ПОИСК Статьи Чертежи Таблицы Помпаж-механизм, характерные особенности из "Кавитационные автоколебания и динамика гидросистем " Устойчивость шнеко-центробежных насосов относится к одному из наиболее сложных и мало разработанных разделов теории лопастных машин. Как известно, к наиболее изученным формам потери устойчивости относятся помпаж и враш.ающийся срыв [34, 48]. Помпаж — это вид неустойчивости, характерный для пневматических систем, содержаш.их вентиляторы и компрессоры. Режим так называемого мягкого самовозбуждения помпажных колебаний (устойчивость в малом) возможен только при работе нагнетающей машины на левой ветви напорной характеристики на пониженных расходах (рис. 2.1). [c.29] Рассмотрим гидравлическую систему, включающую центробежный насос и сосредоточенную ynpyro fb в напорном трубопроводе (рис. 2.2). [c.29] В простейшем случае для анализа помпажных колебаний исходную систему уравнений можно записать без учета сжимаемости жидкости и податливости стенок трубопроводов (емкостные свойства системы учитываются сосредоточенной упругостью, расположенной в напорном трубопроводе). [c.29] Рн (Qi) — напорная характеристика насоса при постоянной частоте вращения вала насоса п = onst). [c.29] Здесь и далее принята следующая система обозначений тараметр дс, соответствующий установившемуся режиму, обозначен черточкой —л , отклонение параметра от установившегося режима —блс, амплитуда колебаний —6л . [c.30] Согласно уравнению (2.13), динамические свойства рассматриваемой системы описываются дифференциальным уравнением второго порядка. Это уравнение является основным в теории пом-пажа [48]. Из него следуют условия самовозбуждения колебаний, формула для определения частот колебаний и условие статической устойчивости. [c.31] Полагая 7 = О, приходим к известной формулировке статической устойчивости [48] статический режим устойчив, если угол наклона касательной к характеристике сети больше угла наклона касательной к характеристике насоса. [c.31] Таким образом, согласно этому условию потеря устойчивости в форме помпажа (режим мягкого возбуждения) возможна только при работе насоса на левой ветви характеристики [48], достаточно больших значениях податливости сосредоточенной упругости и малых значениях коэффициентов гидравлических сопротивлений питающего и напорного трубопроводов Rl и R2. [c.32] Отметим, что в гидравлических системах, включающих высокооборотные центробежные насосы, податливость С, обусловленная сжимаемостью жидкости и податливостью стенок напорного трубопровода, незначительна, поэтому условие динамической устойчивости выполняется, т. е. помпажные колебания не возникают. Однако, при работе шнеко-центробежного насоса на газожидкостной смеси может возникнуть потеря устойчивости в форме помпажа [10.]. [c.32] При определенном газосодержании на напорной характеристике шнека в области малых расходов появляется восходящий участок (на рис. 2.1 левая ветвь), а роль податливости сосредоточенной упругости играет сепарационная каверна, представляющая скопление газа между шнеком и колесом. [c.32] Известен еще один вид неустойчивости, возможный при работе шнеко-центробежного насоса на левой ветви напорной характеристики, — вращающийся срыв. [c.32] В отличие от неустойчивости в форме помпажа, для которого определяющую роль играют параметры пневмогидросистемы, неустойчивость в форме вращающего срыва связывают лишь с условиями обтекания отдельной решетки профилей [34]. [c.32] Кавитационные явления в шнеко-центробежном насосе существуют в определенном диапазоне входного давления (режим частичной кавитации) и не оказывают заметного влияния на основные параметры насоса (напор, расход, КПД). [c.33] При исследовании влияния кавитационных явлений в шнеко-центробежном насосе на понижение собственных частот колебаний в гидравлических системах М. С. Натанзоном в 1962 г. было указано на возможность самовозбуждения автоколебаний в системе питающий трубопровод — насос, обусловленных кавитационными явлениями в насосе. Этот новый вид неустойчивости получил название кавитационных колебаний [16, 67. [c.33] Характерные особенности потери устойчивости работы шнеко-центробежного насоса по отношению к кавитационным колебаниям позволяют отличать данный вид потери устойчивости от других возможных видов (помпаж, вращающийся срыв). [c.33] Сопоставление этих осциллограмм с кавитационной характеристикой насоса, представленной на рис. 2.5, наглядно показывает, что автоколебания не возникают как в области режимов, соответствующих большим кавитационным запасам (малые размеры кавитационных каверн), так и на режимах, близких к кавитационному срыву. Из рис. 2.5 следует также, что автоколебаниям соответствуют такие режимы работы насосов, при которых отсутствует заметное падение напора по кавитационной характеристике насоса. Вблизи границы устойчивости автоколебания имеют синусоидальный характер (см. рис. 2.4, б), в области сильно развитых колебаний их форма меняется и они приобретают разрывной характер (см. рис. 2.4, в). [c.36] На рис. 2.8 представлены зависимости амплитуды кавитационных колебаний от давления на входе в насос для различных значений частоты вращения вала насоса (см. разд. 4.8). Эти зависимости имеют четко выраженный нелинейный характер с максимумом при давлении, сущестненно превышающем давление кавитационного срыва. [c.37] Давление на входе в насос, при котором амплитуда колебаний достигает максимального значения, и ее величина зависят от частоты вращения вала насоса. С уменьшением частоты вращения наблюдается сущестненнсе уменьшение максимальных амплитуд автоколебаний (либо полное прекращение колебаний). [c.37] Такой характер зависимости амплитуды колебаний от давления р1 является еще одной отличительной особенностью кавитационных колебаний. [c.37] В процессе изучения кавитационных автоколебаний различными авторами был предложен ряд математических моделей этого сложного и своеобразного явления. Перейдем к изложению этих моделей. [c.38] Вернуться к основной статье