（化工过程机械专业论文）基于结构适应的离心压缩机自愈调控方法研究.pdf

学位论文数据集 中图分类号 t h 4 5 2 学科分类号 5 3 0 3 1 论文编号 1 0 0 1 0 2 0 1 2 0 6 7 1 密级公开 学位授予单位代码 1 0 0 1 0 学位授予单位名称北京化工大学 作者姓名郝开元学号 2 0 0 9 0 0 0 6 7 1 获学位专业名称化工过程机械获学位专业代码 0 8 0 7 0 6 课题来源国家自然科学基金 研究方向离心压缩机自愈化研究 论文题目基于结构适应的离心压缩机自愈调控方法研究 关键词离心压缩机ic f d 、优化设计，数值分析，自愈调控 论文答辩日期 2 0 1 0 年5 月2 9 日论文类型应用研究 学位论文评阅及答辩委员会情况 姓名职称工作单位学科专长 指导教师高金吉教授北京化工大学故障诊断 评阅人1伺立东研究员北京化工大学动力机械 北京昆仑天辰仪 评阅人2吴海琦高工仪器仪表 表科技有限公司 评阅人3 评阅人4 答隧爵琵往席伺立东研究员北京化工大学动力机械 答辩委员1 江志农研究员北京化工大学 故障诊断 高工 北京昆仑天辰仪 答辩委员2吴海琦仪器仪表 表科技有限公司 答辩委员3杨国安研究员北京化工大学 故障诊断 答辩委员4王华庆教授 北京化工大学 故障诊断 答辩委员5杨剑锋 研究员北京化工大学故障诊断 答辩委员6马波副教授北京化工大学故障诊断 注：一论文类型：1 基础研究2 应用研究3 开发研究4 其它 二中图分类号在中国图书资料分类法查询。 三学科分类号在中华人民共和国国家标准( g b t1 3 7 4 5 9 ) 学科分类与代码 中查询。 四论文编号由单位代码和年份及学号的后四位组成。 摘要 基于结构适应的离心压缩机自愈调控方法研究 摘要 离心压缩机作为核心设备广泛应用于石油天然气、大型煤化工以及深 海油气开采等领域。离心压缩机性能的高低直接影响整套装置经济效益， 安全运行以及可靠性。现阶段随着经济快速发展，资源消耗、环境恶化等 问题日趋严重。所以如何保持压缩机安全稳定高效运行，提高其设计、运 行效率及自愈能力，拓宽工况范围越来越受到广泛的关注。 本文针对以上难点和热点应用数值分析方法开发高效精确的分析预 测模型，首先对离心压缩机进行非定常数值模拟深入研究了入口导叶与叶 轮的非定常相干现象。分析了这种现象对叶轮结构强度的影响，得出这种 现象产生气流激振力为造成叶轮叶片断裂故障的主要原因。 其次，探讨了叶轮盖侧曲率及轴向长度对压缩机整级性能影响。对四 种不同盖侧曲率叶轮进行气动性能、力学性能以及振动模态综合分析。分 析结果表明，减少叶轮轮盖侧曲率会使空气动力学性能明显提高同时也会 使叶轮机械性能有所改善，振动固有频率有所提高，但在得益的同时必须 要考虑这种叶轮引起相关转子动力学问题。 最后，采用c f d 技术研究离心压缩机整级性能优化设计方法。应用 全三维流场分析的方法分析叶轮、扩压器以及回流器叶片参数变化对压缩 机性能的影响。在此基础上，对主要几何参数进行了优化设计并建立气动 参数与结构参数之间的对应关系。研究结果表明，通过在压缩机运行过程 中调节扩压器叶片的角度，可以使压缩机的最大效率和工况范围均得到改 善。对于本模型的压缩机，效率可提高2 以上。优化设计后压缩机整级 气动性能得到明显改善。本文的研究成果可为提高压缩机的设计效率和工 况范围及自愈调控提供有效的方法。 关键词：离心压缩机，c f d ，优化设计，数值分析，自愈调控 a b s t r a c t _ 一 s t u d yo ns e l f r e c o v e r ya n dr e g u l a t i o nm 匝t h o do f c e n t r i f u g a lc o m p r e s s o rb a s e do ns t r u c t u r e ，adaptive a b s t r a c t t h ec e n t r i 缸g a lc o m p r e s s o ra sac o r ed e v i c ea r ew i d e l yu s e di no i la n d g a s ，l a r g e s c a l ec o a lc h e m i c a la sw e l la st h ed e e p s e ao i la n dg a se ) 中l o i t a t i o n a n ds oo n t h ec e n t r i 如g a lc o m p r e s s o rp e r f o m l a n c ed i r e c t l ya f f e c t st h e r e l i a b i l i t ya n d t h ee c o n o m i cb e n e m so ft h ed e v i c e a tt h i ss t a g ew i t ht h er a p i d d e v e l o p m e n to fe c o n o m y ，e n v i r o n m e n t a ld e g r a d a t i o n ，r e s o u r c ec o n s u m p t i o n a n do t h e r p r o b l e m sb e c o m em o r es e r i o u s s oh o w t ok e e pt h ec o h l p r e s s o r s t a b l ea n de m c i e n to p e r a t i o n ，t oi i n p r o v et h ed e s i g na n do p e r a