Неустойчивые режимы работы компрессора

НЕУСТОЙЧИВЫЕ РЕЖИМЫ РАБОТЫ КОМПРЕССОРА [c.116]

Неустойчивые режимы работы компрессора создают повышенную опасность при эксплуатации летательных аппаратов с газотурбинными двигателями. Они могут привести к поломке компрессора и серьезному летному происшествию. [c.116]

Помпаж — неустойчивые режимы работы компрессора, характеризующиеся сильными низкочастотными колебаниями параметров потока в его проточной части, [c.125]

Из рассмотренного следует, что на нерасчетных режимах все это приводит к увеличению гидравлических потерь, а в некоторых случаях — к возникновению неустойчивости в работе компрессора. [c.108]

Для пояснения физической сущности и причин возникновения неустойчивых режимов работы обратимся к" элементарной компрессорной системе (рис. 7.13), состоящей из входного канала 1, компрессора 2, ресивера 3 и дросселя 4. Ресивер представляет собой акустический демпфер — это бак с относительно большой емкостью обычно его применяют для того, чтобы потребитель всегда мог получить нужное количество воздуха без колебаний параметров. Существенной особенностью приведенного на рис. 7.13 устройства является то, что компрессор работает в единой газовоздушной системе с потребителем сжатого воздуха. В системе ГТД в качестве ресивера можно рассматривать камеру сгорания, а в качестве механического дросселя — тепловой дроссель при подаче топлива в камеру сгорания (см. гл. 1) происходит уменьшение расхода газа с увеличением температуры и наоборот. [c.117]

Покажем, что согласование характеристик может быть устойчивым или неустойчивым. Это зависит от формы их характеристик в точках пересечения. Так, например, на участке между точками Д и В устойчивая работа компрессора вообще невозможна. Действительно, при любом случайном смещении режимов работы компрессора и сети влево от точки Д на величину AG потребный напор сети (дросселя) Ядр становится больше, чем я , который может обеспечить компрессор (см. рис. 7.14). Следовательно, компрессор не в состоянии будет протолкнуть через сеть массу воздуха на новом режиме. Поэтому производительность компрессора будет продолжать снижаться до тех пор, пока характеристики компрессора и сети не пересекутся в точке Д, где условия согласования качественно отличаются от тех, которые реализовались в точке Д. [c.118]

ОСОБЕННОСТИ ПРОЦЕССОВ ВОЗНИКНОВЕНИЯ НЕУСТОЙЧИВЫХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ МНОГОСТУПЕНЧАТЫХ КОМПРЕССОРОВ [c.125]

Для обеспечения устойчивой и эффективной работы компрессорной части авиационных ГТД в широком диапазоне эксплуатационных режимов при дальнейшем увеличении общей степени повышения давления потребуется регулировать вентилятор и компрессор сочетанием известных методов борьбы с неустойчивыми режимами работы (введением поворотных направляющих лопаток и применением двух- или трехвальных схем, а в некоторых случаях и использованием перепуска воздуха). [c.217]

Помпажем называется неустойчивый режим работы компрессора и всего ГТД, возникающий при срыве потока воздуха с рабочих лопаток и лопаток спрямляющего аппарата компрессора. О помпаже судят по изменению шума, появлению хлопков, толчков и ударов, свидетельствующих, что происходит характерный для помпажа выброс воздуха из компрессора в воздухозаборник. При этом растет температура газов, падают обороты и тяга двигателя. Продолжительная работа на помпажном режиме вызывает обгорание лопаток турбины, соплового аппарата, перегрев и останов двигателя в полете. [c.95]

