Помпаж осевых компрессоров и центробежных нагнетателей. Помпаж компрессора

Что такое помпаж компрессора? - Блог - Россия

Это одна из статей серии "Вопросы и ответы", которую я собираю уже довольно долгое время.

Что такого особенного в центробежных и осевых компрессорах? Что такое помпаж компрессора? Почему на самом деле помпаж – это плохо?

Все компрессоры, которые делают свою работу путем увеличения скорости газа называются динамические компрессоры. Динамические компрессоры функционируют путем передачи газу момента через высокоскоростной ротор. Такой компрессор имеет открытую проточную часть. Если зафиксировать вал, то можно продуть его насквозь в любом направлении, вне зависимости от того, осевой это компрессор или центробежный. Он сжимает газ посредством увеличения его скорости и последующей конвертации ее в давление в диффузоре.

В отличие от объемных компрессоров, динамический компрессор имеет неизменный внутренний объем, так что объемный расход чеерез компрессор это произведение сечения на скорость потока через это сечение. Скорость потока в данном случае представляет собой кинетическую энергию, которая толкает газ в прямом направлении, из всаса в нагнетание.

Целью работы компрессора является доставка газа из зоны низкого давления в зону высокого давления. Перепад давления, который при этом создается, представляет собой потенциальную энергию, которая толкает газ в обратном направлении, из нагнетания во всас.

Таким образом, компрессорная карта, которую можно найти в паспорте на компрессор, это визуальное представление поля битвы между этими энергиями. Чем выше перепад давления, тем ниже расход, и наоборот.

Строго говоря, потенциальная энергия в этой системе не полностью зависит только от компрессора. Часть газа уходит дальше в процесс, который характеризуется некой величиной пропускной способности. Чем выше эта пропускная способность, тем больше газа уйдет из нагнетания компрессора в технологию, и тем меньший перепад будет фигурировать в описанном равновесии энергий. Точка пересечения между газодинамической кривой компрессора кривой сопротивления процесса называется «Рабочая Точка компрессора».

Идеальная газодинамическая кривая компрессора горизонтальна с левого конца и вертикальна с правого. Правый конец кривой – это предел чока или предел запирания расхода. Скорость газа в этом режиме близка к скорости звука и дальнейшее ускорение газа связано с энергиями совсем другого порядка. В обычных условиях дальнейшее падение перепада при достижении этой зоны не вызывает увеличения расхода.

Левая часть этой кривой – это линия помпажа. В этом режиме скорость газа парадет настолько, что на лопатках возникает срыв потока. Что такое срыв потока, я коротко описываю здесь, а подробно можно почитать в этой статье в Википедии. В этот момент кинетическая энергия внезапно падает практически до нуля и все. Что остается на том самом поле битвы – потенциальная энергия, которая мгновенно разворачивает расход в сторону всаса компрессора. Расход падает примерно за 30-50 миллисекунд, так что это действительно мгновенно.

Что происходит после этого? Теоретически, вот так выглядит газодинамическая кривая справа от линии помпажа.

Нетрудно заметить, что перепад давления должен в идеале начать падать сразу же, как расход пересекает линию помпажа. В реальности же к выходному фланцу компрессора привнчена труба и в ней полно сжатого газа. Как быстро давление в этой трубе пойдет вниз зависит от объема трубы по отношению к пропускной способности компрессора. Так же, как комперссор имеет ограничения по нагнетанию газа вперед, он имеет и ограничения по пропуску его в обратном направлении. Вот так будет выглядеть реальное поведение параметров.

Когда часть газа в итоге перетечет из нагнетания во всас, перепад давления уменьшится настолько, что компрессор сможет восстановить прямое направление потока. Полный цикл помпажа от падения расхода до полного восстановления занимает обычно 1-2 секунды, но он, в конечном счете, зависит от того, как быстро компрессор при помпаже высосет из нагнетательного патрубка достаточно газа, чтобы получить возможность вновь преодолеть перепад давления. Если маленький компрессор дует в большую трубу (как это часто бывает в нефтепереработке), цикл помпажа будет больше. Если большой компрессор дует в маленький объем (как, например, осевой компрессор газовой турбины), то цикл помпажа будет меньше секунды от начала до полного восстановления. Я однажды видел цикл помпажа в восемь секунд, так что можно сказать, что это может быть любое значение от долей секунды до нескольких секунд. Объем в нагнетании по отношению к объему компрессора - \то основной критерий для оценки длины цикла помпажа.

Теперь, когда я описал, что происходит с газом и жнергиями, интересно рассмотреть, что происхдит с самим компрессором.

1. Компрессор спроектирован так, чтобы перекачивать газ в определенном направлении. Это означает, что механическая конструкция предусматривает, что давление с одной стороны вала будет больше, чем с другой. Что, в свою очередь, предполагает, что направление силы, действующей на вал, будет всегда направлено к всасу. Размер этой силы может меняться, но направление не должно. Если же поток разворачивается, направение вектора этой силы тоже разворачивается (не всегда, но часто). Это может вызвать движение вала в осевом направлении и повредить подшипники и уплотнения.