t i n ge m c i e n c y a n ds e l r e c o v e 巧a b i l i t y ，b r o a d e nt h er a n g eo fo p e r a t i n gc o n d i t i o n sa r ew i d e l y c o n c e m e d t h ep 印e ri n v e s t i g a t e dt h ea b o v ed i 瓶c u l tp r o b l e mu s i n gn u m e r i c a l a n a l y s i sm e t h o d st od e v e l 叩e 伍c i e n ta n da c c u r a t ec o m p u t a t i o n a lm o d e l f i r s t l y ，t h ei n l e tg u i d ev a n e sa n dt h ei m p e l l e ru n s t e a d yc o h e r e n tp h e n o m e n o n o fc e n t r i m g a lc o m p r e s s o rw a ss t u d i e db yu s i n gu n s t e a d yn u m e r i c a ls i m u l a t i o n m e t h o d a n a l y s i st h ee f f e c to ft h i sp h e n o m e n o no nt h es t r u c t u r a ls t r e n g t ho f i i n p e l l e r t h ea n a l 舛c a lr e s u l t ss h o w e dt h eg a se x c i t a t i o np o w e ri st h em a i n r e a s o nt oc a u s et h e 行a c t u r ef a i l u r eo ft h ei m p e l l e rb l a d e s s e c o n d l y ，t h ep a p e rd i s c u s s e sac o 瑚【p u t a t i o n a lf l u i dd y n a m i c s ( c f d ) s t u d y d o n et oa s s e s st h ei n n u e n c eo fs h r o u dc u r v a t u r eo ni m p e l l e r p e r f o m a n c e a e r o d y n a m i c ，m e c h a n i c a la n dv i b r a t i o nm o d a la n a l y s i sr e s u l t s a r ep r e s e n t e df o rf o u ri m p e l l e r so fv a u i n gc o v e rc u r v a t u r ea n da x i a l1 e n g t h t h ea n a l y t i c a lr e s u l t ss h o w e dt h e r ea r ec l e a ra e r o d y n a m i ca n dm e c h a n i c a l b e n e 缸t st o d e c r e a s i n gt h e c u r v a t u r ea l o n gt h ei m p e h e rs h r o u db u tt h e s e b e n e f i t sm u s tb ew e i 曲e d a g a i n s t t h e i m p a c t o nt h e r o t o r d y n a m i c l 北京化工大学硕士学位论文 - _ - - - - _ _ - _ _ _ _ 一一一一 c o n s i d e r a t i o n s t1r n l 一 l a s t l y ， ln e p 印e r1 1 1 v e s t l g a t e d t h e p e r f o m a n c eo p t i m i z a t i o no f c e n t n 士u g a lc o m p r e s s o ru s i n gc o m p u t a t i o n a l f l u i d d y n a m i c s化f d ) t e c l u l i q u e ，a 如1 1t h r e e d i m e n s i o n a ln o wf i e l da n a l y s i sm e t h o dw a su s e dt o a n a l y z et h ee f r e c to ft h ei n l p e l l e r 、d i f m s e ra n dr e t u mv a n e o np r e f o n n a n c eo f c e n t n 如g a lc o m p r e s s o ra n dt h em a i np a r 锄e t e r so fw h i c hw a sa l s oo p t i m i z e d t h er e s u l t ss h o wt h a ta d j u s t a b l ed i f 如s e rv a n e sc 锄i m p r o