壓縮空氣儲能是一項能夠實現大規模長時間電能存儲的儲能技術。在儲能過程中，壓縮子系統向儲罐充氣，壓縮機排氣壓力持續升高，導致壓縮機運行工況點持續變化。為了盡可能擴大壓縮機的穩定工作范圍同時獲得較高的變工況效率，中國科學院工程熱物理研究所儲能研發中心對壓縮機進口導葉調節開展了研究。為實現壓縮機性能的快速計算，科研人員建立了可調導葉離心壓縮機變工況性能預測模型，對某設計流量34kg/s、總壓比120的多軸齒輪式壓縮機中的前兩級進行研究。

　　損失模型作為預測模型的重要組成部分，對預測模型的準確性有重要作用。離心壓縮機中的損失可分為進口導葉損失、葉輪內部損失、葉輪外部損失、無葉擴壓段損失和葉片擴壓器損失，各種損失在壓縮機級內分布如圖1所示。從圖中可以看出，表面摩擦損失、葉片載荷損失、尾跡混流損失、葉片擴壓器損失為主要損失，因此研究中對這4種主要損失進行修正。

　　預測模型結果與模擬結果對比如圖2所示。如圖所示，采用無修正模型預測設計工況性能時比較可靠，但偏離設計工況時誤差較大。這是由于不同損失之間相互影響，而預測模型中采用損失疊加方法進行處理，導致誤差的疊加和放大。采用流量系數對損失模型進行修正，壓縮機級內總損失在近失速時有所減小，近堵塞時有所增大，壓比和效率在近失速處有所增大，近堵塞處有所減小，即壓比、效率的預測曲線都與數值模擬結果更加接近，最大誤差減小了一半，提高了預測模型的精確度。

　　研究人員利用修正后的預測模型計算變導葉調節工況，預測模型中賦予葉輪進口氣流不同的預旋角來實現導葉開度的改變，結果如圖3所示。如圖所示，壓比曲線已與模擬曲線基本一致，特別是近失速處誤差在2%以內，近堵塞范圍誤差亦控制在5%以內；效率曲線與模擬曲線的最大誤差在4%左右。壓比、效率在大開度的誤差稍大，但均能達到可靠精度。由此可見，損失模型修正后，預測模型能夠準確地計算出離心壓縮機級在不同導葉開度下的性能曲線。

　　以上工作得到國家“973”計劃項目和國家自然科學優秀青年基金項目支持，相關研究成果已被《中國電機工程學報》接收。

圖1 各損失在不同流量下分布圖

圖2 修正前后導葉開度為0°時預測模型結果與數值模擬結果對比 

圖3  修正后不同導葉開度下預測模型結果與模擬結果對比