2. surge4 Когда происходит срыв потока, он не начинается на всех лопатках одновременно. Он развивается на одной, а потом заполняет вихрями большинство лопаток. Те лопатки, расход на которых уже отсутствует, соседствуют с теми, где он еще есть.Это вызывает дисбаланс сил, действующих на вал, так что он начинает трястись и раскачиваться в разных направлениях. Вот как это обычно выглядит.

3. Мощность, развиваемая приводом, должна быть передана газу. Если поток газа отсутствует, привод внезапно разгружается. Если это паровая или газовая турбина, ее мгновенная разгрузка может вызвать раскрутку вала привода и аварийный останов по сверхоборотам. Это особенно актуально для газовых турбин авиационного типа.

4. Газ греется при сжатии, так что при помпаже он успевает пройти несколько циклов нагрева и привести к останову по превышению температуры.

В завершение хочу сказать, что феномен помпажа хорошо изучен специалистами в области компрессорной автоматики. Существует множество стратегий предотвращения помпажа, разработанных как производителями компрессоров, так и сторонними компаниями-поставщиками автоматики. Если технология и компрессор правильно посчитаны при проектировании, все датчики и автоматика правильно настроены, то помпаж может произойти только вследствие непреодолимых причин, связанных с поломками оборудования. В этих критических условиях помпаж обычно не самое неприятное, что происходит с агрегатом.

emersonexchange365.com

Помпаж - компрессор - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Помпаж - компрессор

Cтраница 1

Помпаж компрессора проявляется в повышении температуры яеред турбиной, падении частоты вращения, росте вибрации ротора и всего агрегата. При помпаже вследствие пульсации потока воздуха происходят вибрация лопаток и накопление в них усталостных повреждений. При всех прочих равных условиях вероятность помпажа вследствие обледенения возрастает при температуре атмосферного воздуха от 0 до - 10 С. Накоплению усталостных повреждений в лопатках ОК способствуют задевания о статор, которые отмечаются главным образом при пусках агрегатов после проведения капитальных ремонтов. Сопротивление усталостным разрушениям значительно снижается при ухудшении состояния поверхности лопаток из-за содержания в потоке воздуха твердых частиц. [1]

Для подавления помпажа компрессора требуется сильное воздействие на процесс в турбокомпрессорной части двигателя. Даже уборка РУД в положение Малый газ не устраняет этот опасный режим работы. В связи с этим для вывода двигателя из помпажа используется полная отсечка подачи топлива в двигатель при уборке РУД в положение Стоп. Для осуществления встречного запуска одновременно с уборкой РУД включаются пусковые воспламенители ( в камере сгорания), обеспечивающие запуск двигателя при последующем плавном перемещении РУД вперед. [2]

Мероприятия по предотвращению помпажа компрессора можно подразделить на эксплуатационные и конструктивные. [3]

Чтобы избежать случайного возникновения помпажа компрессора, на противопомпажный регулятор подается масло, а механизм настройки устанавливается в крайнее положение, способствующее открытию клапана при большем расходе воздуха и меньшем его давлении. При увеличении скорости вращения необходимо следить за выпускным клапаном, и в случае его открытия поворотом механизма настройки закрыть клапан, не допуская при этом помпажа компрессора. Температурный перепад в подшипниках при этой скорости вращения не должен превышать 10 С. [5]

Это явление носит название помпажа компрессора; оно вызывает недопустимую неустойчивость в работе. Во избежание помпажа надо понизить давление в камере нагнетания ниже того значения, при котором возникают срывы потока в последних ступенях. Для этих целей часто применяют противопомпажные устройства, которые открывают выпуск газа из камеры нагнетания ( или после ступени, в которой возникает срыв потока) при давлениях в них, близких к давлению помпаж-ного режима. [6]

Причинами возникновения неустойчивой работы ГТД может быть помпаж компрессора, резкое перемещение рычага управления двигателя, а также особый режим горения топливовоз-душной смеси в камерах сгорания ГТД - резонансное горение. [7]

Ограничитель приемистости ( рис. 9) предназначен для ограничения максимальной температуры перед турбиной и предупреждения помпажа компрессора на пусковых режимах. Ограничение температуры и предупреждение помпажа осуществляются установкой максимально допустимых открытий регулирующего клапана и клапана дежурного горения на подаче топлива в камеру сгорания в зависимости от давления воздуха за компрессором. Корпусом 3 и крышкой 8 по внешнему контуру обжата мембрана 4 из резиновой пластины толщиной 2 мм. Тарелки 18 и 19 образуют жесткий центр мембраны. Усилием пружины 1 шток в нормальном состоянии своим буртом а прижимается к тарелке 19 запирая отверстия, через которые воздух из проточной системы, подведенный в подмембран-ную полость б корпуса 3, может выпускаться в атмосферу. Пружина закрывается кожухом 20, имеющим внизу отверстие для выпуска воздуха. [8]

