Что происходит при помпаже компрессора

Помпаж может наблюдаться при работе осевых, центробежных насосов, компрессоров и вентиляторов.

Видео:Анохин В. Г. Компрессор ТРД. ПомпажСкачать

Помпаж центробежный насосов

К помпажу более склонны тихоходные насосы, характеристика которых имеет следующий вид:

Рассмотрим систему, в которой насос, через обратный клапан подает жидкость в резервуар. Предположим, что в какой-то момент потребление жидкости из резервуара становится значительно меньше подачи насоса, вследствие чего начинает расти уровень жидкости, а значит увеличивается и статическое давление, которое должен преодолеть насос для подачи жидкости в резервуар. Получается, что напор на выходе насоса должен увеличиться, в момент когда насос уже не может развить потребный напор происходит срыв подачи, она падает до 0. Обратный клапан закрывается, поток от насоса в резервуар отсутствует. За счет потребления жидкости уровень падает, когда напора насоса будет достаточно для преодоления сопротивления, подача резко возрастет до первоначального значения.

Процесс, описанный выше, является примером помпажа динамического насоса.

Видео:27) От чего бывает помпаж - почти все случаи, свои можете коментировать буду рад этомуСкачать

Причины возникновения помпажа

Причинами возникновения помпажа могут быть измения условий работы насоса, увеличение нагрузки (давления), изменение гидравлического сопротивления, снижение частоты вращения рабочего колеса насоса (например при падении напряжения сети). Также помпаж может наблюдаться при параллельной работе насосов, если напор одного из них при нулевой подаче меньше напора второго при одиночной работе на сеть.

Видео:Помпаж (Surge)Скачать

Предупреждение помпажа

Помпаж является нежелательным явлением, и может привести к поломке насосной станции и нарушению герметичности трубопроводов. Наиболее значимыми мерами по устранению эффекта помпажа являются:

• использование насосов, компрессоров и вентиляторов, в характеристике которых отсутствует восходящий участок;
• использование машин зона помпажа, которых сдвинута в область малых подач;
• использование антипомпажного клапана, который при уменьшении расхода до границы помпажа отправляет жидкость (или газ) на всасывание или в атмосферу.

Видео:27.02.2018. B767-304ER G-OBYG. Помпаж двигателяСкачать

Все о транспорте газа

Видео:Ильдар Авто-подбор что такое Помпаж турбиныСкачать

1. Общие сведения о помпаже нагнетателя

1.1. Определение. Помпажом называют резкие колебания давления в системе «нагнетатель-сеть». При помпаже расход и потребляемая мощность могут изменяться от нуля до номинала, возможен периодический выброс газа из напорной полости на всас нагнетателя.

1.2. Процесс возникновения. При штатной работе нагнетателя поток газа имеет определённый расчётный угол атаки (i) на рабочие лопатки (рис. 1.1.). При таком угле входа потока в рабочее колесо обтекание лопаток нагнетателя происходит плавно, без завихрений.

Угол входа потока (i) зависит прежде всего от расхода газа через нагнетатель. При снижении расхода этот угол увеличивается, при увеличении расхода уменьшается. В случае снижения расхода газа через нагнетатель до значения примерно 60% от расчётного, угол атаки (i) увеличится до критического значения и произойдёт так называемый срыв потока с рабочей лопатки (рис.1.2.).

В результате этого срыва резко снизится эффективность работы ступени нагнетателя, т. е. упадёт степень сжатия. Давление, создаваемое нагнетателем в напорной полости будет намного меньше чем в напорном коллекторе (за краном №?2) и газ с более высоким давлением из напорной полости устремится на всас нагнетателя. Т.е. возникнет обратное течение газа в проточной части нагнетателя. Установленный перед краном №?2 обратный клапан закрывается, отсекая напорный коллектор от полости нагнетателя, давление на выходе нагнетателя падает до значения меньшего, чем создаваемое нагнетателем, и нагнетатель возобновляет подачу газа в прямом направлении до расхода, при котором возникает обратное течение, а затем процесс повторяется. При помпаже обратный клапан на линии крана №?2 служит для предотвращения перетока газа из напорного коллектора на всас нагнетателя.

