DB6101 T 3108-2021 工业用离心压缩机优化设计流程.pdf

1、 ICS 23.140 CCS J 72 6101 西安市地方标准 DB 6101/T 3108 2021 工业用离 心压缩机 优化设计 流程 Design and optimization procedure of process centrifugal compressor 2021-12-13 发布 2022-01-13 实施 西安市市 场监督 管 理局 发 布 DB 6101/T 3108 2021 I 目 次 前言.II 1 范围.1 2 规 范性 引用 文件.1 3 术 语和 定义.1 4 离 心压 缩机 优化 设计 典 型流程.1 5 气 动选 型.2 条件.2 流程.2 6 三

2、 维参 数化 设计.3 条件.3 流程.3 7 结 构力 学特 性分 析.4 条件.4 流程.4 8 流 场优 化及 分析.5 条件.5 流程.5 图1 离心 压缩 机优 化设 计典型 流程.2 图2 气动 选型.3 图3 三维 参数 化设 计.4 图4 结构 力学 特性 分析.5 图5 流场 优化 及分 析.6 DB 6101/T 3108 2021 II 前 言 本文件 按照GB/T 1.1 2020 标 准化 工作 导则 第1 部分：标准 化文 件的 结构 和起草 规则 的 规 定起草。本文件 由西 安市 人民 政府 国有资 产监 督管 理委 员会 提出并 归口。本文件 起草 单位：西

3、安陕 鼓动力 股份 有限 公司。本文件 主要 起草 人：杜 国 栋、周根 标、陈余 平、张利 民、蔺满 相、张小 龙、许靖、张 思功、杨 莉娟。本文件 在实 施中 若有 疑问 或建议，请 将咨 询或 修改 建议等 信息 反馈 至下 列单 位：单位：西安 陕鼓 动力 股份 有限公 司 电话：029-81871305 地址：西安 市沣 惠南 路8 号 邮编：710075 DB 6101/T 3108 2021 1 工业用 离 心压缩 机优化设 计流程 1 范围 本文件 规定 了离 心压 缩机 优化设 计典 型流 程、气动 选型、三维 参数 化设 计、结构力学 特 性分 析、流场优化 及分 析的 要

4、求。本 文 件 适用 于 工业 用 离心压 缩 机 优化 设 计。除 工业 用 离 心 压缩 机 以外 的 其余透 平 机 械在 进 行设 计时也可 参照 执行。2 规范性 引用 文件 下列文 件中 的内 容通 过文 中的规 范性 引用 而构 成本 文件必 不可 少的 条款。其 中，注日 期的 引用 文件，仅该日 期对 应的 版本 适用 于本文 件；不注 日期 的引 用文件，其 最新 版本（包 括所有 的修 改单）适 用 于 本文件。GB/T 321 优 先数 和优 先 数系 GB/T 31982 机 械产 品模 块 化设计 规范 3 术语和 定义 下列术 语和 定义 适用 于本 文件。优化设

5、 计 optimal design 以数学 中的 最优 化理 论为 基础，以计 算机 为手 段，根据设 计所 追求 的性 能目 标，建 立目 标函 数，在满足给 定的 各种 约束 条件 下，寻 求最 优设 计方 案的 过程。离心压 缩机 选型 型谱 图 selection diagram for centrifugal compressor types 该型谱 图表 示机 型大 小与 气动参 数的 对应 关系，用 于离心 压缩 机的 设计 选型。体力 body forces 作用于 物体 体积 内的 力，以单位 体积 内所 受的 力来 度量。以坐 标正 向为 正。4 离心压 缩机 优化 设计

6、典型 流程 离心压 缩机 优化 设计 典型 流程见 图 1。DB 6101/T 3108 2021 2 设 计 任 务气 动 选 型三 维 参 数 化设 计历 史 数 据 库结 构 力 学 特 性分 析流 场 优 化及 分 析满 足 要 求结构优化满 足 要 求通 流 部 件 优 化设 计 完 成全 新 产 品否是现 场 反 馈厂 内 测 试品 产 新 全 非否是 图1 离心压 缩机 优化 设计 典型 流程 5 气动选 型 条件 气动选 型应 具备：a)全系列 的基 本级 数据 库；b)历史产 品数 据库；c)离心气 动计 算软 件；d)符合GB/T 321 的优 先数 系 列；e)离心压 缩

