(FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件或者其任意适当组合。
至此，已经详细描述了本公开。为了避免遮蔽本公开的构思，没有描述本领域所公知的一些细节。本领域技术人员根据上面的描述，完全可以明白如何实施这里公开的技术方案。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指示相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
本公开的描述是为了示例和描述起见而给出的，而并不是无遗漏的或者将本公开限于所公开的形式。很多修改和变化对于本领域的普通技术人员而言是显然的。选择和描述实施例是为了更好说明本公开的原理和实际应用，并且使本领域的普通技术人员能够理解本公开从而设计适于特定用途的带有各种修改的各种实施例。

Claims (11)

1.一种压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，包括：
确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数；
根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系；
根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界；
利用试验中得到的喘振点位置，对预测的未测定换算转速下喘振点的所在位置进行实时校对，对确定的不稳定工作边界进行修正；
其中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置包括：
根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态，其中所述工作状态包括换算流量、压比和效率；
其中，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态包括：
根据压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的功系数；
根据压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的几何系数；
根据压气机喘振点的速度系数、几何系数以及功系数的对应关系，以及未测定换算转速下喘振点的几何系数，确定未测定换算转速下喘振点的速度系数；
根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度以及压气机速度系数的对应关系、以及未测定换算转速下喘振点的速度系数，确定未测定换算转速下喘振点的流量。
2.根据权利要求1所述的压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，所述确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数包括：
根据叶尖切线速度、实际压缩过程后单位质量工质的焓值、等熵压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的损失系数，其中，所述损失系数表示流过压气机的气体由于流动损失带来的焓增；
根据叶尖切线速度、压缩过程前单位质量工质的焓值、实际压缩过程后单位质量工质的焓值确定已测定换算转速下喘振点的功系数，其中，所述功系数表示流过压气机气体的实际焓增。
3.根据权利要求2所述的压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，所述确定已测定换算转速下喘振点的功系数包括：
根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度确定压气机的速度系数；
根据动叶进口的绝对轴向速度、动叶出口的绝对轴向速度、动叶的绝对进气角和动叶的出口角确定压气机的几何系数；
根据压气机的速度系数和压气机的几何系数确定已测定换算转速下喘振点的功系数。
4.根据权利要求3所述的压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，所述根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系包括：
确定压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系；
确定压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系；
确定压气机最小损失系数与换算转速的对应关系；
确定压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态还包括：
根据压气机最小损失系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的最小损失系数；
根据压气机喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值；
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数与压气机最小损失系数的差值、以及未测定换算转速下喘振点的最小损失系数，确定未测定换算转速下喘振点的损失系数；
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下喘振点的效率。
6.根据权利要求1-4中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定方法，其特征在于，所述根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态还包括：
根据未测定换算转速下喘振点的损失系数、以及未测定换算转速下喘振点的功系数，确定未测定换算转速下等熵压缩过程的焓增；
利用熵函数得到未测定换算转速下喘振点的压力，进而得到未测定换算转速下喘振点的压比。
7.一种压气机不稳定工作边界确定装置，其特征在于，包括：
系数确定模块，用于确定已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数；
对应关系确定模块，用于根据已测定换算转速下喘振点的功系数与损失系数，确定换算转速与所述换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系；
喘振位置确定模块，用于根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，预测未测定换算转速下喘振点的所在位置，以确定压气机不稳定工作边界；
其中，喘振位置确定模块，还用于利用试验中得到的喘振点位置，对预测的未测定换算转速下喘振点的所在位置进行实时校对，对确定的不稳定工作边界进行修正；
其中，喘振位置确定模块，用于根据已测定换算转速与已测定换算转速下喘振点的功系数和损失系数的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的工作状态，其中所述工作状态包括换算流量、压比和效率；
其中，喘振位置确定模块，用于根据压气机喘振点的功系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的功系数；根据压气机喘振点的几何系数与换算转速的对应关系，确定未测定换算转速下喘振点的几何系数；根据压气机喘振点的速度系数、几何系数以及功系数的对应关系，以及未测定换算转速下喘振点的几何系数，确定未测定换算转速下喘振点的速度系数；根据压气机流量、压气机的进口面积、进气的密度、动叶进口基元级的切线速度以及压气机速度系数的对应关系、以及未测定换算转速下喘振点的速度系数，确定未测定换算转速下喘振点的流量。
8.根据权利要求7所述的压气机不稳定工作边界确定装置，其特征在于，所述压气机不稳定工作边界确定装置用于执行实现如权利要求1-6中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
9.一种压气机不稳定工作边界确定装置，其特征在于，包括：
存储器，用于存储指令；
处理器，用于执行所述指令，使得所述装置执行实现如权利要求1-6中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定方法的操作。
10.一种压气机，其特征在于，包括如权利要求7-9中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定装置。
11.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机指令，所述指令被处理器执行时实现如权利要求1-6中任一项所述的压气机不稳定工作边界确定方法。
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