專利名稱：擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及流體輸送技術(shù)領(lǐng)域，是一種葉片式流體機(jī)械節(jié)能增效的新方法，用于航空、化工、發(fā)電、冶金、電力、交通、紡織等行業(yè)。
背景技術(shù)：
眾所周知，在我國基礎(chǔ)性工業(yè)領(lǐng)域(化工、發(fā)電、冶金、電力、交通、紡織等)運(yùn)行著大量以葉片形式(軸流、離心，及兩者混合)為氣動(dòng)結(jié)構(gòu)基元的流體輸送機(jī)械，主要包括氣體壓縮機(jī)、通風(fēng)機(jī)、鼓風(fēng)機(jī)和壓氣機(jī)。這類氣體輸送裝置的功率、壓比、流量覆蓋范圍基本上囊括了整個(gè)工業(yè)應(yīng)用領(lǐng)域，從計(jì)算機(jī)芯片風(fēng)扇到大型煉鋼企業(yè)的多級壓氣機(jī)群就是一個(gè)有力的佐證，而且大部分是直接依靠電力拖動(dòng)的。因此在完成流體輸送的同時(shí)，消
耗了巨額的電力，據(jù)統(tǒng)計(jì)表明消耗著全國工業(yè)用電量的30-40%的比例。另一方面，從能源高效利用的角度出發(fā)，我國目前在工業(yè)界廣泛運(yùn)行葉片式流體壓縮機(jī)械和現(xiàn)有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)體系還存在很大的空間可以挖掘。
此外在航空領(lǐng)域，風(fēng)扇、壓氣機(jī)是航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件之一，提高航空渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和穩(wěn)定性必須提高風(fēng)扇、壓氣機(jī)的級增壓比、氣動(dòng)穩(wěn)定裕度和效率。比如提高級增壓比，就可以減少風(fēng)扇、壓氣機(jī)的級數(shù)，從而增加發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比，但是隨著壓氣機(jī)增壓比的升高，壓氣機(jī)出口面積急劇減小，葉尖間隙與葉片高度之比相對增加，邊界層影響、級間干擾和氣流泄漏相對增強(qiáng)，使得壓氣機(jī)流動(dòng)損失大大增加，嚴(yán)重地降低效率，并難以保證壓氣機(jī)的正常穩(wěn)定工作，帶來穩(wěn)定性降低的問題。因此，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比和使用穩(wěn)定性，迫切需要采用新型的流動(dòng)控制手段，來擴(kuò)大風(fēng)扇/壓氣機(jī)的穩(wěn)定性，并提高其效率。
目前在工業(yè)界運(yùn)行的葉片式通用流體壓縮機(jī)械在實(shí)際運(yùn)行中，依據(jù)流體輸送系統(tǒng)的實(shí)際要求，壓縮機(jī)機(jī)械經(jīng)常在非設(shè)計(jì)狀況下工作，在這種運(yùn)行情況下，在滿足壓比不變的情況下，運(yùn)行效率和運(yùn)行穩(wěn)定性均會(huì)大幅度的降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于一種擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法，在壓縮機(jī)械流動(dòng)控制方面提供了一種有效的方法，采用本發(fā)明的方法一方面可以起到拓寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域的作用，另一方面可以改善葉尖區(qū)域的流動(dòng)狀態(tài)，起到減小流動(dòng)損失的作用。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法，用于葉片式通用流體壓縮機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
壓氣機(jī)機(jī)匣，為壓氣機(jī)導(dǎo)葉和靜葉提供支撐，并將壓縮氣體封閉在通
道內(nèi)；
壓氣機(jī)動(dòng)葉，起到壓縮空氣的作用；
等離子體激勵(lì)器，接通高壓電后產(chǎn)生等離子體，加速附近空氣；高壓交流電源，為等離子體激勵(lì)器提供電源；
壁面測溫裝置，測量壁面溫度，保證不超溫，防止激勵(lì)器被擊穿；進(jìn)口流量測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(8)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)的流量進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)采集，并與壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號連鎖在一起，為系統(tǒng)整體控制提供非設(shè)計(jì)狀態(tài)的準(zhǔn)確輸入信號。
