透平膨胀机叶轮超速试验装置

介绍了新研制的透平膨胀机叶轮超速试验装置，通过各类典型产品的叶轮超速，证明该装置能满足国内透平膨胀机叶轮超速试验机的要求。     

透平膨胀机叶轮耦合应力的强度有限元分析

根据透平膨胀机的工作原理,基于有限元分析理论,对透平膨胀机的主要部件叶轮进行了结构、温差和气动力耦合作用的强度分析,采用三维实体建模的方法,以叶轮的实际工况为输入条件,通过ANSYS有限元分析软件计算得到了离心力、温差应力和气动力共同作用下的叶轮应力应变分布状况,并对叶轮的安全性进行了校核分析。计算结果表明,气动力载荷使得离心力、温差应力作用时产生的应力应变有减小的趋势。所以,同时考虑离心力、温差应力及气动力耦合作用的叶轮应力应变值更符合叶轮的实际情况。     

浅谈增压透平膨胀机防喘振控制设计与应用分析

增压透平膨胀机在运行中,会产生喘振问题,如果不进行技术处理,设备运行的稳定性和安全性将会受到很大影响。本文对增压透平膨胀机喘振问题出现的原因进行了分析,并就其防喘振设计与应用进行了讨论,希望能够防止增压透平膨胀机进入喘振区域,确保设备的正常运行。     

“全可控涡”三元叶轮透平压缩机的设计

详细介绍了“全可控涡”三元叶轮透平压缩机的设计方法与试验情况，并结合一台产品进行具体的设计、模型级试验和整机试验，结果表明：“全可控涡”三元叶轮级效率高，工况范围宽，使得压缩机的整机效率有了大幅度提高，值得推广。     

氦气体轴承透平膨胀机研制

根据氦制冷系统的要求设计氦透平膨胀机,按透平膨胀机的整体热力性能及机械性能进行多目标优化方法设计,对氦透平膨胀机的结构形式、热力性能进行优化设计。对传统的 Riccati 传递矩阵法改进推导进行临界转速求解,提出一种切向进气的静压气体轴承结构形式,通过设置回气孔和轴向排气孔,提高主轴的失稳转速。通过现场氦气试车,氦透平膨胀机运转平稳,热力性能优异,表现出良好的整机性能,完全达到了氦制冷系统的设计要求。     

基于UG透平叶轮数字化建模的研究

介绍了复杂自由曲面零件——透平叶轮数字化建模的思路。分析了叶轮建模的具体要求和步骤,研究了基于典型CAD/CAM软件UG的整体叶轮实体造型方法,详细论述了从叶片数据的获得、处理,叶片边缘线及截面轮廓的生成和修改及拟合成光滑的叶片实体等过程,指出叶轮造型的具体思路、重点、难点问题及解决方法,在此基础上加工出的叶轮已应用在透平膨胀机的自主研发中。     

透平膨胀机叶轮多轴加工方法研究

针对透平膨胀机叶轮叶片薄、扭曲大,叶片间隔小,形状复杂等特点,对其多轴加工过程进行了详细的分析,研究并试验了叶轮多轴加工方法,有效的解决了加工过程中的问题;首先对叶轮毛坯的编程与加工、定位与装卡,五轴加工机床的选择以及叶轮CAM设置等工艺过程进行了合理的设置,然后对整个工艺过程进行了多次实践验证,最终实现了优化叶轮加工过程,提高加工效率的目的;目前这一技术已成功运用到多种整体叶轮的加工,并获得了良好的效果。     

围带对透平膨胀机叶轮气动性能的影响研究

应用CFD方法对透平膨胀机叶轮流场进行计算。首先将计算结果与实验数据进行对比，验证了计算方法的准确性和可靠性。然后对比分析不同围带参数对叶轮气动性能的影响，包括围带宽度、倒角以及叶顶间隙。结果表明，适当宽度的围带有利于提高叶轮气动性能；围带出口内缘倒角有助于提高叶轮气动性能，外缘倒角则会产生不利影响；叶顶间隙会导致叶轮气动性能降低，且随着间隙增大，不利影响更加显著。     

