对旋风机工况自适应变转速匹配方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN104632679A(43)申请公布日2015.05.20(21)申请号201510017421.X(22)申请日2015.01.13(71)申请人西安交通大学地址710049陕西省西安市碑林区咸宁西路28号(72)发明人艾子健秦国良(74)专利代理机构西安通大专利代理有限责任公司61200代理人陆万寿(51)Int.Cl.F04D27/00(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图2页(54)发明名称对旋风机工况自适应变转速匹配方法(57)摘要本发明公开了一种对旋风机工况自适应变转速匹配方法，能够根据不同工况对两级叶轮转速进行匹配；能够拓展对旋风机的风压特性及适用负荷的范围，并均匀地分配两级叶轮的负荷，避免小流量工况第二级电机烧毁，提高整机非设计工况运行效率，扩大其高效工作范围。CN104632679ACN104632679A权利要求书1/2页1.对旋风机工况自适应变转速匹配方法，其特征在于，包括：根据对旋风机实际工况流量q，按照如下公式调整两级叶轮转速：式中：n1为修正后的一级匹配转速，n2为修正后的二级匹配转速，n0为对旋风机额定转速；η为对旋风机在等转速运行时的实际工况整机效率；n″1为一级匹配转速，n″2为二级匹配转速；x为对旋风机一二级叶轮的效率差的二分之一。2.根据权利要求1所述的对旋风机工况自适应变转速匹配方法，其特征在于，一级匹配转速n″1和二级匹配转速n″2的计算公式如下：其中，r为均径半径；q为对旋风机实际工况流量；u为均径圆周速度，u＝πn0r/30，β12为一级均径气流出口角，β22为二级均径气流出口角，A为叶轮通流面积。3.对旋风机工况自适应变转速匹配方法，其特征在于，包括：根据对旋风机实际工况流量q，第一级叶轮转速不变，第二级叶轮转速按照如下公式调整：n2＝n0+(n″2-n0)(η-x)式中：n2为修正后的二级匹配转速，n0为对旋风机额定转速；η为对旋风机在等转速运行时的实际工况整机效率；n″2为二级匹配转速；x为对旋风机一二级叶轮的效率差的二分之一。4.根据权利要求3所述的对旋风机工况自适应变转速匹配方法，其特征在于，二级匹配转速n″2的计算公式如下：其中，r为均径半径；q为对旋风机实际工况流量；u为均2CN104632679A权利要求书2/2页径圆周速度，u＝πn0r/30，β12为一级均径气流出口角，β22为二级均径气流出口角，A为叶轮通流面积。3CN104632679A说明书1/5页对旋风机工况自适应变转速匹配方法【技术领域】[0001]本发明涉及对旋风机技术领域，特别涉及一种对旋风机的转速调节方法。【背景技术】[0002]对旋风机由一对旋转方向相反的叶轮完成对气体的做功，省去了前、后导叶，具有结构紧凑，反风性能好等优点，广泛应用于隧道、矿井、航空等领域。在设计工况，对旋风机具有流量大、压升高、效率高等优点，且两级功率大致相等。但在偏离设计工况时，两级叶轮的压升与功率特性差别较大，尤其第二级的压升、功率、效率特性随流量变化剧烈，在小流量工况，第二级叶轮的压升与功率迅速升高，易出现电机过载烧毁的现象，在大流量工况，第二级叶轮的压升能力与运行效率迅速下降，甚至出现压升为零的状况，使得对旋风机高效工作范围变窄，工况适应能力差。针对这一问题，学者们在对旋风机的性能优化、叶轮内部流动特性及气动声学特性等方面开展了大量的研究，通过改变两级叶轮级间间隙、两级叶轮不等功设计、调整叶片安装角等方式在一定程度上改善了叶轮功率匹配的问题。也有研究利用数值和实验证明了调节两级叶轮转速能影响两级叶轮功率匹配和运行效率，并利用实验方法在对旋风扇/压气机上证明了改变叶轮转速能够改变转子的失速特性、叶轮内部流动特性及两级负荷。总体而言，在两级叶轮性能匹配方面但仍有很大的提升空间，同时，目前的变转速研究在全工况范围内两级叶轮转速匹配始终保持不变，而不同工况对应不同的两级转速匹配的方法却未见文献提及，如何在全工况流量范围内定量、有依据地给出两级转速匹配值，使两级功率匹配更加合理，整机运行效率更高，高效运行范围更宽广值得深入研究。【发明内容】[0003]本发明目的在于提供一种对旋风机工况自适应变转速匹配方法，以解决对旋风机在非设计工况出现第二级电机烧毁或“大马拉小车”的现象，提升对旋风机的工况适应能力及运行效率，拓宽对旋风机使用范围及高效运行范围。[0004]为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：[0005]对旋风机工况自适应变转速匹配方法，包括：根据对旋风机实际工况流量q，按照如下公式调整两级叶轮转速：[0006][0007]式中：n1为修正后的一级匹配转速，n2为修正后的二级匹配转速，n0为对旋风机额定转速；η为对旋风机在等转速运行时的