壓氣機(jī)出口壓力測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)運(yùn)行的出口壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并與等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中失速先兆分析模塊聯(lián)系起來， 一旦在動(dòng)態(tài)壓力信號中出現(xiàn)失速先兆信號，則發(fā)出控制輸出信號，開啟等離子體激勵(lì)器；
等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成，是整個(gè)系統(tǒng)的信號分析、控制指令發(fā)出、數(shù)據(jù)采集的中央處理器；該方法包括下述步驟
1) 依據(jù)入口流量測量裝置和壓氣機(jī)出口壓力測量裝置采集得到的流量和壓力信號，經(jīng)過壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在線處理，獲取壓氣機(jī)目前運(yùn)行狀況；-
2) 依靠壓氣機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)設(shè)定的控制規(guī)律，判斷壓氣機(jī)是否發(fā)生失速并執(zhí)行在線調(diào)節(jié)步驟。
所述的方法，其中步驟B中，若在線采集的數(shù)據(jù)分析表明未發(fā)生失速，則不施加等離子體激勵(lì)。
所述的方法，其中步驟B中，若在線采集的數(shù)據(jù)分析表明己發(fā)生失速，則施加等離子體激勵(lì)，施加等離子體激勵(lì)的步驟為
A、 施加等離子體激勵(lì)時(shí)，監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿；
B、 如果激勵(lì)器附近溫度過高，則降低激勵(lì)電壓，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿；
C、 如果激勵(lì)器附近溫度正常，則增大激勵(lì)電壓，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿。
本發(fā)明在提高流體壓縮機(jī)械效率和拓寬穩(wěn)定性方面與現(xiàn)在運(yùn)行的技術(shù)有很大的區(qū)別等離子體流動(dòng)控制是一種基于等離子體氣動(dòng)激勵(lì)的新概念流動(dòng)控制技術(shù)，等離子體激勵(lì)以等離子體為載體，對流場施加一種可控的擾動(dòng)。而本發(fā)明的幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)體現(xiàn)在
1) 等離子體激勵(lì)是電激勵(lì)，沒有運(yùn)動(dòng)部件；
2) 結(jié)構(gòu)簡單、功耗低、激勵(lì)參數(shù)容易調(diào)節(jié)；
3) 激勵(lì)作用頻帶寬和、響應(yīng)迅速。 -


圖1是公知的流壓氣機(jī)特性曲線；
圖2是公知的變轉(zhuǎn)速，恒定壓比系統(tǒng)進(jìn)入喘振的示意圖；圖3是公知的壓氣機(jī)單排葉片速度三角形變化趨勢示意圖；圖4是本發(fā)明采用等離子體激勵(lì)減小進(jìn)氣功角示意圖；圖5是本發(fā)明的在機(jī)匣上布置等離子體激勵(lì)器的單轉(zhuǎn)子軸流壓氣機(jī)示意圖6是本發(fā)明施加等離子體機(jī)理前后的實(shí)驗(yàn)結(jié)果；圖7是本發(fā)明采用的等離子體激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明從流體機(jī)械氣動(dòng)熱力學(xué)、等離子體物理學(xué)和控制理論學(xué)科交叉 的角度出發(fā)，采用適用于壓氣機(jī)葉尖泄露流控制的等離子體激勵(lì)及控制系 統(tǒng)，使葉尖泄露流損失和摻混損失一直處在較低水平。