基于响应曲面法的液力透平叶轮多目标优化设计

建立了基于试验设计理论和响应面近似的液力透平叶轮的优化设计方法。以最高效率、高效区范围及转轮所得扭矩-流量曲线在小流量区的稳定性为目标函数。在使用CFturbo软件建立液力透平叶轮的参数化模型后,先用Plackett-Burman试验设计筛选结构参数,并根据结构参数对目标函数的影响将其划分为三个等级:显著因素、次显著因素和不显著因素;再用正交试验法确定次显著因素的设计中心点;最后由中心复合和Box-Behnken设计及响应面分析确定各级结构参数的最优设计点。该方法以计算流体力学(CFD)的计算结果为基础,共进行40次试验,构造了液力透平叶轮的结构参数与多目标函数的响应面近似模型,分析了结构参数间的交互效应。对最优设计点的液力透平进行了实验研究,试验结果及CFD计算值与响应面近似值吻合,且较优化前的模型在性能上有明显改善,表明基于试验设计和响应面的优化设计方法可用于液力透平叶轮的优化设计。     

KDON-1000/1100空分设备

KDON-1000/1100空分设备采用全板式,全低压、正流透平膨胀机制冷,双级精馏,切换板式流程。 该产品采用了一系列80年代后期引进的法液空和美国普莱克斯技术和国内开发的新技术。 相对于国内水平,分子筛增压透平膨胀机流程又有所提高;设备配套的透平膨胀机,引进美国罗特福劳公司的技术和采用美国NPEC专     

油气混合氦透平膨胀机在EAST低温系统中应用现状研究

介绍用于EAST(Experimental Advanced SuperconductingTokamak)低温系统中特殊结构的氦透平膨胀机,并且指出在当前降温过程中氦透平膨胀机不稳定性问题。分析2种降温模式(使用透平D和不使用透平D)对制冷机性能的影响,结果表明不使用透平D将会大大降低制冷机的性能。在现有条件下提出对静压气体轴承的改进设计,试验结果表明此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性。     

压缩机T型叶轮点元素三元叶片基本展开型谱创建

介绍了T型叶轮点元素三元叶片基本展开型谱,是在一种创新思维指导下,利用电子计算机进行辅助设计,将集团的T型叶轮点元素三元叶片展开归纳到型谱中,使三元叶片展开工作变得更简单、更精确、更快捷,提高了设计水平、缩短了产品的制造周期.     

基于自定义特征的透平叶轮产品族参数化建模方法研究

针对制冷透平膨胀机叶轮的结构特点,以UG软件为支撑平台,运用实体建模概念,结合表达式、电子表格以及用户自定义特征等功能,提出了叶轮产品族三维参数化建模的方法,为企业实现叶轮产品的快速开发提供了一种新的途径.     

梯形断面蜗壳式离心泵作透平叶轮的设计与试验

为提高非圆形断面蜗壳式离心泵作透平的效率,以一比转速为193的梯形断面螺旋形蜗壳式离心泵为原型,设计了适应此类泵作透平运行的透平专用叶轮。根据原型泵梯形断面蜗壳几何参数,依据面积相等的原则,推导梯形断面几何参数与当量圆断面半径的换算关系式;依据等速度矩定律确定叶轮进口速度矩,推导出叶片进口安放角与设计流量的关系表达式;对于叶片进口较宽的情况,在轴面投影图中划分三条流线,分别计算三条流线与叶片出口边交点处的出口安放角;基于ANSYS BladeGen与NX软件建立新叶轮的三维模型,制作试验叶轮,开展外特性试验,并进行数值模拟分析。结果表明:新叶轮将透平最高效率由71.9%提高到了77.3%,较原型叶轮透平最高效率提高了7.5%,且新叶轮在75~130 m~3/h的流量区间均能高于72%的效率运行,效率曲线较平坦,高效区运行范围宽。数值计算结果分析表明新叶轮进口能较好地适应螺旋形蜗壳的出流;从叶片进口到叶片出口,液体压能得以较均匀地转换,叶轮内的水力损失较原型泵叶轮内部显著减小。透平试验高效点与给定的设计流量一致,验证了该文提出的透平叶轮设计理论和方法是合理可行的。     