7、机 选型 型谱 图；f)压比 转 速特 性图 及数 据；g)压比 进 口温 度特 性图 及数据；h)机型 转 速图 表及 数据。流程 5.2.1 气动选 型流 程见 图2。5.2.2 设计参 数 包 含进 口温 度、进口压 力、进气 流量、饱 和蒸汽 温升、排 气压 力等。DB 6101/T 3108 2021 3 5.2.3 根据设 计参 数，通过 专用 气动计 算软 件选 型计 算。5.2.4 子午面 优化 采用 流道 切割 的方法 进行 选型 优化。5.2.5 气动计 算结 果包 含机 型、功率、转速 等气 动参 数。图2 气动选 型流 程 6 三维参 数化 设计 条件 三维参 数化 设

8、计 应：a)建立典 型零 部件 数据 库；b)采用三 维建 模通 用技 术、模块化 技术 和可 视化 技术；c)确定产 品功 能、模块 化划 分和功 能参 数系 列化；d)产品模 块化 设计 应符 合 GB/T 31982 的规 定。流程 6.2.1 三维参 数化 设计 流程 见 图3。6.2.2 应建立 参数 化 的 结构 模型。6.2.3 将气动 选型 结果 赋予 参数 化模型，得 到详 细几 何模 型。6.2.4 输出三 维参 数化 结果：零 件参数 化模 型、部件 装配 模型、零部 件的 工程 图。选 型 计 算性 能满 足子 午 面 优 化性 能满 足否气 动 计 算 结 果是设 计

9、参 数是DB 6101/T 3108 2021 4 图3 三维参 数化 设计 流程 7 结构力 学特 性分 析 条件 结构力 学特 性分 析应 采用：a)离心压 缩机 结构 静力 学与 动力学 计算 技术；b)离心压 缩机 转子 动力 学计 算技术。流程 7.2.1 结构力 学特 性分 析流 程见 图 4。7.2.2 设定载 荷及 边界 条件，包 括：外部作 用力，作 用在 各零 部件的 力、力矩 和流 体压 力；体力，各零 部件 的重 力和 旋转零 部件 产生 的离 心力；位移载 荷，根据 零部 件的 工作状 况确 定的 位移 约束；温度载 荷，流体 介质 温度。7.2.3 计算结 果 及

10、分析：通过静 力学 分析 计算，得 到各坐 标方 向的 应力 和应 变分布 图；通过动 力学 分析 计算，得 到横向 振动 分析、稳 定性 分析、扭转 振动 分析 及关 键件的 动力 学特性结果。参 数 化 模 型详 细 几 何 模 型三 维 参 数 化结 果气 动 计算 结 果DB 6101/T 3108 2021 5 图4 结构力 学特 性分 析流 程 8 流场优 化 及 分析 条件 流场优 化及 分析 应采 用：a)离心压 缩机 流场 分析 优化 技术。b)适应离 心压 缩机 分析 要求 的湍流 模型。流程 8.2.1 流场优 化及 分析 流程 见 图5。8.2.2 建立模 型及 设定

11、参数 应：建立离 心压 缩机 通流 部件 三维几 何模 型；设定工 质组 分及 物性 参数、进出 口的 压力、温 度、流量、速度 及方 向、叶轮 转速；设定优 化目 标和 约束 条件。网 格 划 分载 荷 及 边 界条 件 设 定求 解满 足 安 全裕 度否结 构 力 学 特 性分 析 结 果是三 维 参 数化 结 果DB 6101/T 3108 2021 6 物 理 问 题输 入建 立 三 维参 数 化 模 型生 成 网 格设 置 边 界条 件求 解设 计 目 标流 程 优 化分 析 结 果否是参 数 优 化 图5 流场优 化及 分析 流程 8.2.3 设置边 界条 件时 应按 照实 验或设 计数 据：给出进 口总 温、总压、气 流方向；给出出 口流 量或 静压。8.2.4 流场优 化及 分析 结果 包括 但不限 于：优化前 后的 部件 三维 几何 模型，并附 优化 前后 的几 何变化 说明；优化目 的、优化 目标 和约 束条件，以及 所 采用 计算 方法的 说明；优化结 果及 优化 前后 的主 要性能 指标 对比。