К - критическая точка; Рк - критическое давление компрессора; Р, - давление в условиях помпажа компрессора; V, и Уг - - производительность, соответствующая PI; Vp-расчетная производительность компрессора; Яр - давление компрессора при расчетной производительности. [10]

При работе на переходных режимах, в частности при переходе с оборотов малого газа на номинальные обороты, резкое перемещение РУД может привести к мгновенному забросу температуры перед турбиной сверх максимального ее значения и вызвать помпаж компрессора. [11]

Различают испытания для построения основных характеристик агрегата в двух разных случаях: при постоянной и переменных частотах вращения агрегата, причем, во втором случае стараются охватить весь диапазон режимов работ: ограничением нижней частоты вращения является помпаж компрессора, верхней - область неустойчивой работы турбоагрегата, определяемая прочностными характеристиками. Допускается кратковременное превышение нагрузки агрегата в период непродолжительного времени на 10 - 15 % выше номинального значения. Результаты испытаний представляют в виде зависимости эффективный мощностей и КПД, а также расходов топлива, а в ряде случаев и других показателей работы агрегата на различных режимах от частот вращения агрегата. [12]

Опыт показывает, что такое допускаемое остаточное загрязнение сливного маслопровода велико [5], так как последний является своеобразным аккумулятором механических, частиц и шламовых отложений, выпадающих при пониженных, по сравнению с наблюдаемыми в напорных трубопроводах, скоростях потока и при определенных обстоятельствах ( повышенная вибрация, в частности при пуске, помпаж компрессора), а следовательно, возможно загрязнение системы отложениями, выносимыми из сливного маслопровода. Влияние вибрации трубопровода на степень очистки системы весьма велико. Так, при создании в процессе промывки вибрации трубопровода специальными вибраторами, установленными на сливном маслопроводе, в отбираемых пробах зафиксировано примерно в 10 раз больше частиц, вымываемых при промывке, чем при отключенном вибраторе. [14]

При помпаже компрессора появляются опасные пульсации потока воздуха, проходящего через компрессор, значительно возрастает уровень вибраций силовой установки. Ни помпаж компрессора, ни работа двигателя с развитым срывом в отдельных ступенях компрессора в эксплуатации недопустимы. [15]

Страницы: 1 2

www.ngpedia.ru

Центробежные компрессорные установки. Защита от помпажа / Хабр

Компрессорные установки в промышленности используются во многих технологических операциях. Сжатый воздух получают разными типами компрессорных установок. От роторного типа, до вихревых турбомашин. Центробежные компрессорные установки типа К-250 имеют широкое распространение в промышленности. Но у всех типов компрессоров есть критический режим работы – помпаж.

Введение

Динамическое сжатие газа в центробежных компрессорах достигается увеличением политропного напора потока газа. Такой процесс описывается газодинамическими характеристиками компрессора, которые представлены на двухмерном графике кривой показывающей рабочие точки компрессора.

На режимах работы компрессора близких к расчетной точке (точка А), поток газа согласуется с формой элементов проточной части. При существенном отклонении режимов в потоке возникают различные вторичные течения, возникают сложные физические процессы. Пересечение линии помпажа (точка В) сопровождается высокочастотными колебаниями, при этом происходит скачкообразное изменение расхода от максимального значения до отрицательного (реверсирование потока).

ПОМПАЖ – это нестационарный, автоколебательный режим работы компрессора с частотой колебаний давления и расхода порядка 0,5 – 2,0 Гц в зависимости от аккумулирующих характеристик сети. Помпаж сопровождается быстрым ростом температуры газа, появлением сильных толчков и вибрации, что может привести к разрушению компрессора. Помпаж – недопустимое явление для компрессоров.

Как защититься от помпажа?

Современные системы управления компрессорными установками в своем арсенале имеют много различных алгоритмов для защиты компрессора от помпажных явлений. Математические модели описывающие процессы, протекающие при сжатии воздуха, заложенные в системы управления компрессорными установками позволяют осуществить управление исполнительными механизмами по кривой помпажа КУ (компрессорной установки), для уменьшения эксплуатационных затрат, без ущерба механической части КУ. В процессе эксплуатации механические характеристики КУ меняются не в лучшую сторону. Мат. Модель может быть адаптивна к новым характеристикам КУ, но она сложна в реализации. Поэтому на стадии пусковой наладке, настраивают мат. модель под конкретную КУ. Но само детектирование начала помпажных явлений или установившегося помпажа имеет место быть в независимости от применяемой системы управления КУ. Поэтому данный вид аварийной остановки КУ присутствует в любой САУ (системы автоматического управления) КУ. Для детектирования помпажных явлений используется много входных данных: изменение давления на выходе, температуры и т.д.

