Помпаж. Меры борьбы с помпажом

⇐ ПредыдущаяСтр 6 из 8Следующая ⇒

Режим работы компрессоров определяется количеством транспортируемого газа, проходящего через компрессорные станции (КС). Регулирование режима работы может достигаться следующими путями:

1. Включением соответствующего количества ГПА.

2. Регулированием частоты вращения компрессоров.

3. Соответствующим перепуском газа с выхода на вход КС (через 6-ые краны).

Нужное количество работающих ГПА выбирается исходя из общего количества газа, компримируемого КС, производительности каждого ГПА в зоне номинальных режимов. Для выбора наиболее выгодного с экологической точки зрения режима осуществляется регулирование путем изменения частоты вращения каждого компрессора. В современных компрессорах предусмотрено также предельное регулирование режима работы путем перепуска соответствующего количества газа с выхода ГПА на вход через специальные регулирующие клапаны, называемых антипомпажными, выполняющими одновременно роль антипомпажный защиты компрессора, когда рабочая точка находится близко от границы помпажа. С энергетической точки зрения с учетом формы газодинамических характеристик оказывается выгодно работать с небольшим перепуском газа через параллельно работающие ГПА, чем включение в технологическую схему дополнительно работающего ГПА, чтобы вывести работающие компрессоры из помпажной зоны. Для определения экономических режимов компрессоров важную роль играет определение местоположения рабочей точки на газодинамической характеристике компрессорам и определение ее расстояния от границы помпажа. Система САУиР должна включать в себя возможность определять это расстояние в любой момент времени.

Вдали от границы помпажа при большой подаче компрессор издает резкий свистящий звук. Частоты звуковых колебаний в одноступенчатом компрессоре совпадает с частотой прохождения рабочих лопастей около неподвижных направляющих лопастей. По мере уменьшения подачи (при неизменном числе оборотов) вплоть до границы помпажа звук почти не изменяется. В некоторых случаях он становиться глуше, что вызывается ростом пульсаций в потоке вследствие отрывного обтекания профилей. Подача, при которой внезапно появляются резкие периодические хлопки, сопровождающиеся обычно выбросом воздуха из компрессора в всасывающий патрубок, определяет границу помпажа. При дальнейшем уменьшении подачи (например, дросселированием) сперва увеличивается частота хлопка, а затем появляются сплошной гул и вибрации. Резкое колебание подачи вызывает существенно увеличение динамической нагрузки на лопасти и диски машины, что при больших окружных скоростях приводит к поломкам, являющимся причиной тяжелой аварии. Поэтому работа компрессора в области помпажа недопустима даже кратковременно.

Детальные экперементальные исследования, выполненные А. И. Прядиловым ЦКТИ, позволили установить, что в области помпажа могут иметься одна, две или три зоны, различающиеся характером обтекания лопастных аппаратов в зависимости от того какие лопасти и в какой части обтекаются с отрывом потока и шумовым эффектом. Граница и зоны помпажа легко обнаруживаются по разрывам характеристик. На характеристике ступени ЦКТИ со степенью реактивности Ө =1, полученной А. И. Прядиловым (рис. 9.25), например, разрывы располагаются так, что имеются две границы помпажа: при уменьшении и при увеличении расхода. Это явление крайне неприятно и с ним приходиться считаться на практике. Мгновенно вывести компрессор из помпажа нельзя, для этого необходимо значительное уменьшение сопротивления сети.

Рис. 9.25. Характеристика ступени осевого компрессора с θ =1 (по испытаниям А. И. Прядилова.)

Определение границы помпажа.Границу помпажа находят опытным путем. О приближении к ней судят по возросшим пульсациям давлений; до помпажа не доходят во избежание аварий.

Рис. 9.26. График для определения границы помпажа осевых компрессоров

Если известна граница помпажа при одном числе оборотов, то для осевых компрессоров можно построить всю границу помпажа с помощью графика (рис. 9.25) по оси абсцисс которого отложено отношение подачи G, определяющей границу помпажа при отношении давлений ε, к подаче G_ε₌₃, соответствующей границе помпажа ε =3; по оси ординат отложены отношения давлений s. Кривые границ помпажа для различных осевых компрессоров ложатся тесным пучком. При этом максимальное отклонение не превышает Δ s=0, 25 для s> 4 b Δ ε =0, 1÷ 0, 15 для ε < 4.

Чтобы воспользоваться рис. 9.26 достаточно знать одну точку на границе помпажа. Пусть эта точка характеризуется параметрами ε ₀ и G₀. Тогда для определения ε и G, соответствующих границе помпажа, необходимо, по ε ₀, ε и рис. 9.26 найти отношения и. Соответствующая подача находится с помощью очевидной зависимости:

(9.50)

Так, если ε ₀=4 и G₀=50 кг/сек, то . Для ε =2 определяем и кг/сек.

Меры борьбы с помпажомразделяются на две группы. К первой группе относятся мероприятия, применяемые при проектировании компрессоров и направленные на увеличение области безотрывного обтекания профилей при увеличении при увеличении углов атаки (уменьшения подачи), так как в ней обычно dε /dG< 0, поэтому характеристика компрессора устойчива.

Основными путями увеличения области безотрывного обтекания профилей являются следующие: уменьшение окружных скоростей (чисел М); применение профилей с большой относительной толщиной (при малых числах М) и большим радиусом округления входной кромки; специальный выбор формы средней линии профилей; уменьшение относительного шага. В центробежных компрессорах для увеличения области устойчивой работы необходимо принимать большие значения отношения и большое число рабочих лопастей: безлопастные диффузоры обеспечивают больший диапазон возможных режимов работы, чем лопастные диффузоры. В некоторых конструкциях возможен поворот направляющих лопастей, что также увеличивает область безотрывного обтекания профилей.

Ко второй группе относятся мероприятия, применяемые в работающих установках с целью избежания помпажа при малой подаче. Наибольшее распространение получили антипомпажные устройства.

Принципиальная схема антипомпажного устройства представлена на рис. 9.27. К напорному (или всасывающему) трубопроводу компрессора подключен регулятор количества Р, который через сервомотор С воздействует на антипомпажный клапан А. К. Регулятор количества вступает в действие только при уменьшении подачи до минимально допустимой G_MIN. Изменяя открытие антипомпажного клапана, сбрасывающего газ в атмосферу (или во всасывающую линию, если потеря газа нежелательна), регулятор обеспечивает постоянную подачу компрессора G_MIN при любом расходе газа через сеть G_C< G_MIN. Газ в количестве Δ G=G_C∙ G_MIN выбрасывается через антипомпажный клапан.

Рис. 9.27. Принципиальная схема антипомпажного устройства

В некоторых компрессорах энергия выбрасываемого воздуха используется в специальных воздушных турбинах. К таким компрессорам относиться, в частности, компрессор типа «Изотерм».

Если компрессор работает с переменным числом оборотов, как, например, доменная воздуходувка, то каждому числу оборотов соответствует своя допустимая минимальная подача. В таких случаях, кроме регулятора количества, используют регулятор давления.

⇐ Предыдущая 1 2 3 4 567 8 Следующая ⇒