一种离心压缩机叶轮应力分析方法及系统与流程

本发明涉及离心压缩机制造领域，尤其涉及一种离心压缩机叶轮应力分析方法及系统。

背景技术：

叶轮是离心压缩机中的核心零部件，它的安全运转是离心压缩机整体可靠性的重要保障。据权威机构统计，在全世界范围内，超过一半的离心压缩机故障现象是由于叶轮失效引起的，所以为保证叶轮的安全可靠运转，通常需要在设计阶段，准确评估叶轮的力学特性。现有技术中，普遍采用有限元分析方法来评估叶轮的力学性能，有限元分析方法存在诸多局限，例如：在设计阶段存在大量重复性工作，特别是对已经分析的叶轮数据不能重复利用，由于运行工况的不同，往往重新进行分析，这大大降低了工作效率。寻求简化叶轮应力分析方法成为亟待解决的技术问题。

技术实现要素：

本发明提供一种离心压缩机叶轮应力分析方法，解决现有技术中采用有限元分析方法来评估叶轮的力学性能重复性分析、工作效率低的技术问题。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种离心压缩机叶轮应力分析方法，包括：

获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；

根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系，其中，α为应力系数，Smax为最高应力，U2外缘线速度；

根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。

一种离心压缩机叶轮应力分析系统，包括：

获取模块，用于获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；

第一计算模块，用于根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系，其中，α为应力系数，Smax为最高应力，U2外缘线速度；

分析模块，用于根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。

本发明提供一种离心压缩机叶轮应力分析方法及系统，通过获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系；根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。本发明将离心压缩机叶轮结构的力学特性进行抽象概括，查阅映射关系即可获知某一系列叶轮的应力状况，降低了应力分析耗费的时间，提高了效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例的一种离心压缩机叶轮应力分析方法的流程图；

图2为本发明实施例的T4叶轮应力统计图；

图3为本发明实施例的一种离心压缩机叶轮应力分析系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

如图1所示，为一种离心压缩机叶轮应力分析方法的流程图，包括：

步骤101、获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；

步骤102、根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系，其中，α为应力系数，Smax为最高应力，U2外缘线速度；

步骤103、根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。

其中，这个流程还可以包括：

根据材料类型，计算屈服极限及实际产品中的最大外缘线速度。

步骤103具体可以包括：

步骤103-1、根据所述根据最高应力与外缘线速度的映射关系及实际产品的外缘线速度，查询每种材料类型对应的最大外缘线速度；

和/或，

步骤103-2、根据所述根据最高应力与外缘线速度的映射关系及材料类型，查询所述材料类型对应的最大外缘线速度。

例如：外缘线速度所对应的纵坐标与二次曲线的交点位于某条材料屈服极限之下时，说明该材料可以被采用；反之，当交点位于材料屈服极限之上则该材料不能被采用。同理可知，可根据此方法确定某种材料对应的最大外缘线速度，如图2中所示的四条粗横线为常用的四种材料线，材料线与二次曲线的交点的纵坐标即为此材料所对应的最大外缘线速度。

在一实施例中，叶轮以重量％计包括C：0.2-0.3，Cr：10-15，Co：5-8，Mo：8-10，Al：0.5-1，Ti：1-2，B：0.003-0.005，Ca：1.0-1.5及余量的Ni和不可避免的杂质。在一实施例中，叶轮以重量％计包括C：0.25，Cr：12，Co：6，Mo：9，Al：0.6，Ti：1.5，B：0.004，Ca：1.2及余量的Ni和不可避免的杂质。在另一实施例中，叶轮以重量％计包括C：0.3，Cr：13，Co：7，Mo：10，Al：0.7，Ti：2，B：0.005，Ca：1.3及余量的Ni和不可避免的杂质。在另一实施例中，叶轮以重量％计包括C：0.3，Cr：14，Co：8，Mo：9，Al：0.9，Ti：2，B：0.005，Ca：1.5及余量的Ni和不可避免的杂质。以上实施例中，该叶轮相对于现有技术中的叶轮，耐腐蚀性能好(腐蚀率<0.001)，而且使用寿命长。

本发明提供一种离心压缩机叶轮应力分析方法，通过获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系；根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。本发明将离心压缩机叶轮结构的力学特性进行抽象概括，查阅映射关系即可获知某一系列叶轮的应力状况，降低了应力分析耗费的时间，提高了效率。

如图2为实际应用过程中的T4叶轮应力的统计图，图中不同曲线代表不同图纸的叶轮，图号及叶轮外径在右侧标注出来。图中四条水平黑色实线代表不同材料的屈服极限，列出了叶轮常用的几种材料。图中黑色点代表叶轮在实际产品中的最大周速，即对应叶轮应力分析报告中的计算转速。

本发明实施例中统计图谱(最高应力与外缘线速度的映射关系)有两种使用方法，第一种是可根据实际产品的周速快速查询对应的最高应力值，便于选材；第二种是根据图谱中的材料线快速查询该材质下叶轮所能达到的最高周速，可为产品报价提供参考。

如图3，为一种离心压缩机叶轮应力分析系统的结构示意图，包括：

获取模块310，用于获取闭式叶轮应力分析数据，所述应力分析数据包括三元叶轮系列及二元叶轮系列；

第一计算模块320，用于根据公式α＝Smax/(U2)²＊100及所述叶轮应力分析数据，计算出最高应力与外缘线速度的映射关系，其中，α为应力系数，Smax为最高应力，U2外缘线速度；

分析模块330，用于根据最高应力与外缘线速度的映射关系，分析评估叶轮的力学性能。

其中，还包括第二计算模块340，用于根据材料类型，计算屈服极限及实际产品中的最大外缘线速度。

分析模块330，包括：

材料查询单元331，用于根据所述根据最高应力与外缘线速度的映射关系及实际产品的外缘线速度，查询某种材料类型是否可用；

速度查询单元332，用于根据所述根据最高应力与外缘线速度的映射关系及材料类型，查询所述材料类型对应的最大外缘线速度。

通过以上的实施方式的描述，本领域的技术人员可以清楚地了解到本发明可借助软件加必需的硬件平台的方式来实现，当然也可以全部通过硬件来实施，但很多情况下前者是更佳的实施方式。基于这样的理解，本发明的技术方案对背景技术做出贡献的全部或者部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，服务器，或者网络设备等)执行本发明各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。