Детектор помпажа КУ

В данной статье я расскажу, как детектировать помпажное явление в КУ, применяя простой программный алгоритм’ простую программную реализацию несложного алгоритма и единственный сигнал, по которому будет происходить оценка данного явления. Рассмотрим КУ К-250.

Центробежный, многоступенчатый компрессор, имеющий промежуточные отводы к газоохладителям. В рабочем режиме, когда КУ вышел на номинальные характеристики, ток статора имеет практически номинальное значение, если двигатель подобран без запаса по мощности. Во время помпажных явлений, давление на выходе повышается до максимально возможного, для данного типа КУ, после чего происходит перетекание сжатого воздуха под воздействием давление из ступеней высшего порядка к низшим. В момент перетекания нагрузка на валу двигателя резко уменьшается, возникает механический удар. Этот момент необходимо детектировать на ранней стадии, чтобы предотвратить механические повреждения КУ. Почему возникают эти помпажные явления, останутся за рамками этой статьи. Рассмотрим график тока статора в рабочем режиме.

Во время начавшегося помпажа, когда сжатый воздух перетекает из высшей ступени в низшую, происходит «подталкивание» электродвигателя, в этот момент происходит всплеск действующего значения тока, а затем в связи с уменьшением нагрузки происходит провал тока, затем набор рабочего тока, сжатие продолжается и цикл повторяется вновь, вплоть до исчезновения помпажа. График такого режима.

На данном графике колебания происходят с частой в 1 Герц. Такое поведение тока статора, прямое следствие начавшегося помпажа КУ. Как программно детектировать?

Программная реализация противопомпажной защиты

В рабочем режиме, ток меняется плавно и в небольших пределах. В момент начинающегося или уже случившегося помпажа, колебания имеют большую амплитуду и частоту. Значит обычным, цифровым ФНЧ, можно детектировать данную аварийную ситуацию. К примеру, раз в 100 мс, будем вызывать функцию фильтра, формула которого выглядит следующим образом:

Где 0 Посмотрим на график такого фильтра.

Теперь, если у нас начнется помпаж, то посмотрим, как себя поведет фильтр.

а графике видно, что ток пересекает фильтр несколько раз в режиме помпажа, но такой детектор будет иметь ложные срабатывания в рабочем режиме. Следовательно, необходимо отфильтрованный сигнал сместить вверх и вниз на значение, которое соответствует амплитуде помпажа. На пример на 5 А в ту и другую сторону.

Рабочий режим находится в диапазоне, что говорит о нормальном режиме работы, а помпаж уже пересекает наши границы, и можно смело детектировать помпаж на 7-8 пересечении и аварийно отключить КУ. Можно пойти еще дальше и на первом же пересечении попробовать остановить помпажное состояние, управляя исполнительными механизмами дроссельной заслонки и помпажного клапана. На примере ПЛК Siemens S7-300 я опишу данную функцию. В данном файле архиве, проект STEP7, для ЦПУ 314-2PN/DP. В нем показана основная мысль детектирования помпажа. Код не оптимизирован и не доведен до ума.

Видео, демонстрирующее работу защиты от помпажа, смотри ниже.

Наряду с программными реализациями по глубокому дросселированию КУ по границе помпажа, необходимо иметь аварийную отработку уже начинающего или начавшегося помпажа в КУ.

habr.com

ПОМПАЖ, ЧТО ТАКОЕ — Причины возникновения помпажа

Помпаж – явление циклическое. Наиболее подвержены помпажу компрессоры, работающие в пульсирующих режимах. Характеристика компрессора.

Основным способом борьбы с помпажом является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. При помпаже резко ухудшается аэродинамика проточной части, компрессор не может создавать требуемый напор, при этом, давление за ним на некоторое время остаётся высоким.

При помпаже вся конструкция испытывает большие динамические нагрузки, которые могут привести к её разрушению. В самолётах с несколько двигателями помпаж одного из них может приводить к потере управляемости самолётом. Помпаж (авиация) — У этого термина существуют и другие значения, см. Помпаж. Помпаж турбокомпрессора — это нарушение в его работе, которые приводят к пульсациям давления на его выходе и ударным нагрузкам на лопатки.

Помпаж турбокомпрессора

В результате нарушается работа лопаточного диффузора и с лопаток колеса компрессора срывается воздух. Повышение температуры воздуха по причине неисправности интеркулера или повреждения колеса компрессора (холодной крыльчатки) из-за чего уменьшается масса воздуха нагнетающаяся в турбину. Помпаж может возникнуть у любого турбокомпрессора, независимо от марки. На это влияет множество факторов.