v et h ee m c i e n c yo f c o m p r e s s o ra n do b t a i nm u c hw i d e ro p e r a t i n gr a n g e f o rt h i sm o d e lo ft h e c o m p r e s s o r ，t h ee m c i e n c yc a nb ei n c r 色a s e dm o r et h a n2 7 r h eo p t i m a l c o m p r e s s o rp r o v l d eg r e a ti n c r e a s ei na e r o d y n a m i cp e r f o r m a n c e t h er e s e a r c h r e s u l t sc a np r o v i d ea ne 舵c t i v em e t h o df o ri n l p r o v et h ed e s i g ne 伍c i e n c v 、 t h e 叩e r a t i n gr a n g ea n ds e l f r e c o v e 掣a n dr e g u l a t i o no ft h ec o m p r e s s o r k e yw b r d s ：c e n t r i 向g a lc o m p r e s s o r ，c f d ，d e s i g no p t i m i z a t i o n ，n u m e d c a l a n a l y s i s ，s e l f - r e c o v e 巧a n dr e g u l a t i o n i v 目录 目录 第一章绪论。1 1 1 课题来源l 1 2 课题研究背景及意义1 1 3 国内外研究现状3 1 3 1 离心压缩机发展概况3 1 3 2 离心压缩机研究概况4 1 4 计算流体力学( c f d ) 的发展5 1 5 本文主要研究内容6 第二章流体机械内部流场数值计算理论分析9 2 1 流体流动基本控制方程9 2 1 1 连续性方程9 2 1 2 动量守恒方程1 0 2 1 3 能量守恒方程1 0 2 2 湍流模型概述1 l 2 2 1 湍流模型模拟方法1 2 2 2 2 常用湍流模型简介1 2 2 3 空间离散1 3 2 3 1 常用离散化方法1 4 2 3 2 离散方程介绍1 4 2 4 网格生成技术1 6 2 5 本章小结1 8 第三章离心压缩机内部非稳定流场数值模拟1 9 3 1 叶轮非定常运动概述1 9 3 1 1 条件非定常1 9 3 1 2 固有非定常2 0 3 2 离心压缩机非定常数值模拟2 0 3 2 1 数值模型建立及网格划分2 0 3 2 2 控制方程与数值算法2 l v i l 北京化工大学硕士学位论文 3 2 3 边界条件及时间步划分2 2 3 3 离心压缩机非定常模拟结果分析2 3 3 3 1 叶片相对速度分布2 3 3 3 2 叶片熵的分步2 4 3 3 3 不同界面位置导叶与叶轮叶片压力分布图2 6 3 3 4 叶片进口截面点压力随时间变化规律2 8 3 4 本章小结3 1 第四章离心压缩机叶轮数值分析与结构优化3 3 4 1 叶轮内部流场计算与分析3 3 4 1 1 几何模型建立与网格划分3 4 4 1 2 边界条件及时间步设置3 5 4 1 3 计算结果与分析3 5 4 2 叶轮有限元计算与分析3 9 4 2 1 有限元模型建立与网格划分3 9 4 2 2 叶轮有限元结果分析4 0 4 3 叶轮模态计算与分析4 2 4 3 1 数值计算的实验验证4 2 4 3 2 叶轮模态分析4 5 4 4 本章小结5 l 第五章离心压缩机自愈调控平台优化设计5 3 5 1 离心压缩机自愈调控平台功能简介5 3 5 1 1 离心压缩机试验台结构5 3 5 1 2 试验台主要技术参数5 5 5 1 3 试验台主要功能5 5 5 2 离心压缩机转子动力学分析5 5 5 2 1 转子模型5 5 5 2 2 轴承模型5 6 5 2 3 转子临界转速分析5 7 5 2 4 转子不平衡响应计算5 8 5 2 5 转子的稳定性计算6 1 5 3 离心压缩机空气动力学优化设计。6 1 5 3 1 离心压缩机级的初步设计6 1 v l i i 目录 5 3 2 离心压缩机级的优化设计6 2 5 4 优化前后整级气动性能分析7 3 5 5 本章小结7 5 第六章结论与展望7 7 6 1 结论7 7 6 2 展望7 8 参考文献7 9 致 射8 3 研究成果及发表学术论文8 5 作者与导师简介8 7 i x 北京化工大学硕士学位论文 x c o n t e n t s c 0 n t e n t s c h a p t e r1i n t r o d u c t i o n 。1 1 1t h es o u r c e so f p r o i e c t s 1 1 21 1 1 eb a c k 黟o u n da 1 1 ds i 咖j f i c a n c eo f p r o j e c t s 1 1 3t h er e s e a r c hs i t u a t i o na th o m ea n da b r o a d 3 1 3 1t h ed e v e l o p m e n ts i t u a t i o no f c e n t r i 如g a lc o m p r e s s o r 3 1 3 。