一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统
专利汇可以提供一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 专利 公开了一种采用插值运算的 风 洞静叶可调轴流 压缩机 防喘系统，包括中央 控制器 、防喘振控制单元、静叶调节机构、监测单元、转速控制单元；通过已有静叶 角 度的 喘振线 数据通过插值运算获得未测角度的喘振线数据，以此设置防喘警戒线，允许机组在未进行实测喘振线数据的静叶角度下运行；在不增加调试工作、成本的前提下，大大拓宽了机组稳定运行角度区间；同时通过实时监控轴流压缩机运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据机组运行工况对防喘警戒线进行 温度 修正，确保机组在防喘警戒线内安全稳定运行。本发明专利的采用插值运算的风洞用静叶可调轴流压缩机防喘控制系统还可应用于其他静叶角度频繁变化的工业场合。，下面是一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统专利的具体信息内容。
1.一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统，包括中央控制器、防喘振
控制单元、静叶调节机构、监测单元和转速控制单元；监测单元监测压缩机组流量、静叶角
度、压比和温度，转速控制单元控制压缩机组转速；所述的防喘振控制单元用于控制阀门，
该阀门设置于压缩机组进出口间旁通回路上，在压缩机组出现或接近防喘警戒线时能够快
速打开阀门，增大机组入口流量、降低压缩机组进出口压比；其特征在于：所述的静叶调节
机构包括静叶调节筒、齿条、伺服电机、斜齿轮、支撑轴、若干静叶滑块和若干静叶曲柄，所
述的静叶调节筒安装于静叶机壳外侧，所述的静叶调节筒安装在支撑轴上，支撑轴用于支
撑静叶调节筒，能够确保静叶调节筒轴向移动，齿条固定在静叶调节筒上，伺服电机的输出
轴通过减速器与斜齿轮连接，斜齿轮与齿条啮合，若干静叶滑块安装于静叶调节筒的环形
凹槽内，滑块能够在凹槽内滑动，每个静叶滑块与一个静叶曲柄的一端连接，每个静叶与其
相对应位置的静叶曲柄的另外一端固定连接，在静叶调节筒轴向移动时，所有静叶滑块随
静叶调节筒轴向移动，带动所有静叶曲柄转动，所有静叶同时随静叶曲柄转动，在机组运行
时实时调节静叶运行角度；
所述的中央控制器利用压缩机组运行过程中实测的静叶角度、流量、压比、温度的数据
通过计算，得出压缩机组的实际运行工况点，并将该运行工况点与已设置好的该静叶角度
的防喘警戒线进行比对，当机组运行工况点持续运行在防喘警戒线外，中央控制器控制防
喘振控制单元动作，确保机组远离喘振区间；
利用已有静叶角度的喘振线数据通过插值运算获得未测角度的喘振线数据，以此设置
防喘警戒线，允许压缩机组在未进行实测喘振线数据的静叶角度下运行，同时通过实时监
控轴流压缩机组运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据压缩机组运行工况对防喘警戒线
进行温度修正，确保压缩机组在防喘警戒线内安全稳定运行，
其中，对已完成机组静叶角度为θ1、θ2、θ3……的实测喘振点数据，其数据格式为(θ1，
Q1-1，ε1-1，n1)、(θ1，Q1-2，ε1-2，n2)、(θ1，Q1-3，ε1-3，n3)、(θ1，Q1-4，ε1-4，n4)……，(θ2，Q2-1，ε2-1，n1)、(θ2，Q2-2，ε2-2，n2)、(θ2，Q2-3，ε2-3，n3)、(θ2，Q2-4，ε2-4，n4)……，(θ3，Q3-1，ε3-1，n1)、(θ3，Q3-2，ε3-2，n2)、(θ3，Q3-3，ε3-3，n3)、(θ3，Q3-4，ε3-4，n4)……；对于静叶角θx，若θ1＜θx＜θ2，则该静叶角度不同转速nm(m＝1，2，3，4……)的喘振点数据(θx，Qx-m，εx-m，nm)，通过以下插值公式计算：