Помпаж нагнетателя

Помпаж турбины – это неисправность в работе турбонаддува, которое характеризуется появлением пульсационного давления оказывающим ударную нагрузку на лопатки крыльчатки. Кроме этого появляется вибрация деструктивно влияющая на весь двигатель и турбину, в частности. Данная причина появления помпажа турбины присуща всем турбинам без исключения и момент ее появления зависит лишь от мощности агрегата.

Данное свойство помпажа приводит к перегреву и появлению сильной вибрации из-за чего увеличивается износ и риск более серьезной поломки, в том числе критического повреждения турбины или двигателя. Был помпаж левого двигателя, вспышки пламени действительно вырывались. Предпосылками для возникновения помпажа является высокая разница давлений на всасывающем и нагнетательном трубопроводах.

Процесс помпажа турбокомпрессоров и компрессоров характеризуется пульсирующим режимом, в ходе которого давление, достигнув критической величины, резко падает до равного в области всасывания. Нередко помпаж воздуходувки сопровождается обратным ходом рабочей смеси (так называемые «забросы»).

Так называемая «граница помпажа» есть у каждого компрессора: даже надежные газодувки при определенных условиях могут создать резонанс, вследствие которого возникнет помпаж. Как уже было отмечено выше, помпаж воздуходувки или компрессора вызывает преждевременный износ механических узлов и электропривода.

Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления, КНД) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается.

Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено. В результате происходит обратный проброс газа. Давление за компрессором уменьшается, он снова развивает напор, но при отсутствии расхода напор резко падает, ситуация повторяется. 2). Скачкообразное уменьшение расхода воздуха и напора компрессора вследствие потери статической устойчивости течения в компрессоре, которое иногда происходит на пусковых режимах работы двигателя.

Вредное явление, которое наблюдается при работе лопастных компрессоров, вентиляторов и насосов и заключается в возникновении пульсации подачи и давления в трубопроводной системе. Обычно такую проблему можно распознать и без специалистов. Продолжать использовать автомобиль с турбокомпрессором на котором проявился этот эффект не стоит, так как это может привести к деформации и разрушению воздушного колеса и деталей всасывающего тракта.

Помпаж компрессора — явление циклическое: спад сменяется нарастанием. Помпаж возможен для всех компрессоров кинетического сжатия (осевых, центробежных). Помпаж может появиться на любом турбокомпрессоре не в зависимости от марки и модели турбокомпрессора.

Не проходите мимо:

komischek.ru

Помпаж осевых компрессоров и центробежных нагнетателей

Помпажом осевых компрессоров принято называть явления автоколебаний малой частоты (порядка нескольких герц) всей массы рабочего тела в системе компрессор-сеть. Колебания по своей форме могут быть близкими к гармоническим В режиме помпажа поток рабочего тела в пределах проточной части осевого компрессора может иметь самые различные формы движения, хотя наиболее характерными являются обратные токи [13].

Помпаж как таковой возникает при срыве потока на лопатках компрессора под влиянием больших положительных углов атаки. Например, если при неизменной частоте вращения увеличивать давление в нагнетательном патрубке, то прежде всего в последней ступени компрессора будет снижаться коэффициент расхода. При этом углы атаки на лопатках будут возрастать и в некоторый момент времени в последней ступени произойдет срыв потока и уменьшится напор компрессора.

Уменьшение напора должно восполниться за счет работы прежде всего предпоследней ступени. Но предпоследняя ступень сама уже работает вблизи неустойчивой зоны. Она не может обеспечить двойную нагрузку. Поэтому срыв потока произойдет и предпоследней ступени тоже. Поток воздуха устремится из нагнетательной линии в сторону всасывающей, что приведет к падению давления в нагнетательной камере. В какой-то момент времени давление в нагнетательной линии упадет настолько, что, вращаясь, ступени компрессора будут в состоянии вновь нагнетать воздух и поток вновь изменит направление своего движения. Таким образом, будут возникать колебания воздуха, вихри, различные направления движения воздуха в пределах проточной части компрессора.

Помпажные явления в осевом компрессоре могут охватить компрессор в целом и проявляться в виде периодического изменения давления воздуха на линии нагнетания, температуры воздуха, частоты вращения, а также повышенной вибрации агрегата и шума.

Частота пульсаций достаточно жестко связана с емкостью сети и длиной трубопроводов. Амплитуды колебаний также зависят от емкости сети, ее инерционных и демпфирующих свойств. Зависимость от сети настолько велика, что один и тот же компрессор при одинаковых режимах по расходу газа и частоте вращения может работать как в режиме помпажа, так и без его проявления. Изменение емкости по расходу рабочего тела вызывает отклонение момента начала помпажа. Этим, в частности, объясняется то, что линия совместной работы компрессора и газовой турбины в установках с регенерацией теплоты отходящих газов проходит ближе к линии помпажа, чем в установках без регенерации теплоты отходящих газов.