2t h er e s e a r c hs i t u a t i o no f c e n t r i 如g a lc o i n p r e s s o r 4 1 4n e e da n dd e v e l o p m e n to f c f d 5 1 51 h em a i nr e s e a r c hc o n t e n t so f t h i sa r t i c l e 6 c h a p t e r2t h et h e o r yo fn u i dm a c h i n e r yi n t e r n a ln o w 置i e l dn u m e r i c a l c a i c u l a t i o n 。9 2 1t h eb a s i cc o n t r o le q u a t i o n so f f l u i dn o w 9 2 1 1t h ec o n t i m i i t ye q u a t i o n 一9 2 1 2t 1 1 en a v i e r - s t o k e se q u a t i o n s 1 0 2 1 3t 1 1 ee n e r g yc o n s e r v a t i o ne q u a t i o n 1 0 2 27 i 量1 et u r b u l e n c em o d e l 1 1 2 2 17 i u r b u l e n c em o d e ls i m u l a t i o nm e t h o d 1 2 2 2 2n l ei n t r o d u c t i o no f t u r b u l e n c em o d e l 1 2 2 3s p a c ed i s c r e t et e c l l o l o g y 13 2 3 1c o m m o n l yu s e dd i s c r e t i z a t i o nm e t h o d 1 4 2 3 2t h ed i s c r e t ee q u a t i o n s 1 4 2 3 2 1t h eu n s t e a d yt e r n l 1 5 2 3 2 2t h ea d v e c t i o nt e m 15 2 3 2 3t 1 ed i 肋s i o nt e n l l 15 2 3 2 47 n l eg e n e r a t i o nt e m 一15 2 4g r i dg e n e r a t i o nt e c l l l l 0 1 0 9 y 16 2 5s u m m a 巧18 c h a p t e r3t h eu n s t e a d yn u m e r i c a ls i m u l a t i o nc a l c u l a t i o no fc e n t r i f u g a l c o m p r e s s o r 19 x i 北京化工大学硕士学位论文 3 1t h e1 1 1 1 s t r a d ym o v e m e n t o f i m p e l l e r 1 9 3 1 1t 1 1 ec o n d i t i o n sn o n - s t e a d y 1 9 3 1 2t 1 1 ei 1 1 1 1 e r e mn o n - s t r a d y 2 0 3 2 ，n l eu 1 1 s t e a d yn u m 碰c a ls i m u l a t i o no f c e n t r i 如g a lc o m p r e s s o r 2 0 3 2 11 1 1 en u l l 】嘶c a lm o d e l i n ga n dm e s h j n g 2 0 3 2 2c o n 仃o le q u a t i o n sa n dn u m 砸c a la l g o 枷埘s 2 1 3 2 31 1 1 es e to f b o u n d 锄yc o n d i t i o n sa n dt i n l es t 印2 2 3 3t h er e s u l t 8a i l a l y s i s 2 3 3 3 1t h e v e l o c 埘d i s t r i b u t i o no f i m p e l l e rb l a d e 2 3 3 3 2t h ee n t r o p yd i s t r i b u t i o no f i m p e l l e rb l a d e 2 4 3 3 3t 1 1 es t a t i c 讲e s s u r ed i 嘶b u t i o na td i 脓e n ts e c t i o n s 2 6 3 3 4t h ep r e s s u r ec h 觚g e 洲ea td i 脑e n tt i m e 2 8 3 4s u m m a 巧31 c h a p t e r4n u m e r i c a la n a l y s i sa n ds t r u c t u r a lo p t i m 娩a t i o no fc e n t r i f u g a l c o i n p r e s s o ri m p e l l e r 。