项目名称：离心压缩机固定元件改进设计与研究

负责人：祁大同

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E-mail：dtqi@mail.xjtu.edu.cn

所在学院：能动学院

目的和意义：

为了我国的能源安全，作为能源领域许多重大工程项目中大型关键设备的离心压缩机，迅速赶超国际先进水平并尽快实现国产化的问题，受到国家高度重视。目前我国的离心压缩机设计水平与国际先进水平的主要差距之一表现在对固定元件的研发及设计方面，因此，对效率水平较低的压缩机固定元件进行内部流动及工程实用设计方法研究对于离心压缩机节能和实现重大装备国产化都具有非常重要的意义。

本项目包括两项内容：

1）针对沈鼓集团自主设计开发、具有焊接结构并在空分装置中常用的径向进气吸气室进行了内部流动数值研究及性能改进。在考虑下游叶轮旋转对径向进气吸气室内部流动影响的实际条件下，使用NUMECA软件对吸气室的内部流动进行了数值分析，揭示了吸气室内部的旋涡构成、流动损失和吸气室出口流动畸变及参数分布的特点，研究了径向进气吸气室对下游叶轮和无叶扩压器内部流动的影响。在保持吸气室各截面通流面积不变的情况下，对进风管道出口宽度、倾斜布置角度、有无凸缘结构、过渡段同环形通道的连接方式等结构参数对吸气室流动和性能的影响做了系统的分析，研究了不同环形通道外径、宽度及进风管道出口长度对吸气室内部流动的影响，并对吸气室内部分流叶片叶型、数量、收敛通道入口宽度等结构参数对整机性能的影响进行了研究，提出了这种径向进气吸气室的改进方案和设计准则。

2）针对扩压器及弯道回流器流动效率较低的问题，提出减小弯道前半部分通道扩压度并同时加大弯道出口内侧转弯半径的改进思路，在不增加压缩机轴向长度的前提下优化了扩压器弯道回流器的子午型线。采用8参数3次Bezier曲线描述子午型线的形状，采用BP神经网络为近似模型，利用遗传优化算法，对扩压器弯道回流器子午型线进行了优化，得到了最佳b3/b2值及子午型线，并总结了优化设计方法。

实验表明，采用上述改进措施后，压缩机设计点的整机多变效率提高了4%。本项目提出的扩压器弯道回流器子午型线优化设计方法、径向进气吸气室设计准则已成为沈鼓集团具有自主知识产权的离心压缩机关键设计技术的一部分，并已在该企业的同类离心压缩机产品设计中推广应用，包括用于国家重点项目——百万吨乙烯工程项目中的离心压缩机设计，均取得满意效果。