通过计算得到静叶角θx不同转速nm(m＝1，2，3，4……)对应的喘振点数据，(θx，Qx-1，
εx-1，n1)、(θx，Qx-2，εx-2，n2)、(θx，Qx-3，εx-3，n3)、(θx，Qx-4，εx-4，n4)……；
其中，
θ为压缩机组静叶角度，
θp(p＝1，2，3，4……)为机组不同静叶角度；
n为压缩机组转速，
nm(m＝1，2，3，4……)为机组不同转速；
Q为压缩机组进口体积流量，
Qp-m(p＝1，2，3，4……；m＝1，2，3，4……)为压缩机组静叶角度θp，转速nm的流量；
ε为压缩机组进口出口压比，
εp-m(p＝1，2，3，4……；m＝1，2，3，4……)为压缩机组静叶角度θp，转速nm的压比。
一种采用插值运算的风洞静叶可调轴流压缩机防喘系统
技术领域
背景技术
流式压缩机的固有特性，为避免轴流压缩机出现喘振工况，需要实时监测机组运行工况点，
确保机组运行工况位于稳定运行区间范围内、远离喘振边界，避免机组损伤。由于风洞运行
工况众多，轴流压缩机需要满足宽广的流量-压比范围，为确保轴流压缩机满足风洞使用条
件，风洞用轴流压缩机在使用变频方式增大机组运行转速区间的同时，多采用静叶可调方
式扩大轴流压缩机的稳定运行区间。静叶角度变化影响机组的喘振边界，改变机组的稳定
运行区间。由于连续式风洞调试时间紧、任务重、调试成本巨大，通常仅对轴流压缩机组常
用静叶角度的喘振线进行测试；为确保机组安全，机组也仅能在已完成喘振线测试的静叶
角度下运行。
发明内容
行插值运算获得实测静叶角度之间某个静叶角度对应的喘振线数据，以此喘振线预留安全
裕度设置防喘警戒线，在减小调试时间、工作量、成本的同时，拓宽了机组安全运行的静叶
角度区间；通过对机组运行工况进行实时监控，并依据机组运行角度、温度对防喘警戒线进
行自动切换、修正，确保机组在不同静叶角度下稳定、安全运行。
元监测压缩机组流量、静叶角度、压比和温度，转速控制单元控制压缩机组转速；
支撑轴上，支撑轴用于支撑静叶调节筒，能够确保静叶调节筒轴向移动，齿条固定在静叶调
节筒上，伺服电机的输出轴通过减速器与斜齿轮连接，斜齿轮与齿条啮合，若干静叶滑块安
装于静叶调节筒的环形凹槽内，滑块能够在凹槽内滑动，每个静叶滑块与一个静叶曲柄的
一端连接，每个静叶与其相对应位置的静叶曲柄的另外一端固定连接，在静叶调节筒轴向
移动时，所有静叶滑块随静叶调节筒轴向移动，带动所有静叶曲柄转动，所有静叶同时随静
叶曲柄转动，在机组运行时实时调节静叶运行角度；
角度的防喘警戒线进行比对，当机组运行工况点持续运行在防喘警戒线外，中央控制器控
制防喘振控制单元动作，确保机组远离喘振区间；
时监控轴流压缩机组运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据压缩机组运行工况对防喘警
戒线进行温度修正，确保压缩机组在防喘警戒线内安全稳定运行。
喘警戒线，通过实时监控机组运行工况，确保机组能够在全部静叶调节范围内安全运行。本
发明专利可以有效确保预测静叶角度喘振线、防喘警戒线的准确性，在不增加调试工作、成
本的同时，大大扩展了机组可运行的静叶角度范围；同时能够依据静叶角度、温度自动切
换、修正喘振线、防喘警戒线。本发明专利能够有效降低调试成本，拓展机组安全运行的静
叶角度区间，实时监控机组运行工况，依据运行角度自动切换防喘警戒线，确保机组运行安
全。本发明专利的连续式风洞静叶可调轴流压缩机防喘警戒线自动控制系统还可应用于其
它静叶角度频繁变化的工业场合。
附图说明
轮，55、支撑轴，56、静叶滑块，57、静叶曲柄，58、静叶，59、静叶机壳。
具体实施方式
度、压比和温度，转速控制单元控制压缩机组转速；
量、降低压缩机组进出口压比；
调节筒安装在支撑轴上，支撑轴用于支撑静叶调节筒，能够确保静叶调节筒轴向移动，齿条
固定在静叶调节筒上，伺服电机的输出轴通过减速器与斜齿轮连接，斜齿轮与齿条啮合，若
干静叶滑块安装于静叶调节筒的环形凹槽内，滑块能够在凹槽内滑动，每个静叶滑块与一