П о м п а ж. При работе турбокомпрессорных машин на сеть могут возникнуть неустойчивые режимы, сопровождающиеся появлением колебаний производительности, давления и величины потребляемой компрессором мощности. Эти явления называют помпажом. Они сопровождаются большим шумом и вызывают вибрацию лопаток, период колебаний которых может совпадать с периодом их собственных колебаний. В этом случае усилия в лопатках могут достигнуть разрушающих значений. Помпаж может возникнуть и при малых производительностях, когда возникает срыв потока сжимаемой жидкости с лопаток из-за изменения углов входа рабочего тела на них и его выхода из них. В ступени в этом случае перестает создаваться требуемое давление. Возможность появления помпажа можно установить при рассмотрении, например, характеристики Q—р вентилятора и сети, на которую он работает. На рис. 33-22 изображена седлообразная характеристика А—Б—В—Г— Д вентилятора и на нее нанесена характеристика сети для двух режимов [c.411]

Зона устойчивой работы компрессора. Противопомпажные устройства. Важной особенностью лопаточных компрессоров является наличие зоны неустойчивой работы, граница которой нанесена на характеристике (рис. 7.12). Если режим работы компрессора достигнет указанной границы, будет иметь место явление помпажа, которое возникает как следствие срыва потока с лопаток при больших углах атаки на нерасчетных режимах. Помпаж сопровождается резкими колебаниями давления, расхода воздуха и вибрацией лопаток. Работа компрессора в условиях помпажа недопустима. [c.240]

Область возможных режимов работы ГТД. Неустойчивая работа (помпаж) компрессора [c.210]

I — граница устойчивой работы компрессора (граница помпажа) представляет собой геометрическое место режимов появления помпажа компрессора на различных числах оборотов. Влево от границы расположена область неустойчивой работы компрессора, вправо —область его устойчивых режимов работы [c.210]

В гл. 7 было показано, что при изменении режима работы многоступенчатого осевого компрессора в условиях эксплуатации происходит рассогласование работы его ступеней. Образующийся при этом срыв потока со спинок лопаток первых или последних ступеней в определенных условиях может привести к неустойчивой работе компрессора, что недопустимо. Кроме того, отмеченное рассогласование приводит к увеличению гидравлических потерь, в результате чего ухудшаются основные показатели компрессора т]к и Як. Исследования показали, что образование срыва на лопатках приводит к появлению переменной составляющей аэродинамической силы, воздействующей на лопатки. При определенных условиях это может привести к разрушению лопаток. [c.135]

Из приведенного описания процесса нарушения устойчивости ясно, что условиями самовозбуждения и развития автоколебаний являются наличие на характеристике компрессора участка, на котором снижение расхода приводит к падению р , и расположение исходного режима совместной работы компрессора и сети (точка А) внутри или на границе этого участка. Следовательно, необходимым условием возникновения динамической неустойчивости является [c.151]

Перепуск части воздуха из одной или нескольких промежуточных ступеней в атмосферу применяется только при малых значениях приведенного числа оборотов ротора. Перепуск позволяет предотвратить резкое увеличение углов атаки и тем самым не допустить срыва потока на лопатках первых ступеней. Перепуск воздуха является наиболее простым в конструктивном отношении средством устранения неустойчивой работы компрессора на пониженных режимах. При перепуске открываются специальные окна (рис. 5.18, о), через которые часть воздуха (до 15—20%) из средних ступеней выпускается наружу. В результате изменяется расход воздуха через ступени и снижаются [c.251]

Однако есть случаи, когда технологическому агрегату временно требуются расходы и давления, лежащие именно в пределе зоны неустойчивой работы компрессора. Это периоды пуска, остановов, различных неполадок, наладка режимов и т. п. Единственным средством обеспечить требующиеся режимы является частичный сброс сжатого газа. Пусть требуется обеспечить рас- [c.225]

Выполнение современных компрессоров с ВНА и ПНА в определенных условиях дает значительное преимущество по экономичности ГТУ и при частичной нагрузке улучшает показатели работы при изменении параметров наружного воздуха, позволяет не допустить режимы неустойчивой работы компрессора, облегчает запуск установки. [c.197]