3 3 4 1c a l c u l a t i o na i l da i l a l y s i so f i m p e l l e ri n t e m a ln o wf i e l d 3 3 4 1 1t h eg e o m e t r i cm o d e l i n g 趾dm e s m n g 3 4 4 1 2t h es e to f b o u n d a r yc o n d i t i o n sa n dt i m es t e p 3 5 4 1 3t l l ec a l c u l a t i o nr e s u l t sa n d 锄a l y s i s 3 5 4 2t h ef e a o f i m p e l l e r 3 9 4 2 1t h ef e am o d l ea n dm e s h i n g 3 9 4 2 2t h ea n a l y s i so f f e ar e s u l t s 4 0 4 3t h em o d a lc a l c u l a t i o na n da n a l y s i so f i m p e l l e r 4 2 4 3 1t h ee x d e n m e n t a lv e r i f i c a t i o no f n u m e r i c a lc a l c u l a t i o n 4 2 4 3 1 1t h em o d a le x p e r i i n e n tp r o f i l e 4 2 4 3 1 2t h en u m e r i c a ls i m u l a t i o no f i m p e l l e rm o d a l 4 4 4 3 1 3c o m p a r a t i v e 纽a l y s i so f e x p 谢m e n t a la n ds i m u l a t i o nr e s u l t s 4 5 4 3 2t h em o d a la n a l y s i so f i m p e l l e r 4 5 4 3 2 1t 1 1 es t a t i cn a t u r a l 矗e q u e n c ya i l dv i b r a t i o nm o d ea n a l y s i s 4 6 4 3 2 2t h ed y n a m i cn a t u r a lf r e q u e n c ya n dv i b r a t i o nm o d ea n a l y s i s 4 8 4 4s u m m a w 5 1 c h a p t e r5t h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no fc e n t r i f h g a lc o m p r e s s o r t e s tr i g 5 3 5 1t h ei n t r o d u c t i o no f c e n t i i i 如g a lc o m p r e s s o rt e s tr i g 5 3 x i i c o n t e n t s 一一 5 1 1 i h es 仃u c t u r eo f c e n t r i 如g a lc o m p r e s s o rt e s tr i g 5 3 5 1 2t h em a i nt e d l i c a lp a r 锄e n t e r s 5 5 5 1 31 1 1 em a i n 向n c t i o no f m et e s tr i g 5 5 5 2t 1 1 er o t o rd y n a r n i ca n a l y s i s 5 5 5 2 1n em o d e lo f r o t o r 5 5 5 2 2t h em o d e lo f b e 踟j n g 5 6 5 2 3t h ec r i t i c a ls p e e da i l a l y s i so f r o t o r ”5 7 5 2 47 i h e1 1 1 i b a l a n c er e s p o n s ec a l c u l a t i o no f r o t o r 5 8 5 2 5t h es t a b i l i t vc a l c u l a t i o no f r o t o r 6 1 5 3a e r o i l y n a m i co p t i m i z a t i o nd e s i g no f c e n t r i 兔g a lc o m p r e s s o r 6 l 5 3 1 1 1 1 ep r e l i m i n a r yd e s i 盟o f c e n t r i 向g a lc o m p r e s s o rs t a g e 6 1 5 3 1 1t h ed e s i 舭n o t e s 6 l 5 3 1 2t h er e s u l to f p r e l i m i n 哪d e s i 印6 2 5 3 2 r h eo p t i m i z a t i o nd e s i g no f c e n _ t r i 向g a lc o m p r e s s o rs t a g e 6 2 5 3 2 1g e o m e t r i cm o d e la n dm e s h i n g 一6 2 5 3 2 2b o u n d a r yc o n d i t i o n sa n dg o v e m i n ge q u a t i o n s 6 4 5 3 2 3t h eo p t i n l i z e dd e s i g no f t h ei n l p e n e rb l a d e 6 4 5 3 2 4t h eo p t i m i z e dd e s i g no f t h ed i f h s e rb l a d e 6 8 5 3 2 5t h eo p t i m i z e dd e s i 盟o f t h er e 觚1 lv a n ec h 猢e 1 7 0 5 3 。