Видео:Центробежный компрессорСкачать

2. Причины помпажа

Главная причина помпажа — снижение расхода газа через нагнетатель. Это может произойти по следующим причинам:

• Пониженной частоты вращения ротора нагнетателя по сравнению с параллельно работающими ГПА
• Влияние параллельно включенных более напорных нагнетателей. (Например работа в один напорный коллектор нагнетателей со степенями сжатия 1,44 и 1,5 может привести к помпажу нагнетателя с меньшей степенью сжатия).
• Колебания давления в сети. (Например в следствии падения давления на входе в нагнетатель из-за утечки газа или самопроизвольном закрытии кр.№?7 или СОК).
• Самопроизвольная перестановка кранов в обвязке нагнетателя. (Закрытие кр.№?1 приведёт к падению давления на всасе и создаваемой нагнетателем степени сжатия будет недостаточно для передавливания давления напорного коллектора, закрытие кр.№?2 приведёт к чрезмерному росту давления за нагнетателем).
• Попадание постороннего предмета на защитную решетку или её обмерзание.
• «Запирание» выходного коллектора в следствии роста температуры газа. (Это происходит из-за роста давления при росте температуры в постоянном объёме трубопровода).

Читайте также: Не включается компрессор кондиционера corolla

Видео:Неустойчивая работа компрессора, пампаж (Павлов)Скачать

3. Следствия помпажа нагнетателя

3.1. Большая вероятность повреждения упорного подшипника. (Т.к. величина осевого сдвига определяется действием давления в проточной части нагнетателя на поверхности основного и покрывающего дисков, имеющих различную площадь, то резкое изменение давления приведёт к резкому изменению нагрузки на упорный подшипник).

3.2. Возможность отрыва или повреждения покрывающего диска. т. к. именно в теле покрывающего диска возникают наибольшие нагрузки при работе нагнетателя.

3.3. Разработка зазоров в лабиринтовых уплотнениях в следствии повышенной вибрации.

3.4. Повреждение опорных подшипников.

3.5. Сопровождающие помпаж резкие изменения потребляемой мощности приводит к скачкам температуры перед СТ, вибрации ротора СТ, повреждению подшипников СТ и зубчатых обойм.

3.6. Из-за резкого колебания температуры газа перед СТ может возникнуть помпаж осевого компрессора, который приводит разрушению лопаточного аппарата и повреждению подшипников ротора двигателя.

Видео:ОТ ПРОВЕРКИ ДО НАЛАДКИ / Помпажное тестирование компрессора ДКС на шестом газовом промысле ЯмбургаСкачать

4. Выявление помпажа

4.1. Внешне помпаж проявляется в сильном прерывистом шуме, сильных вибрациях, возможны периодические толчки, раскачка трубопроводов на свайных основаниях.

По показаниям приборов помпаж выявляют по следующим признакам:

4.2. Рост температуры газа на выходе нагнетателя.

4.3. Резкие изменения показаний осевого сдвига ротора нагнетателя.

4.4. Резкие колебания температуры газа перед СТ.

4.5. Сильный рост вибрации узлов двигателя и нагнетателя.

4.6. Резкие изменения показаний перепада «масло-газ»

4.7. Изменения потребляемой мощности (определяется по показаниям ССС).

4.8.Пересечение рабочей точки границы помпажа на схеме ССС.

4.9. Изменения расхода газа через нагнетатель (определяется по показаниям ССС).

4.10. Изменение оборотов ротора нагнетателя (СТ) (определяется по показаниям ССС).

Видео:425)): Анализ причин возникновения помпажа на судовых двигателях...Скачать

5. Системы защиты от помпажа нагнетателя. На ГПА-Ц16 установлены две противопомпажные системы защиты: штатная, входящая в АСУ ГПА и система противопомпажного регулирования ССС

5.1. АСУ ГПА получает сигнал от датчика СПД (сигнализатор перепада давления) при достижении пульсации давления в выходном патрубке нагнетателя 1,5 кг/см2. При получении двух сигналов от датчика СПД АСУ ГПА выдаёт команду на АО ГПА.

5.2. Система противопомпажного регулирования определяет приближение рабочей точки к границе помпажа расчётным путём на основании значений расхода газа через нагнетатель, его температуры, оборотов ротора СТ степени сжатия. Предотвращает помпаж путём перепуска части или всего расхода газа через противопомпажный клапан «Mokveld».