При неизменной частоте вращения осевого компрессора, устойчивый режим работы ГТУ начинает нарушаться в области максимума на характеристике pк- G с небольшими отклонениями в ту или иную сторону.

Рабочая точка компрессора D1 определяется линиями пересечения характеристики осевого компрессора и характеристики сети (пунктирная линия). Если принять, что по некоторым причинам (при неизменном положении дросселя) расход несколько увеличился, т. е. компрессор начинает работать на режиме точки D2 , а для подачи увеличенного количества воздуха требуется и повышенное давление Р2 > P1. Однако рост давления действует против потока и снижает расход воздуха до его первоначального значения (точка D1). Легко заметить, что режим остается стабильным и при уменьшении расхода, т.е. режим работы осевого компрессора будет оставаться устойчивым до тех пор, пока выполняется условие:

dpк / dG < 0 (3.12)

Если в качестве рабочей точки компрессора принять точку F, то увеличение расхода компрессора с величины GF до Gk приведет к тому, что компрессор будет в этой области развивать большее давление, чем необходимо для подачи расхода Gk , вследствие чего расход еще больше увеличится. Аналогичные рассуждения можно привести и для случая уменьшения расхода воздуха в этой зоне характеристики осевого компрессора. Следовательно, можно утверждать: режим работы осевого компрессора будет неустойчивым в области:

dpк / dG > 0 (3.13)

В многоступенчатых компрессорах помпаж обычно не возникает, когда одна или даже несколько ступеней работают в неустойчивой области, если только характеристика осевого компрессора в целом удовлетворяет условиям стабильности, т.е. соотношение давлений сжатия при постоянной частоте вращения с уменьшением расхода или увеличивается или, по крайней мере, остается постоянным.

Граница помпажа многоступенчатого компрессора в верхней своей части имеет излом в точке В. Этот излом является следствием последовательного срыва потока в ступенях при повышении частоты вращения. Точка излома как раз и соответствует такой частоте вращения (при данных pк и G), при которой срыв потока на лопатках компрессора переходит из первых ступеней в последние.

При полном срыве потока в одной из ступеней возникают зоны срыва, которые могут проходить через всю проточную часть компрессора; экономичность компрессора при этом резко падает, агрегат начинает сильно вибрировать, работать на таком режиме нельзя. Внешние признаки помпажа весьма характерны. Вдали от линии помпажа (dpк/dG < 0) при большой производительности компрессор издает резкий свистящий шум. Уровень шума на станции в районе осевого компрессора достигает величины порядка 110-120 дц. По мере уменьшения производительности, вплоть до границы помпажа , заметных изменений в характеристике звука не происходит, затем внезапно появляются резкие периодические хлопки, сопровождающие, как правило, выбросом воздуха из компрессора во всасывающий патрубок.

Меры борьбы с помпажом можно условно разделить на две группы. К первой группе относятся мероприятия, применяемые при проектировании компрессоров с целью увеличения его рабочей зоны (dpк/dG <0). Сюда относятся выбор малых окружных скоростей, увеличение густоты решетки, выбор профилей лопаток с большой относительной толщиной и большим радиусом скругления входной кромки.

Ко второй группе относятся мероприятия, используемые в работающих установках. Сюда относятся регулирование работы компрессора с помощью поворотных лопаток направляющего аппарата, вдувание воздуха в поток рабочего тела через щели в профиле лопаток, перепуск воздуха.

Наименее экономичным, но весьма простым и эффективным способом, получившим широкое распространение на практике, является перепуск воздуха (противопомпажный сброс воздуха).

Чтобы сохранить устойчивый режим работы компрессора при приближении к границе помпажа, необходимо часть воздуха сбросить из компрессора в атмосферу и тем самым обеспечить производительность компрессора, достаточную для сохранения устойчивого режима работы. Регулируя открытие противопомпажного клапана, регулятор обеспечивает постоянную производительность воздуха (Gсек.) при расходе через сеть (Gc ). Воздух в количестве DG = Gc - Gсек. выбрасывается в атмосферу через противопомпажный клапан.

В компрессорах с высоким соотношением давлений сжатия, когда предельная производительность компрессора определяется режимом запирания его последних ступеней, противопомпажные устройства обеспечивают сброс воздуха через какую-либо из промежуточных ступеней компрессора.

В условиях работы ГТУ на компрессорных станциях наблюдаются случаи появления помпажа при обмерзании входной части осевого компрессора при повышенной влажности наружного воздуха в период сильных туманов, снегопадов и метелей.

Аварийные остановки агрегатов из-за обмерзания входной части компрессора приводят к нарушению работы станции, уменьшают подачу товарного газа и отрицательно сказываются на работоспособности отдельных узлов и деталей ГТУ.

