Неустойчивые режимы работы компрессора

Помпаж представляет собой автоколебания потока воздуха в проточной части компрессора и воздушно-газовых трактах газо­турбинного двигателя (ГТД), которые вызываются развитием зон срыва потока с лопаток при малых значениях расхода воздуха и/или росте сопротивления за компрессором. Вследствие срыва потока, при малых расходах воздуха, значения давления создаваемые компрессором становится меньшим, чем в воздушном тракте за компрессором. В результате возникает противоток, то есть воздух меняет свое направление на противоположное и начинает двигаться со стороны нагнетания по направлению к всасыванию. После падения давления в воздушном тракте за компрессором, происходит восстановление потока воздуха и возобновляется подача воздуха компрессором, что приводит к росту давления в воздушном тракте за ним, в результате чего явление повторяется.

Частота и амплитуда помпажных колебаний определяется емко­стью воздушно-газового тракта. Помпаж приводит к возникновению ударной волны высокой интенсивности. У ГТД продолжительность одного помпажного цикла, сопровождаемое образованием ударной волны, (возникновение обратного и восстановление нормального течения) длится от 0,1 до 0,5 секунд. Ударная волна характеризуется увеличением статического давления в 2...3 раза и высокой скоростью распространения. Приложенные нагрузки на детали и узлы ГТД от действия ударной волны происходит в виде коротких по времени импульсов и может вызвать погиб лопаток, повреждения корпуса ГТД и подшипников, нарушить узлы крепления и изменить центровку ГТД. Остаточные деформации (прогиб) у корня лопаток вызванные явлением помпажа приводят к развитию усталостных трещин и последующим поломкам лопаток с вытекающими негативными последствиями, связанными с разрушением проточной части компрессоров, турбин, повреждением камер сгорания и других узлов и деталей ГТД. Динамические осевые нагрузки, возникающие при помпаже, являются одной из основных причин повреждений и разрушений упорных подшипников.

Амплитуды продольных колебаний ГТД при помпаже могут дос­тигнуть 10...20мм и приводят к нарушению центровок ротор-корпус ГТД (с последующим задеванием рабочих лопаток о корпус) и ГТД-редуктор.

Для предотвращения помпажа компрессоры снабжают антипомпажным клапаном. Когда режим работы компрессора приближается к границе помпажа, клапан автоматически открывается и сбрасывает часть воздуха за группой ступеней или за компрессором в атмосферу. Сопротивление воздушного тракта за данной группой или через все ступени снижается, и рабочая точка удаляется от границы неустойчивой области работы. Обычно антипомпажные клапаны открываются во время пуска и остановки ГТД.

Расширению диапазона устойчивой работы компрессора спо­собствует применение входного направляющего аппарата с поворот­ными лопатками.

Дата добавления: 2015-07-20