Центробежные компрессоры отличаются большой быстроходностью, малыми габаритами и весом. В каждом компрессоре между давлением сжатия, подачей и числом оборотов имеется определенная зависимость, называемая характеристикой. Такая характеристическая кривая, полученная экспериментально, представлена на фиг. 163. Через вершины характеристик по оборотам проведена линия помпажа, разделяющая области устойчивой и неустойчивой работы компрессора. Правее линии помпажа компрессор работает устойчиво. На левой части от линии помпажа режим работы компрессора неустойчив происходит пульсация, возникают сильные колебания давлений значительной амплитуды и низкой частоты, сопровождаемые низким звуком. На таком режиме работать недопустимо. С увеличением производительности давление р2 падает. Если количество расходуемого газа определяется на диаграмме точкой, лежащей на линии помпажа, то для пред- [c.351]

Особенно ясно обнаруживается неустойчивый режим на левой ветви характеристики, если к тому же иметь в виду, что компрессор часто бывает подвержен небольшим колебаниям числа оборотов. Если число оборотов повысится, то характеристика займет положение О К А, и точка режима работы на левой ветви при сопротивлении, остающемся в этот момент неизменным, смещается из С в С. Подача уменьшается, тогда как потребление остается прежним. Это вызывает понижение давления, которое в конце концов приводит к прекращению подачи (точка О ). [c.9]

Таким образом, на правой нисходящей ветви характеристики происходит саморегулирование по отношению к условиям подачи, благодаря чему компрессор всегда снова устанавливается на первоначальный объем и удерживается в этом состоянии. На левой ветви характеристики наблюдается обратное явление возникающие колебания режима работы (опорожнение резервуара В — , повторное его наполнение Е —. протекают по.времени в промежутки разной величины. При больших трубопроводах и больших резервуарах опорожнение и новое наполнение продолжаются дольше и явления неустойчивого состояния совершаются медленнее, чем при резервуарах малого объема. [c.10]

Известно, что особенностью лопаточных машин и, в частности, центробежного компрессора является ограничение области рабочих режимов. Нельзя, например, одновременно резко повысить обороты ротора и уменьшить расход воздуха, так как компрессор будет работать на неустойчивых режимах. [c.135]

Еще одной важной особенностью катапультного старта палубных самолетов является попадание пара катапульты на вход в. воздухозаборники двигателей и влияние его на устойчивость работы двигателей. Как указано выше, на устойчивость работы двигателя при попадании пара катапульты оказывают влияние три фактора неравномерный нагрев на входе в компрессор изменение физических свойств паровоздушной смеси по сравнению с воздухом испарение водяных капелек, появляющихся из перегретого пара катапульты при взаимодействии с воздухом. Основным фактором при этом является быстрое нарастание по времени температуры воздуха на входе в компрессор при значительной неравномерности температурного поля. На рис. 3.6 показан качественный характер изменения режимов работы двигателя на характеристике компрессора. Наличие неравномерного температурного поля из-за несимметричности попадания пара на вход в воздухозаборник приводит к дополнительному усилению температурного воздействия на устойчивость работы двигателя. Тепловое воздействие приводит к изменению параметров компрессора и режима его работы. В начальный период времени (в интервале от до t- ) частота вращения и расход топлива в силу инерционности системы регулирования остаются практически неизменными. Однако приведенные частоты вращения Пщ, и расхода воздуха Gnp значительно снижаются, поскольку эти величины обратно пропорциональны корню из температуры воздуха на входе в компрессор. Рабочая точка на характеристике компрессора быстро перемещается к границе 2 неустойчивой работы компрессора и в момент времени возникает неустойчивая работа компрессора — помпаж в двигателе. При этом появляются хлопки, рост температуры газов за турбиной и снижение частоты вращения ротора. Давление за компрессором резко падает, и возникают его колебания, а давление [c.179]