个静叶曲柄的一端连接，每个静叶与其相对应位置的静叶曲柄的另外一端固定连接，在静
叶调节筒轴向移动时，所有静叶滑块随静叶调节筒轴向移动，带动所有静叶曲柄转动，所有
静叶同时随静叶曲柄转动，在机组运行时实时调节静叶运行角度；
防喘警戒线进行比对，当机组运行工况点持续运行在防喘警戒线外，中央控制器控制防喘
振控制单元动作，确保机组远离喘振区间；
时监控轴流压缩机组运行工况，自动切换防喘警戒线，并依据压缩机组运行工况对防喘警
戒线进行温度修正，确保压缩机组在防喘警戒线内安全稳定运行。
轴流压缩机进口流量，获得实测某一静叶角度条件不同转速喘振工况点对应的流量-压比
值。将同一静叶角度下喘振工况点连接后即可得到对应的喘振边界，以此喘振边界预留一
定裕量后即可得到对应的防喘警戒线。完成全部已确定的静叶角度组的喘振边界测试后，
对于某一未测静叶角度值，通过中央控制器判断，利用相邻两静叶角度组对应的流量-压比
数组作为基础数据，将不同转速的流量、压比数值分别进行线性插值运算，获得未测静叶角
度不同转速喘振工况点对应的流量-压比值，将此喘振工况点连接后即可得到该未测静叶
角度值的喘振边界。由于要求角度间隔较小，通过线性插值获得喘振边界足够准确。
运算，切换，依据实时监测的流量、压力、温度等信号实时监控机组运行工况；一旦机组运行
工况越过防喘警戒线，中央控制器将发出指令操作防喘振控制单元动作，打开旁通回路快
开控制阀门，确保机组安全稳定运行。
试过程中仅完成了常用静叶角度及极限角度的喘振线数据测试，通常要求机组仅能在该常
用角度下运行；本发明专利利用已测的喘振线数据，通过对机组运行静叶角度θ进行判断，
依据静叶角度θ相邻的两个已测的静叶角度的喘振线数据进行插值运算以得到运行角度θ
下的喘振线数据；以此插值运算得到的喘振线数据设置防喘警戒线，确保机组运行安全。以
机组在现有静叶运行角度62°为例，通过机组工况监控单元反馈得到的进出口压比ε、体积
流量Q、运行转速n，得到机组在流量-压比图中的运行工况点M(Q，ε)，若M点位于防喘警戒线
右下侧，则机组为稳定运行工况。若M点位于防喘警戒线左上侧，则中央控制阀发出指令给
防喘振控制单元，快速打开其位于旁通回路的主要控制对象——快开阀门，促使压缩机组
流量Q增大，压比ε减小，将机组运行工况点M拉回到防喘警戒线内，确保机组稳定运行。
控制单元动作，快速打开旁通管路快开阀门，增加机组进口流量、降低机组进出口压比，确
保机组远离喘振区间。
ε40-1，n1)、(θ40，Q40-2，ε40-2，n2)、(θ40，Q40-3，ε40-3，n3)、(θ40，Q40-4，ε40-4，n4)……，(θ62，Q62-1，ε62-1，n1)、(θ62，Q62-2，ε62-2，n2)、(θ62，Q62-3，ε62-3，n3)、(θ62，Q62-4，ε62-4，n4)……，(θ79，Q79-1，ε40-1，n1)、(θ79，Q79-2，ε79-2，n2)、(θ79，Q79-3，ε79-3，n3)、(θ79，Q79-4，ε79-4，n4)……；当机组在其余静叶角度θ＝50°条件运行，中央控制器通过现有的40°、62°静叶的实测喘振线数据，通过插
值计算公式分别计算各对应转速的流量-压比数据，得到(θ50，Q50-1，ε50-1，n1)、(θ50，Q50-2，
ε50-2，n2)、(θ50，Q50-3，ε50-3，n3)、(θ50，Q50-4，ε50-4，n4)……，以此数据绘出静叶角度θ＝50°的喘
振线。
振线安全、稳定运行。适当增加静叶角度喘振线的测量，将进一步提高运算得到的静叶角度
喘振线与实测喘振线的一致性，但调试时间、工作、成本等都有所增加。
时切换、修正防喘警戒线，结果安全可靠，在要求通过静叶可调方式扩大轴流风机运行范围
的风洞场合中有着极大的应用前景。其应用领域还可以扩展到其它使用静叶可调拓展轴流
风机运行工况的工业应用场合。
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