2 6t h eo p t i m i z ed e s i g no f i n l e tg u i d ev a n e s 。7 1 5 4t h ea e r o d y n a m i cp e 而r m a n c ea n a l y s i so fd i f r e r e n td e s i g n 7 3 5 5s 1 】m m a r y 7 5 c h a p t e r 6c o n c l u s i o n sa n dp r o s p e c t 。一”“7 7 6 1c o n c l u s i o n s 7 7 6 2p r o s p e c t 一7 8 r e f i e r e n c e s 。7 9 a c k n o w l e d g e m e n t 8 3 r e s e a r c ha c c o m p l i s h m e n t sa n dp u b l i s h e dp a p e r s 。”。一”8 5 a u t h o r sb i o g r a p h ya n dd i r e c t o r sb i o g r a p h y 。8 7 x i i i 第一章绪论 第一章绪论弟一早殖记 1 1 课题来源 本课题来源于国家重点基础研究发展计划( 9 7 3 计划) 项目高端压缩机组高效 可靠及智能化基础研究( 2 0 1 2 c b 0 2 6 0 0 0 ) 、国家自然科学基金面上项目( 5 0 9 7 5 0 1 8 ) 、 重点项目( 5 1 1 3 5 0 0 1 ) 。 1 2 课题研究背景及意义 现今世界经济正在经历快速变革式发展，随着经济的快速发展能源急剧消耗、环 境及全球变暖等问题日趋严重。如何有效利用有限的资源以及加强环境保护已经成为 当今全世界面临的主要问题。因此，开发高效机械设备以及保持机械安全稳定运行可 持续的发展已经受到全世界广泛重视。 透平机械是一类旋转机械的总称，这些机械级可以通过叶片的动态作用为流体提 供能量。转子改变流体的动能、滞止焓与滞止压力。这个定义涵盖了从经典的风扇到 航天飞机主发动机的涡轮泵的所有涡轮机械。透平机械的主要类别包括涡轮机、泵。 压缩机和风扇等。透平机械广泛应用于各种场合如航空航天、海洋运输、能源应用、 陆上推进系统、蒸汽机燃气轮机以及抽水设备等。此外透平机械还有许多其他应用场 合如核心辅助泵、工业压缩机以及制冷设备。在叶轮机械设计涵盖的学科范围广泛， 包括流体力学，热力学，空气动力学，固体力学和振动力学。一般来说，透平机械依 据其用途主要分为两个主要类别。一种是通过降低流体压力来产生能量如涡轮机，另 一种是靠吸收能量来提高流体压力如泵或压缩机。 离心压缩机是一种高速旋转、通过压缩气体体积来提高气体压力的机械。离心压 缩机工作时，气体由进气口轴向进入，工作气体随着压缩机叶轮高速旋转，叶轮叶片 对气体做功。工作气体由于受到离心力以及叶轮流道内的扩压作用，在经过叶轮后气 体介质的动能以及压力能都有很大的增加，也就是同时获得较高的速度以及压力升。 由于气体在叶轮出口处还具有较高的速度，这样会造成较大的能量损失降低压缩机的 效率，所以工作气体还要经过下游静组件( 扩压器，弯道及回流器) 的进一步扩压作 用，使气体速度能一部分转化为压力能，然后再经过下一级继续压缩一直达到工业应 用的标准压力。离心压缩机在许多领域中是其他类型压缩机无法替代的。尤其在诸如 大型化肥、大型乙烯等工艺装置中，它所需投资可观，耗能比重大，其性能的高低直 北京化工大学硕士学位论文 接影响装置经济效益，安全运行与整个装置的可靠性紧密相关，因而成为备受关注的 心脏设备【l 】。特别是近年来，大型煤化工、天然气储运、深海油气开采等能源领域的 发展，使得其重要性更加突出。 近年来，由于能源成本的不断增加，工艺压缩机用户要求制造商提供更加高性能 的离心压缩机，特别是对于那些用于生产液化天然气，乙烯等大型的设备。这种大型 的设备经常会在靠近涡轮机的功率极限工况下运行。因此，当务之急就是要求制造商 提供可达到最高效率的空气动力学设计。制造商投入大量的精力来改善级的空气动力 学设计。其中许多努力都集中在离心叶轮上，因为叶轮是离心压缩机级内最重要的部 件。近年来，叶轮叶片断裂造成的压缩机事故屡见不鲜，如图1 1 所示。导致这种故 障可能为以下两方面原因；一方面叶轮叶片工作中主要受离心力以及流体压力作用。 在这两种力的作用下就会产生较大应力而导致叶片超出强度极限而发生断裂。另一方 面，叶轮运行中受到各种气流激振力作用，当激振力作用频率与叶轮自身固有频率相 同，就会产生共振造成叶片疲劳损坏。而这部分气流激振力主要由入口导叶产生，这 些因素共同作用使得近年来压缩机叶轮断裂的事故尤为突出。因此，非常有必要对压 缩机的结构自愈调控方法、叶轮叶片断裂机理以及振动频率及振型进行研究分析并对 叶轮结构形式进行改造 2 1 。 图l 一1 离心压缩机叶轮失效形式 f i g1 1c e n t d f u g a lc o m p r e s s o ri m p e l l e rh i l u r ef e a t u r e s 离心压缩机普遍应用于石油化工及天然气生产工业中。在压缩机生产运行中由于 压缩机本身设计工作区间的限制，就会随工况改变而出现各种故障( 如压缩机震动过 大、叶轮叶片断裂等) 导致停车。压缩机停车会导致整个生产线停止生产，从而带来 数百万元的损失，并且随着现在油价的不断上涨