Значительное снижение приведенной частоты вращения возможно на режимах, когда наиболее высоких значений достигает температура Т на входе в двигатель, что соответствует полету с большими сверхзвуковыми скоростями и в условиях наибольших возможных отклонений Тн от стандартных значений в сторону повышения (вблизи линии ограничений 1—У, рис. 3.14). Здесь также наблюдается снижение запаса устойчивости компрессора А/Су, которое при неправильной настройке или отказе автоматики может явиться следствием неустойчивой работы компрессора из-за появления вращающегося срыва первоначально на его первых ступенях ( нижний помпаж ). [c.105]

Турбомашины, и особенно компрессоры, обеспечивают номинальные параметры практически лишь в одной расчетной точке. В турбинах в связи с конфузорным течением потока в каналах к. п. д. достаточно устойчив и оказывается возможным составить, хотя и приближенную, аналитическую связь между расходом и параметрами рабочего тела. В компрессорах диффузор-ный характер течения обусловливает значительно большую нестабильность всех характеристик. Более того, в определенной области нагрузок работа компрессора становится неустойчивой—возникает так называемый помпаж — колебания давления и скорости потока, запирание компрессора и выброс воздуха во всасывающий патрубок. Поле характеристик компрессора обычно представляется в виде универсальной диаграммы (рис. 219), получаемой экспериментальным путем. Термодинамический и газодинамический расчеты двигателя увязывают между собой номинальные параметры турбомашин, что на характеристике изображается точкой Л. Несколько сложнее определение и изображение переменных режимов и переходных процессов. [c.367]

Расчетная точка должна быть выбрана вблизи значений максимального к. п. д. и удалена от границы неустойчивых режимов работы компрессора (рис. 22). В силу такого крутого протекания характеристики при nj /T[ = onst компрессор выгодно использовать только на режимах, близких к расчетному. Резкое увеличение /л/Т при этом недопу- [c.137]

Пусть, наконец, характеристика сети изображается кривой зависимости давления в ресивере рс от расхода воздуха через дроссель Ос. проходящей через точку А. На установившемся режиме работы O "=Ok и при отсутствии трения в трубопроводе L рс=рк- Таким образом, точка А будет изображать режим совместной работы компрессора и сетн. Очевидно, этот режим будет неустойчивым и при случайном незначительном уменьшении расхода система будет стремиться перейти в точку Б на срывной ветви характеристики. Именно такой переход наблюдался на осциллограмме рис. 4. 28. Однако если объем присоединенной к компрессору системы достаточно велик, то нарушение устойчивости в точке А может привести к более глубокому изменению режима работы компрессора и сети. При анализе этого процесса необходимо учесть, что на неустановившихся режимах рк может быть не равно Рс вследствие инерционности столба воздуха в канале L, а расход через дроссель Ос может отличаться от мгновенного значения расхода через компрессор Ок за счет накопления или расходования воздуха, находящегося в ресивере. Строго говоря, характеристики компрессора и сети в динамическом процессе также будут отличаться от характеристик, полученных на установившихся режимах, но для простоты изложения примем их не-измеппыми. [c.150]

Проф. П. Остертаг, рассматривая характеристику центробежного насоса (рис. 0.5), отмечает, что режим работы устойчив лишь в точках понижающейся ветви [27]. Если точка режима работы компрессора находится на ветви, идущей вверх, то подача происходит толчками и сопровождается сильными колебаниями величины потребной мощности. При таких условиях наступает неустойчивый режим работы. [c.8]

Одним из наиболее важных в эксплуатационном отношении параметров комлрессора является запас устойчивости АКу. Величина АКу при каждом заданном значении параметра пр.. характеризует относительное удаление рабочей точки от границы устойчивых режимов работы компрессора и выражается обычно в процентах. Зависимость запаса устойчивости нерегулируемого компрессора (сплошная линия) и регулируемого компрессора (штриховая линия) от пр показана на рис. 2.18. Как видно, максимальный запас устойч1Ивости достигается при Пар менее 100 /о, а при значительном отклонении Ппр от расчетного значения Д/Су снижается, и особенно сильно у нерегулируемого компрессора. При А/< у = 0 возникает неустойчивая работа компрессора. [c.58]