轴向排气型煤气透平的轴承温度稳定控制方法及应用

简要分析了径向进气、轴向排气型煤气透平膨胀机的排气侧轴承温度增高的原因,如何避免煤气透平膨胀机排气侧支撑轴承温度的升高,对保证TRT机组的正常运行非常重要。通过该文提出的控制透平排气侧轴承温度升高的方法,使TRT机组自动化系统的控制功能更加完善。     

低温氦透平膨胀机静压气体径向轴承的改进设计

针对超导托卡马克(Experimental advanced superconducting Tokamak, EAST)氦制冷机中的低温氦透平膨胀机运行不稳定性问题,从雷诺方程出发,推导出可以一次性计算得到静压气体轴承4个性能参数的计算程序:承载能力、刚度系数、气体消耗量和摩擦功耗.做出承载能力和气体消耗量随小孔直径和随半径间隙的变化曲线.在现有条件下提出改进氦透平膨胀机的设计方法,试验结果表明,此方法能有效改善氦透平膨胀机的稳定性,该研究成果是下一步整体改进EAST低温氦透平膨胀机重要理论的前提.     

苏州欧拉透平机械有限公司

正苏州欧拉透平机械有限公司坐落于美丽的江畔静隅——江苏省苏州市太仓市,毗邻上海市嘉定区,是一家研发、设计和制造高端高效透平压缩机和透平膨胀机组的专业企业;是为化工、石油、冶金、电力、城建、环保和制药等产业提供离心压缩机和透平膨胀机系统问题解决方案和系统服务的制造商、集成商和服务商。专业的研发团队:公司以西安交通大学能源动力、流体机械、叶轮机械等专业为成长背景,聚集了一批资深的离心压缩机设计和制造领域的专     

通道锥度对透平导向叶片绕流性能的影响及这种大锥度叶片设计方法的改进

本文对透平常用的锥形通道中的三元流动进行了初步探索,文中第一部分研究大锥度扩张（收缩）型透平导叶通道中、在上下游都没有动叶的条件下,锥度对叶栅性能的影响。结果表明：在设计中需要考虑由于实际流面偏离圆柱面所引起的出气角的变化,为此,本文给出了近似计算出气角变化的方法。文中第二部分对上述透平导叶提出了考虑三元流动的近似设计方法。     

低温地热源有机朗肯循环系统匹配向心透平数值分析及优化

为了更好的利用低品位热能,研发了与低温地热源有机朗肯循环匹配的向心透平的两种叶轮结构形式:90°进气和后掠式进气,并对其进行了数值模拟。结果表明,在相同进口压力温度条件、相同出口压力条件及相同流量条件下,相对于90°进气向心透平,后掠式进气向心透平具有更高的效率。为了进一步提高两台向心透平的效率,通过均匀试验的手段对两台向心透平的叶轮进行了优化并采用单向流固耦合方法对优化叶轮叶片进行了强度的校核。结果表明,90°进气向心透平和后掠式向心透平最后获得最大等熵效率分别是86.9%和87.9%,较原型分别提高1.9%和1.4%。优化后叶轮内流动得到改善,叶轮做功能力增强。强度校核结果表明优化后的叶轮叶片最大变形量均小于设计叶顶间隙,最大等效应力远小于材料屈服强度,叶轮满足安全运行要求。     

空分增压透平膨胀机转子腐蚀的剖析与预防

增压透平膨胀机是为空分装置提供冷量的设备,根据能量转换和守恒定律,气体在增压透平膨胀机内进行绝热膨胀对外作功时,气体的能量一定要减少,从而使气体本身强烈地冷却而达到制冷的目的。因工作人员没有按照安装施工标准用盲板将设备与管道的出入口法兰隔离,而增压透平膨胀机的轴端采用的是迷宫式的梳齿密封,致使在增压透平膨胀机安装完毕后、管道进行水压测试时,增压透平膨胀机的内部进水。增压透平膨胀机内部转子部件长时间与水接触会产生电化学的腐蚀,其表面会形成严重的腐蚀坑,损伤其金属表面。利用计算获得设备腐蚀中损耗的金属质量会对转子动平衡产生的影响,设备异常后会缩短机组平稳的运行周期,加大维修成本。本文研究了增压透平膨胀机转子形成腐蚀的原因,提出在安装和运行时需注意的相关事项,保证增压透平膨胀机的安全平稳运行。