本發(fā)明的擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法，是用于葉片式通用流體 壓縮機(jī)械系統(tǒng)，其整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行是在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行的，通過在壓氣 機(jī)機(jī)匣固定位置施加適當(dāng)強(qiáng)度的等離子體激勵(lì)， 一方面可以起到拓寬壓氣 機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域的作用，另一方面可以改善葉尖區(qū)域的流動(dòng)狀態(tài)，起到 減小流動(dòng)損失的作用。
本發(fā)明的整個(gè)過程是在自適應(yīng)和反饋模式的框架下執(zhí)行的；
A、 依據(jù)入口流量測量裝置和壓氣機(jī)出口壓力測量裝置采集得到的流
量和壓力信號，經(jīng)過壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在線處理，獲
取壓氣機(jī)目前運(yùn)行狀況；
B、 依靠壓氣機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)設(shè)定的控制規(guī)律，判斷 壓氣機(jī)是否發(fā)生失速并執(zhí)行在線調(diào)節(jié)步驟。
步驟B中，若對在線采集的數(shù)據(jù)分析表明未發(fā)生失速，則不施加等離 子體激勵(lì)。
步驟B中，若對在線采集的數(shù)據(jù)分析表明已發(fā)生失速，則施加等離子 體激勵(lì)
1) 施加適當(dāng)強(qiáng)度(激勵(lì)電壓-10kV)的等離子體激勵(lì)；
2) 監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保 激勵(lì)器不會(huì)被擊穿。
3) 如果激勵(lì)器附近溫度過高(超過200°C)，則降低激勵(lì)電壓(降低 lkV)，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確
保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿。
4) 如果激勵(lì)器附近溫度未超過200。C，則增大激勵(lì)電壓(增大lkV)，
繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)
器不會(huì)被擊穿。
現(xiàn)以某軸流壓氣機(jī)的特性曲線(見圖1)進(jìn)行說明。 喘振線左端為原機(jī)組不能工作的區(qū)域，系統(tǒng)一旦進(jìn)入這一區(qū)域會(huì)發(fā)生
7強(qiáng)烈的流體振蕩，嚴(yán)重時(shí)會(huì)發(fā)生機(jī)毀人亡的災(zāi)難性事故，實(shí)際運(yùn)行時(shí)均匹 配喘振預(yù)報(bào)和防喘振措施。點(diǎn)劃線為效率相等的工作點(diǎn)，而且隨著橢圓封
閉區(qū)域的減少，效率會(huì)增加。圖1中的nl、 n2、 n3、 n4、 n5、 n6曲線，
為壓氣機(jī)在不同等轉(zhuǎn)速下運(yùn)行的特性線，以n5為設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速，特性線表示 了機(jī)組壓比與流量的對應(yīng)關(guān)系。在導(dǎo)葉和靜葉固定安裝角不變的情況下， 在等轉(zhuǎn)速線的條件下，壓比隨流量的降低而增加，實(shí)際運(yùn)行時(shí)為了避免喘 振，都留有一定的喘振裕度， 一般為10 — 15%的范圍，也就是運(yùn)行工作點(diǎn) 遠(yuǎn)離喘振邊界線。這就是目前工業(yè)界實(shí)際運(yùn)行流體壓縮機(jī)普遍遵循的設(shè)計(jì) 準(zhǔn)則。
當(dāng)轉(zhuǎn)速降低，也就是運(yùn)行工況離開設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n5時(shí)，要保證相同的壓 比，就會(huì)出現(xiàn)圖2的現(xiàn)象。例如當(dāng)轉(zhuǎn)速在n4時(shí)，要保證與n5運(yùn)行的相同 壓比，則機(jī)組必定要進(jìn)入不可運(yùn)行的區(qū)域，這就是工作點(diǎn)必須出現(xiàn)在喘振 邊界線的左端。以軸流壓氣機(jī)單排動(dòng)葉的速度三角形(圖3)變化為切入 點(diǎn)，可以在機(jī)理上解釋這一流動(dòng)失穩(wěn)現(xiàn)象。
圖3中的Va是進(jìn)氣的軸向速度，Vl是進(jìn)氣的相對速度，U是葉片旋 轉(zhuǎn)在R半徑處的切向速度，al是進(jìn)氣角，(31是葉片的安裝角， 一般情況 下氣體的入口攻角S=al-pl=2Q-5Q時(shí)，葉片通道內(nèi)部的流動(dòng)損失為最小。 因此，在設(shè)計(jì)狀態(tài)下，攻角都設(shè)置在2、5、依據(jù)吳仲華轉(zhuǎn)焓恒定的原理， 假使馬赫數(shù)小于0.28，近似認(rèn)為是不可壓縮流動(dòng)，則壓比與相對轉(zhuǎn)速的關(guān) 系為