Помпаж осевого компрессора при обледенении входной кромки осевого компрессора может сопровождаться мощным хлопком и выбросом воздуха во всасывающий тракт агрегата. Следует отметить, что помпаж здесь наступает прежде всего в результате внезапного возмущения потока воздуха в момент отрыва кусков льда или налипшего снега со стенок конфузора или направляющих лопаток компрессора. В момент отрыва кусков льда с направляющего аппарата компрессора, возросшая при обледенении в межлопаточных каналах осевая составляющая скорости резко падает, вследствие быстрого увеличения проходного сечения решетки и лопатки как бы не успевают «подхватить» поток воздуха, что вызывает нарушение целостности потока и увеличение местных сопротивлений и, как следствие этого, выброс остатков льда во всасывающий патрубок.

Помпаж центробежного нагнетателя сопровождается теми же внешними признаками, что и помпаж осевого компрессора: хлопки, сильная вибрация нагнетателя, периодические толчки, колебания частоты вращения и температуры газов ГТУ и т.д.

Причинами возникновения помпажа в нагнетателе являются: колебания давления в газопроводе, неправильная или несвоевременная перестановка кранов в трубной обвязке нагнетателя, снижение частоты вращения нагнетателя ниже допустимой, попадание посторонних предметов на защитную решетку нагнетателя и ее обледенение и т. д.

В настоящее время существует достаточно много противопомпажных автоматических систем, позволяющих не допустить попадание нагнетателя в зону помпажа и сигнализирующих о приближении рабочей точки к границе помпажа. Наиболее распространенные системы основаны на сопоставлении величины расхода газа с создаваемым нагнетателем напором с последующим воздействием на перепускной кран. Специальный регулятор, рассчитывая расстояние рабочей точки от границы помпажа, воздействует на перепускной клапан и перепускает часть газа с выхода нагнетателя на вход, чем и осуществляется устойчивость режима работы нагнетателя [11].

4 Контрольные вопросы

1 Чем характеризуется переменный режим ГТУ?

2 Сравните характеристики изменения мощности на частичных нагрузках одно- и двухвальных ГТУ.

3 Что такое помпаж осевых компрессоров и центробежных нагнетателей?

4 От чего зависят амплитуды колебаний?

Список рекомендуемой литературы

1 Поршаков Б.П. Газотурбинные установки на газопроводах, 2003 г.

2 Уваров В.В. Газовые турбины и газотурбинные установки, 1970 г.

Явление - помпаж - Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 3

Явление - помпаж

Cтраница 3

Каковы причины, приводящие к возникновению явления помпажа при работе осевого компрессора ГТУ. [31]

Регулирование работы турбокомпрессора с целью избежания явления помпажа может производиться: 1) устройством перепускного клапана; 2) дросселированием во всасывающем трубопроводе; 3) поворотом лопаток направляющего аппарата. [32]

Прежде всего, следует сказать, что явление помпажа наблюдается при работе всякого центробежного или осевого компрессора. Будет ли компрессор испытываться изолированно, один на стенде, или будет он стоять на двигателе, все равно на некоторых режимах работы компрессора будет наблюдаться помпаж. [33]

Для обеспечения нормальной работы турбокомпрессора и устранения явления помпажа применяются автоматические регуляторы - антипомпажные устройства, которые поддерживают постоянное давление в сети воздухопроводов. [34]

Повторяю, практически, можно считать, что явление помпажа происходит всякий раз, как только компрессор попадает в своей работе на определенный - помпажный - режим работы компрессора независимо от того, стоит ли компрессор на двигателе или испытывается изолированно на стенде в лаборатории. [35]

Повышение давления до критической точки К связано с явлением помпажа, при котором компрессор не может преодолеть увеличивающееся давление на выходе и прекращает подачу сжатого газа, хотя ротор продолжает вращаться. [36]

Как известно, на некоторых режимах работы двигателя наблюдаются явления помпажа, при которых происходит обратный хлопок во всасывающий патрубок. Двигатель теряет обороты, начинает работать неровно, а иногда может и совсем остановиться. [37]

Важной характеристикой осевого компрессора является граница помпажа, связанная с явлением помпажа. В процессе работы осевого компрессора возникают возмущения, вызываемые изменениями как частоты вращения, так и сопротивления сети - газовой турбины. Они могут вывести систему компрессор - ГТ из равновесия. Важным показателем этой системы является аккумулирующая способность сети, определяемая возможностью накопления некоего избыточного рабочего тела по сравнению с его установившимся течением. На этот процесс может повлиять также изменение плотности воздуха. В такой системе могут развиваться режимы с вращающимся срывом потока, нарушающие устойчивость течения и приводящие к пульсациям. Эти явления возникают, в частности, при снижении расхода рабочего тела и уменьшении частоты вращения. Развитие этого вращающегося срыва при дальнейшем уменьшении расхода в конце концов приводит к полной потере устойчивости потока и появлению колебаний давления в системе компрессор - ГТ, т.е. возникает помпаж. Это явление характеризуется нарастающим гулом в работающем компрессоре, хлопками в заборном устройстве и выбросом воздуха, появлением вибраций лопаточного аппарата вплоть до его разрушения. Одновременно резко падает КПД компрессора, поэтому явление помпажа недопустимо даже кратковременно. [38]

