Методические указания

Характеристикой осевого компрессора в целом принято считать зависимость соотноше­ния давлений сжатия от расхода воздуха через компрессор при различной частоте и относи­тельного внутреннего кпд.

Компрессоры проектируются так, чтобы кпд на расчетном режиме был наибольшим.

С уменьшением расхода воздуха при постоянной степени сжатия изменяются углы натекания потока на лопатки компрессора. При слишком большом изменении угла натекания по­ток отрывается от лопаток - возникает его «срыв», который захватывает сразу несколько ло­паток. Наблюдаются также полные срывы потока, которые захватывают все лопатки. При этом работа может стать неустойчивой.

Если на каждой ступени сжатия определить расход, при котором режим работы компрес­сора становится неустойчивым, то на универсальной характеристике можно построить кри­вую, которая называется границей помпажа.

При неустойчивом режиме работы компрессора начинают резко изменяться давление и расход рабочего тела. Эти изменения происходят периодически, их частота определяется как характеристикой компрессора, так и особенностями сети, на которую он работает (трубопро­воды, камера сгорания, газовая турбина), и они оказываются самоподдерживающимся (так называемые автоколебания).

Автоколебательный процесс в тракте ГТУ, называемый помпажом, сопровождается ха­рактерным шумом, работа ГТУ в режиме помпажа недопустима даже кратковременно, так как это может привести к поломке лопаток компрессора, ухудшению работы камеры сгора­ния, нарушающему нормальную эксплуатацию ГТУ.

Чтобы вывести компрессор из помпажа, необходимо увеличить расход воздуха. Для этого служат противопомпажные клапаны, позволяющие сбрасывать воздух после компрессора в атмосферу или на его всас. В результате резко увеличивается расход воздуха через компрес­сор и он входит в режим устойчивой работы. Длительное время работать с открытыми противопомпажными клапанами нельзя, так как при этом резко уменьшается кпд ГТУ.

Для предупреждения помпажа используются поворотные направляющие лопатки,, уста­навливаемые перед первой ступенью компрессора, которые позволяют изменить расход воз­духа через компрессор без срыва потока на рабочих лопатках.

Изменение кпд компрессора в зависимости от режима его работы происходит главным образом из-за возникновения на нерасчетных режимах положительных или отрицательных углов атаки на лопатках.

Под углом атаки понимается угол, образованный направлением входной скорости воз­душного потока и направлением касательной к передней точке средней линии самой лопат­ки. Вдоль тракта многоступенчатого компрессора площадь для прохода воздуха уменьшается в соответствии с изменением плотности и объемного расхода рабочего тела. Полное соответ­ствие между площадями проходных сечений и объемным расходом воздуха по тракту может быть достигнуто на расчетном режиме. На нерасчетных режимах это соответствие нарушает­ся, что приводит к нарушению углов атаки на лопатках.

При повышении числа оборотов напорность первых ступеней возрастает, объемный рас­ход перед средними ступенями снижается, напор растет, а последние приближаются к гра­нице устойчивой работы. При снижении числа оборотов падает напор всех ступеней, а пер­вые приближаются к границе срыва.

Небольшое уменьшение расхода воздуха в первой ступени вызывает в соответствии с ха­рактеристикой компрессорной ступени увеличение ее напора, процесс нарастает, от ступени к ступени и объемный расход резко уменьшается в хвостовых ступенях, они приближаются к границе устойчивой работы. При увеличении расхода процесс идет в обратном направлении.

Вопросы для самоконтроля

1. Что принято считать характеристикой осевого компрессора?

2. Каково значение характеристик осевого компрессора?

3. При каких условиях работа ступени станет неустойчивой?

4. Какой процесс в тракте ГТУ называют помпажом?

5. При каких условиях возникает помпаж?

6. Что называется углом атаки воздушного потока?

7. Почему недопустима работа компрессора в области помпажа?

8. Каковы режимы работы ступени в многоступенчатом компрессоре?

9.Почему приведенная характеристика носит название универсальной?