Таким образом, при разгоне ротора линия рабочих режимов ТРД проходит в зоне неустойчивой работы компрессора и недо-лустимо высоких температур газа Т1. При торможении ротора она проходит в зоне весьма низких значений Тз, что может привести к прекращению горения в камере сгорания. [c.190]

В условиях эксплуатации и высота, и скорость полета, и частота вращения изменяются в широких пределах. При этом степень повышения давления, расход воздуха, окружные скорости, а следовательно, числа М и углы атаки на лопатках различных ступеней также изменяются и могут существенно отличаться от их расчетных значений. Это может явиться причиной значительного изменени.ч потребляемой мощности и КПД компрессора, а в некоторых случаях — появления неустойчивости в его работе. Поэтому возникает необходимость в определении указанных параметров и в проверке устойчивости работы компрессора не только на расчетном, но и на других, нерасчетных режимах. В заводской практике с этой целью могут проводиться дополнительные расчеты параметров потока и углов атаки во всех ступенях компрессора еще на нескольких режимах его работы. Но в отличие от основного (расчетного) режима эти расчеты являются проверочными, поскольку геометрические размеры и форма лопаток ступеней здесь оказываются уже заданными. [c.114]

Из теории лопаточных машин известно, что при работе компрессора, особенно с высокой степенью повышения давления, в процессе запуска и вывода его на основные эксплуатационные режимы, а также при больших приведенных частотах враш,ения может возникать газодинамическая неустойчивость, поэтому в двигателях с высокими значениями п компрессор необходимо регулировать. Из применяемых на практике трех способов регулирования компрессоров (перепуск воздуха из промежуточных ступеней, поворот лопаток направляюш,их аппаратов и использование двух- или трел. .аскадных компрессоров) способ разделения компрессора на отдельные каскады со своими турбинами, имею-ш,ими различную частоту враш,ения, в наибольшей мере определяет конструктивную схему двигателя, число его опор и валов. Следует также отметить, что применение двух- или трехкаскадных компрессоров благоприятно сказывается и на приводяш,их их турбинах, так как позволяет оптимизировать газодинамические параметры турбин и уменьшить число их ступеней. [c.33]

Чтобы обеспечить нормальную работу ГТУ при динамических (мгновенных) изменениях нагрузки и, следовательно, регулируемых параметров (прежде всего частоты вращения и температуры газов), система регулирования должна обладать необходимым быстродействием. Переходные процессы (например, при сбросах и набросах нагрузки) в ГТУ, которые управляются рационально спроектированными системами регулирования с высокой чувствительностью и быстродействием, протекают без колебаний параметров или с быстрозатухающими колебаниями, без опасных для состояния установки изменений режимов забросов частоты Иращения или температуры газов, неустойчивости или помпажа компрессоров [c.166]

Основной недостаток осевого компрессора — значительное изменение показателей компрессора при отклонении режима работы от расчетного. Даже сравнительно небольшое уменьшение расхода воздуха через компрессор при неизменном числе оборотов ротора часто вызывает неустойчивую работу компрессора, так называемый помпаж, который характеризуется колебаниями большой амплитуды скоростей и давлений потока в проточной части. Работа компрессора в помнажной зоне недопустима. Этот недостаток свойственен и центробежным компрессорам, особенно при наличии лопаточного диффузора но у осевых компрессоров он проявляется значительно сильнее. Кроме того, реализуемые в настоящее время давления наддува достижимы лишь при применении многоступенчатого осевого компрессора, который имеет большую длину и установка которого на одном валу с турбиной затруднительна. Вследствие этого в настоящее время для наддува комбипированных двигателей внутреннего сгорания осевые компрессоры применяются сравнительно редко. [c.131]