Ap"廠巧,p〔C2〕-A巧顯
可見，壓比、流量和葉片通道流動(dòng)損失是有嚴(yán)格的關(guān)系的。如果在恒 定轉(zhuǎn)速的條件下，要提高壓比，流量必須降低，則Va與Vl的夾角al必 須加大，則S=al-(31〉5Q，葉片吸力面的分離必定加大，通道內(nèi)部的流動(dòng)分 離就會(huì)加大，流動(dòng)損失就會(huì)加大，另一方面，通道內(nèi)部的分離團(tuán)就會(huì)形成 不穩(wěn)定分離團(tuán)，相對于葉片旋轉(zhuǎn)的方向反向旋轉(zhuǎn)，壓氣機(jī)進(jìn)入喘振和旋轉(zhuǎn) 失速。這是在轉(zhuǎn)速不變的情況下，壓氣機(jī)進(jìn)入喘振左端區(qū)域的物理解釋。
圖2是當(dāng)壓氣機(jī)偏離設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速n5時(shí)，如果要保持壓比恒定，在n4轉(zhuǎn) 速下，壓氣機(jī)要進(jìn)入喘振區(qū)域的示意圖，因?yàn)檗D(zhuǎn)速下降，給壓氣機(jī)提供的功必然下降，而要維持壓比恒定，則兩個(gè)相對速度的平方差不變，或者說 相對速度的大小不能有大的改變，為保持這一關(guān)系，這時(shí)流量必須下降。
必然導(dǎo)致Va與VI的夾角oil加大，吸力面分離加劇，壓氣機(jī)進(jìn)入如圖2 所示的左端區(qū)域?？梢?，在現(xiàn)有固定的進(jìn)口導(dǎo)葉和固定的靜葉安裝角的前 提下，機(jī)組要維持相同壓比下，維持系統(tǒng)高效穩(wěn)定運(yùn)行是不可能的。
本發(fā)明是在滿足壓比恒定不變的條件下，改善和提高非設(shè)計(jì)工況的運(yùn) 行效率和穩(wěn)定性的背景下提出的。
等離子體激勵(lì)通過在壓氣機(jī)葉尖端壁區(qū)誘導(dǎo)沿進(jìn)口氣流方向流動(dòng)，減 小了氣流進(jìn)氣功角，抑制葉片吸力面的流動(dòng)分離，圖4是釆用等離子體激 勵(lì)減小進(jìn)氣功角示意圖，等離子體誘導(dǎo)流動(dòng)(AC)，使進(jìn)氣角增大(")。
圖5是適用于葉柵內(nèi)流控制的等離子體激勵(lì)及控制系統(tǒng)示意圖，本發(fā) 明系統(tǒng)的控制裝置由l一壓氣機(jī)機(jī)匣，2 —?jiǎng)尤~，3 —等離子體激勵(lì)器，4 一高壓電源，5 —壁面測溫裝置，6 —進(jìn)口流量測量裝置，7-出口壓力測量 裝置，8 —等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成。本發(fā)明控制裝置中個(gè) 部件、及各部件的連接組裝都是已有技術(shù)，在此不作贅述。
圖7是本發(fā)明的等離子體激勵(lì)器的結(jié)構(gòu)示意圖，在絕緣材料11兩側(cè) 非對稱地布置兩塊金屬電極12和13， 一塊金屬電極12裸露在周圍的空氣 中，另一塊金屬電極13嵌在絕緣材料11A里(本發(fā)明可以采用但不限于 比如銅材料制成的長方形的金屬電極，絕緣材料可以采用但不限于比如聚 四氟乙烯或石英玻璃等)。在高壓高頻交流電4的作用下，可在嵌入絕緣 材料內(nèi)的金屬電極13上方生成弱電離的低溫等離子體A，通過離子與中 性氣體分子的碰撞向邊界層輸送能量，使周圍空氣形成靜流量為零 (ZNMF)的水平方向射流，加速附面層內(nèi)的氣流流動(dòng)(如圖7中的箭頭 B所示)。
本發(fā)明方法的控制裝置中各部件的功能如下
l一壓氣機(jī)機(jī)匣，為壓氣機(jī)導(dǎo)葉和靜葉提供支撐，并將壓縮氣體封閉 在通道內(nèi)；
2 —壓氣機(jī)動(dòng)葉，起到壓縮空氣的作用；
3—等離子體激勵(lì)器，接通高壓電后產(chǎn)生等離子體，加速附近空氣； 4一高壓交流電源，為等離子體激勵(lì)器提供電源；5 —壁面測溫裝置，測量壁面溫度，保證不超溫，防止激勵(lì)器被擊穿；
6 —進(jìn)口流量測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(8)中的數(shù) 據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)的流量進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)采集，并與壓氣機(jī) 的轉(zhuǎn)速信號連鎖在一起，為系統(tǒng)整體控制提供非設(shè)計(jì)狀態(tài)的準(zhǔn)確輸入信 號。