Неустойчивая работа турбовоздуходувки на левой части характеристики ( КА) характеризуется явлением помпажа, состоящим в непрерывных колебаниях подачи от нуля до некоторого значения В при одновременном изменении давления. [39]

Для всех компрессоров характерно то, что диапазон массовых расходов между явлениями помпажа и запирания потока становится тем меньше, чем больше степень повышения давления, на которую проектируется агрегат. В центробежных компрессорах запирание обычно происходит тогда, когда число М потока, входящего в каналы диффузора, равно примерно единице. Проблема еще больше усложняется отрывом пограничного слоя на лопатках, возникающим при запирании. [40]

Для всех компрессоров характерно то, что диапазон массовых расходов между явлениями помпажа и запирания потока становится тем меньше, чем больше степень повышения давления, на которую проектируется агрегат. В центробежных компрессорах запирание обычно происходит тогда, когда число Маха потока, входящего в каналы диффузора 1 равно примерно единице. Проблема еще больше усложняется отрывом пограничного слоя на лопатках, возникающим при запирании. [41]

Для всех компрессоров характерно то, что диапазон массовых расходов между явлениями помпажа и запирания потока становится тем меньше, чем больше степень повышения давления, на которую проектируется агрегат. В центробежных компрессорах запирание обычно происходит тогда, когда число Маха потока, входящего в каналы диффузора, равно примерно единице. Проблема еще больше усложняется отрывом пограничного слоя на лопатках, возникающим при запирании. [44]

Машинист должен содержать в исправном состоянии анти-помпажные устройства, знать, при каком режиме появляются признаки явления помпажа. При отсутствии антипомпажного клапана и при появлении признаков помпажа, вызванного повышением давления на нагнетании, следует понизить давление, открыв вентиль на пусковом трубопроводе, а при появлении помпажа, вызванного малой нагрузкой, надо нагрузить компрессор и излишек газа сбрасывать также в пусковой трубопровод. Следует периодически производить продувку газового пространства промежуточных холодильников, чтобы удалить скапливающийся конденсат. [45]

Страницы: 1 2 3 4

www.ngpedia.ru

помпаж компрессора - это... Что такое помпаж компрессора?

помпаж компрессора

43. помпаж компрессора: Неустойчивый режим работы компрессора ГТД, характеризующийся сильными низкочастотными колебаниями массового расхода рабочего тела в компрессоре и соединительных каналах.

3.12 помпаж компрессора (compressor surge): Неустойчивый режим работы компрессора газотурбинного двигателя, характеризующийся сильными низкочастотными колебаниями массового расхода рабочего тела в компрессоре и соединительных каналах.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic.ru. 2015.

Помпаж
Помутнение

Смотреть что такое "помпаж компрессора" в других словарях:

помпаж компрессора — Неустойчивый режим работы компрессора ГТД, характеризующийся сильными низкочастотными колебаниями массового расхода рабочего тела в компрессоре и соединительных каналах. [ГОСТ Р 51852 2001] помпаж компрессора Неустойчивый режим работы компрессора … Справочник технического переводчика
Помпаж — 92. Помпаж Е. Surge Неустойчивый режим работы турбокомпрессора, характеризующийся последовательно чередующимся нагнетанием газа в сеть и выбрасыванием газа из сети на всасывание Источник: ГОСТ 28567 90: Компрессоры. Термины и определения оригинал … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
Помпаж двигателя — (французское роmраge) различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической природе и внешним проявлениям различают три… … Энциклопедия техники
ПОМПАЖ — нарушение режима работы компрессора газотурбинного двигателя самолёта, лопастных насосов млн. вентиляторов, которое заключается в возникновении пульсации подачи и давления в трубопроводной системе и сильных низкочастотных колебаний параметров… … Большая политехническая энциклопедия
Помпаж (авиация) — У этого термина существуют и другие значения, см. Помпаж. Помпаж ПАК ФА при … Википедия
помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… … Энциклопедия «Авиация»
помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… … Энциклопедия «Авиация»
помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… … Энциклопедия «Авиация»
помпаж двигателя — Характеристика компрессора. помпаж двигателя (франц. pompage) различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической… … Энциклопедия «Авиация»
Помпаж (трубопроводный транспорт) — У этого термина существуют и другие значения, см. Помпаж. Помпаж (фр. pompage) неустойчивая работа компрессора, вентилятора или насоса, характеризуемая резкими колебаниями напора и расхода перекачиваемой среды. Содержание 1 Описание… … Википедия