Осевым компрессором на некоторых режимах их работы свойственна неустойчивая работа, называемая помпажем компрессора. Причиной неустойчивой работы компрессора является срыв потока с лопаток отдельных ступеней компрессора при нерасчетных условиях их обтекания. Для повышения запаса устойчивости и исключения явлений срыва потока и помпажа компрессора у современных ГТД осуществляется то или иное специальное их регулирование. Наиболее эффективные способы регулирования— поворот лопаток спрямляюи их аппаратов групп первых и последних ступеней, а также использование компрессоров двух-вальной схемы. Широко применяются также ленты перепуска воздуха из промежуточных ступеней компрессора в атмосферу. [c.55]

Имея характеристики компрессора и построив линию рабочих режимов, можно определить тот диапазон изменения приведенной частоты вращения компрессора, в котором возможна устойчивая работа его в системе двигателя при установившихся режимах работы. Как видно на рис. 2.17, по мере приближения к точкам нив расстояние между рабочей линией и границей устойчивости работы постепенно сокращается. Возьмем, например, точку к, расположенную вблизи точки н. Формально она находится в области устойчивых режимов, но практически устойчивую работу компрессора в этой точке гарантировать нельзя. Влияние некоторых эксплуатационных факторов в определенных условиях (например, пульсации потока воздуха на входе в компрессор) может привести к смещению вправо границы устойчивых режимов, и работа компрессора в точке/с окажется неустойчивой. Чтобы компрессор ТРД не попадал в область режимов срыва и помпажа, необходимо иметь гарантированный запас устойчивости. Практически диапазон устойчивой работы компрессора ограничен значениями пртах пртпъ которых запас устойчивости АКу достигает минимально [c.61]

Требования получения высоких удельных параметров силовых установок и связанное с этим все более сильное форсирование рабочего процесса двигателя значительно усложняют решение задачи обеспечения их устоР1чивой работы в условиях эксплуатации. Опыт эксплуатации современных самолетов с турбореактивными двигателями показывает, что у большинства из них имеются определенные зоны по высоте и скорости полета, а также по режимам работы двигателя, где наблюдается неустойчивая работа компрессора, воздухозаборника или камеры сгорания, перегрев лопаток, появляются опасные напряжения в деталях и узлах и т. п. Чтобы предупредить попадание самолета и его силовой установки в зоны опасных режимов, вводят специальные ограничения. [c.95]

Пульсации и неравномерность потока на выходе из воздухозаборника оцениваются по тем же параметрам, что и на входе в компрессор. Источниками пульсации являются турбулентность воздуха, неустойчивость пограничного слоя, особенно в местах его-взаимодействия со скачками уплотнения, наличие конструктивных и технологических уступов в проточной части и, наконец, неустойчивость течения в самом воздухозаборнике на некоторых режимах его работы. На равномерность и стационарность течения в воздухозаборнике значительное влияние оказывают возмущени от вблизи расположенных элементов летательного аппарата. Уровень неравномерности поля скоростей и пульсадионные характеристики (амплитуда и частота пульсаций) потока на выходе из воздухозаборников специально нормируются и не должны превышать допустимых значений по условиям устойчивой работы двигателя. [c.254]

У самолетов вертикального взлета и посадки применение подъемных двигателей приводит к значительному несовпадению направления потока с осью двигателя и к необходимости поворота потока на угол, близкий к 90°. Особенно тяжелым с точки зрения подачи воздуха к двигателю является момент захода самолета на посадку, когда скорость полета еще достаточно высокая, а скорость воздуха на входе в компрессор низкая (режим авторотации). На этих режимах отношение скоростей F/ b может достигать 2,5—3,0. Неблагоприятная структура потока на входе в двигатель может затруднить его запуск или вызвать неустойчивую работу. Это требует выполнения всасывающих каналов с очень большой коллекторностью — большие радиусы R к г (рис. 9.5, а) — и применения специальных створок для поворота потока (рис. 9.5,6). Наличие створок существенно уменьшает окружную и радиальную неравномерность потока и тем самым обеспечивает устойчивую работу двигателя. Кроме того, их наличие позволяет в диапазоне изменения углов атаки от до —4° имеет 0bi в [c.258]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...