7 —壓氣機(jī)出口壓力測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(8)
中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)運(yùn)行的出口壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，
并與等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(8)中失速先兆分析模塊聯(lián)系起來，
一旦在動(dòng)態(tài)壓力信號中出現(xiàn)失速先兆信號，則發(fā)出控制輸出信號，開啟等
離子體激勵(lì)器；
8 —等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成，是整個(gè)系統(tǒng)的信號分析、 控制指令發(fā)出、數(shù)據(jù)采集的中央處理器。
本發(fā)明系統(tǒng)的具體執(zhí)行步驟如下
O依據(jù)壓氣機(jī)出口壓力測量裝置7獲得動(dòng)態(tài)壓力信號，通過等離子 體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成8判斷是否出現(xiàn)失速先兆信號；
2) 如果未出現(xiàn)失速先兆信號則不動(dòng)作；
3) 如果出現(xiàn)失速先兆信號則等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成8 啟動(dòng)高壓電源4，為等離子體激勵(lì)器3供電，施加適當(dāng)強(qiáng)度等離子體激勵(lì) (10kV);
4) 通過壁面測溫裝置5監(jiān)測壁面溫度，如果壁面溫度超溫(超過200。C) 則降低激勵(lì)電壓(降低lkV)，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于 絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿；
5) 如果激勵(lì)器附近溫度未超過200。C，則增大激勵(lì)電壓(增大lkV)，
繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì) 器不會(huì)被擊穿；
6) 重復(fù)步驟4和5的操作。
本發(fā)明系統(tǒng)在壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺上進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該實(shí)驗(yàn)臺的基本參數(shù) 如表1所示。實(shí)驗(yàn)中通過逐步調(diào)整壓氣機(jī)出口的節(jié)流閥，降低壓氣機(jī)流量 直至壓氣機(jī)失速，采集壓氣機(jī)進(jìn)出口的壁面靜壓，計(jì)算壓氣機(jī)的壓升系數(shù) ^和流量系數(shù)^，比較未施加等離子體氣動(dòng)激勵(lì)和施加激勵(lì)時(shí)的壓氣機(jī)性能和穩(wěn)定性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果如圖6所示。其驗(yàn)證結(jié)果與本發(fā)明提出的設(shè)想一致。 表l壓氣機(jī)實(shí)驗(yàn)臺的設(shè)計(jì)參數(shù)
轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速/ (r/min)2400
通道夕卜徑/mm500
輪轂比0.75
轉(zhuǎn)子葉片數(shù)量58
級反動(dòng)度/%68
動(dòng)葉展弦比1.86
動(dòng)葉頂部安裝角/。39
動(dòng)葉頂部弦長/mm36.3
設(shè)計(jì)流量/ (kg/s)2.6
壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速為900r/min時(shí)，未施加等離子體氣動(dòng)激勵(lì)和施加激勵(lì)時(shí)， 壓氣機(jī)的壓升系數(shù)-流量系數(shù)曲線如圖6所示。
由圖6可見，施加等離子體氣動(dòng)激勵(lì)后，壓氣機(jī)近失速流量系數(shù)《、降 低了5.2%，最大壓升系數(shù)^,增加了 1.08%,等離子體氣動(dòng)激勵(lì)有效擴(kuò)大
了壓氣機(jī)穩(wěn)定性，同時(shí)使壓氣機(jī)的增壓能力略有提升。
ii
權(quán)利要求
