Характеристики компресорної ступені, нестійка робота компресора

Характеристики компресорної ступені

Характеристика осьової компресорної ступені являє графічні залежності коефіцієнта напору і ізоентропійного ККД від коефіцієнта витрати отримані при постійній частоті обертання (окружної швидкості). Такі залежності отримують в результаті випробувань ступенів на експериментальних установках і використовують при проектуванні компресорів.

На рис.2.5 представлені характеристики осьової компресорної ступені зі ступенем реактивності з = 0,5. З малюнка слід, що коефіцієнт напору ш збільшується зі зменшенням коефіцієнта витрати ц. Зниження ц викликає зменшення кута потоку в1 в зв'язку зі зменшенням осьової складової швидкості Cа (зменшенням витрати) при незмінній окружної швидкості ип.

При цьому збільшується кут атаки i = в1л -в1 і зростає кут повороту потоку І = в2 -в1. що викликає підвищення коефіцієнта напору.

З рис.2.5 б) випливає, що для кожної частоти обертання ротора (окружної швидкості) існує оптимальне значення коефіцієнта витрати цopt. що відповідає максимальному значенню ізоентропійного ККД. Відхилення від цopt призводять до зменшення за. що є наслідком збільшення втрат енергії в гратах профілів від кута атаки. Особливо несприятливі позитивні кути атаки, що викликають відрив потоку від випуклої частини компресорного профілю.

Нестійка робота компресора. помпаж

При малих витратах газу в компресорі або підвищеної частоті обертання ротора (збільшеної окружної швидкості) на опуклій поверхні робочої лопатки утворюється велика вихрова зона, викликана зривом потоку. Ця вихрова зона при збільшенні позитивних кутів атаки швидко заповнює весь межлопаточную канал, що призводить до нестійкої роботи компресора, званої помпажа. Зменшення витрат і збільшення окружної швидкості викликає зменшення кутів потоку в1 і б2 (см.ріс.2.4). Одночасно зростає кут повороту потоку в каналах решіток і збільшується різниця проекцій відносних і абсолютних швидкостей на окружне напрямок, що викликає збільшення коефіцієнта напору. Коефіцієнт витрати ступені в розглянутих випадках стає менше оптимального (ц<цopt ).

Для кожного ступеня існує своє мінімальне значення коефіцієнта витрати, що позначається цпом. при якому ступінь входить в режим помпажа .. Досліди показують, що значення цпом для ступені практично мало або зовсім не залежить від окружної швидкості лопаток.

У момент передує початку помпажа, ступінь має найбільший коефіцієнт напору, що відповідає максимальній швидкості підвищення тиску.

У компресорах явище помпажа супроводжується різким збільшенням шуму, подача компресора зменшується, а створюваний тиск носить пульсуючий характер. У багатоступеневих компресорах з великою подачею до вказаних явищ додається сильна вібрація компресора, що пояснює періодичне рух повітря в проточній частині. При помпажа повітря періодично рухається то з камери нагнітання в камеру всмоктування, то рухається в протилежному напрямку. Робота компресора в зоні помпажа небезпечна, так як може призвести до серйозної аварії (поломка лопаток, підшипникових вузлів, корпуси). В процесі експлуатації компресора його робочу лінію вибирають таким чином, щоб на всіх режимах роботи не виникали умови, що призводять до помпажу.

Для компресорів, що працюють в широких діапазонах режимів, не завжди представляється можливим забезпечити такі умови. В цьому випадку в конструкції компресора передбачається протипомпажного клапани, що працюють за принципом запобіжних клапанів. Його встановлюють за ступенем, яка при зменшенні витрат першої входить в помпаж і налаштовують на тиск, який трохи менше тиску відповідного початку помпажа. Такий сходинкою в компресорі найчастіше є остання. При відкритому протипомпажного клапані зберігається підвищена витрата повітря через щабель і частина повітря через цей клапан відводиться в усмоктувальний патрубок компресора.

Іншим видом нестійкої роботи компресора є обертовий зрив, що виникає в окремих міжлопатковому каналах через технологічні відхилень в лопаткових кутах при установці лопаток на роторі або нерівномірності потоку перед робочим колесом. Обертається зрив викликає коливання потоку, які, в свою чергу, є причиною додаткових динамічних зусиль на лопатки.