1、一種擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法，用于葉片式通用流體壓縮機(jī)械系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括壓氣機(jī)機(jī)匣，為壓氣機(jī)導(dǎo)葉和靜葉提供支撐，并將壓縮氣體封閉在通道內(nèi)；壓氣機(jī)動(dòng)葉，起到壓縮空氣的作用；等離子體激勵(lì)器，接通高壓電后產(chǎn)生等離子體，加速附近空氣；高壓交流電源，為等離子體激勵(lì)器提供電源；壁面測溫裝置，測量壁面溫度，保證不超溫，防止激勵(lì)器被擊穿；進(jìn)口流量測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)(8)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)的流量進(jìn)行在線動(dòng)態(tài)采集，并與壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速信號連鎖在一起，為系統(tǒng)整體控制提供非設(shè)計(jì)狀態(tài)的準(zhǔn)確輸入信號。壓氣機(jī)出口壓力測量裝置，與壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)聯(lián)結(jié)在一起，對壓氣機(jī)運(yùn)行的出口壓力進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)測，并與等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中失速先兆分析模塊聯(lián)系起來，一旦在動(dòng)態(tài)壓力信號中出現(xiàn)失速先兆信號，則發(fā)出控制輸出信號，開啟等離子體激勵(lì)器；等離子體激勵(lì)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)集成，是整個(gè)系統(tǒng)的信號分析、控制指令發(fā)出、數(shù)據(jù)采集的中央處理器；該方法包括下述步驟1)依據(jù)入口流量測量裝置和壓氣機(jī)出口壓力測量裝置采集得到的流量和壓力信號，經(jīng)過壓氣機(jī)運(yùn)行數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在線處理，獲取壓氣機(jī)目前運(yùn)行狀況；2)依靠壓氣機(jī)數(shù)據(jù)采集和控制系統(tǒng)中計(jì)算機(jī)設(shè)定的控制規(guī)律，判斷壓氣機(jī)是否發(fā)生失速并執(zhí)行在線調(diào)節(jié)步驟。
2、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，若在線 采集的數(shù)據(jù)分析表明未發(fā)生失速，則不施加等離子體激勵(lì)。
3、 如權(quán)利要求l所述的方法，其特征在于，所述步驟B中，若在線 采集的數(shù)據(jù)分析表明已發(fā)生失速，則施加等離子體激勵(lì)，施加等離子體激勵(lì)的步驟為A、 施加等離子體激勵(lì)時(shí)，監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿；B、 如果激勵(lì)器附近溫度過高，則降低激勵(lì)電壓，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿；c、如果激勵(lì)器附近溫度正常，則增大激勵(lì)電壓，繼續(xù)監(jiān)測激勵(lì)器附近的溫度，保證溫度低于絕緣材料擊穿溫度，確保激勵(lì)器不會(huì)被擊穿。
全文摘要
一種擴(kuò)穩(wěn)增效的等離子體流動(dòng)控制方法，整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行是在計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行的，通過在壓氣機(jī)機(jī)匣固定位置施加適當(dāng)強(qiáng)度的等離子體激勵(lì)，一方面可以起到拓寬壓氣機(jī)的穩(wěn)定運(yùn)行區(qū)域的作用，另一方面可以改善葉尖區(qū)域的流動(dòng)狀態(tài)，起到減小流動(dòng)損失的作用。
文檔編號F15D1/00GK101666344SQ200810119579
公開日2010年3月10日 申請日期2008年9月3日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月3日
發(fā)明者徐燕驥, 朱俊強(qiáng), 鋼 李, 聶超群 申請人:中國科學(xué)院工程熱物理研究所