Видео:Антипомпажное регулирование 02 декабряСкачать

6. Действия оперативного персонала при возникновении помпажа нагнетателя

6.1. Если в силу каких — либо причин автоматическая система защиты не сработала, а персонал определил наличие помпажа, то необходимо немедленно открыть АПК и вывести ГПА на «кольцо».

6.2. Если открытие АПК не привело к прекращению помпажного режима работы (например в следствии обмерзания защитной решетки или самопроизвольной перестановки кранов), то ГПА следует аварийно остановить.

6.3. После открытия АПК «Mokveld» в следствии срабатывания антипомпажной защиты ССС закрытие АПК без выявления и устранения причин возникновения помпажа запрещено.

6.4. Производить запуск ГПА после АО по причине «помпаж нагнетателя» без выявления и устранения причин АО запрещено.

Фрагмент технической учебы для машинистов ТК, работающих на ГПА-Ц-16

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

Актуальное видео:

Видео:Помпаж ЦБНСкачать

3. Помпаж компрессора и способы его устранения

В процессе эксплуатации двигателя компрессор работает в различных режимах и атмосферных условиях, не соответствующих расчетным. Проходное сечение, подобранное для расчетного режима, в этом случае не соответствует новым значениям параметров воздушного потока, что обуславливает возникновение срывов и завихрений.

Помпажом называется неустойчивая работа компрессора и всего двигателя, возникающая при периодическом срыве воздушного потока с рабочих лопаток и спрямляющего аппарата. Помпаж является одной из наиболее распространенных причин, приводящих к отказу двигателя. Основными причинами возникновения помпажа являются:

1) Резкое увеличение подачи топлива в камеру сгорания (рост

температуры газа перед турбиной T_r * , уменьшение абсолютной скорости воздуха по ступеням компрессора и секундного расхода воздуха через него Gв).

2) Боковой ветер со скоростью выше допустимой (снижение G_B).

3) Неисправности в системе управления перепуском воздуха в компрессоре или поворотом лопаток входного направляющего аппарата (ВНА) и спрямляющего аппарата (СА).

4) Попадание в газовоздушный тракт посторонних предметов (облом лопаток, заклинивание ротора, резкое снижение Gв).

5) Работа двигателя на нерасчетных режимах.

Читайте также: Ремень компрессора кондиционера нексия 8 кл

6) Повышенный износ лопаток (нарушение аэродинамики обтекания).

7) Повышенный уровень турбулентности потока на входе в двигатель.

При наступлении помпажа происходят следующие явления:

— возникают колебания давления, скорости и расхода воздуха в газовоздушном тракте;

— возникают колебания температуры газа перед турбиной вследствие импульсного поступления воздуха в КС;

— уменьшается частота вращения ротора, что приводит к уменьшению G_B и степени повышения давления в компрессоре П_К * .

— самовыключение двигателя из-за нарушения устойчивости горения.

_Последствия возникновения помпажа ..

1) Обгорание или разрушение лопаток турбины из-за повышения T_r * и возникновения пульсаций воздушного потока.

2) Разрушение лопаток компрессора из-за колебаний параметров воздушного потока с большой амплитудой.

3) Разрушение элементов конструкции двигателя из-за повышенных вибраций.

1) Плавное изменение числа оборотов ротора турбокомпрессорной группы.

2) Перепуск части воздуха из первых ступеней компрессора в атмосферу или в последующие ступени.

3) Запуск двигателя с наветренной стороны.

4) Установка систем непрерывного автоматизированного контроля за изменением T_r * и частоты вращения турбокомпрессора.

5) Изменение углов установки лопаток ВНА и СА первых ступеней.

6) Перфорация корпуса компрессора над рабочими лопатками первых ступеней.

7) Установка на двигатель мощного стартера с автономным переключение питания с 24V на 48V (при запуске).

Известно, что помпаж двигателя определяется, в первую очередь, внезапным падением давления Р, возникающим за компрессором и увеличением температуры газов перед турбиной. Это позволяет выполнить датчик помпажа по следующей схеме, рис.1.

4. Параметры и качественные признаки технического состояния компрессора, используемые при его диагностировании

Смотри таблицу 1 приложения.

5. Характерные дефекты дисков компрессоров и турбин

Основными причинами разрушения дисков являются:

— низкое качество поковки и механической обработки;

— наличие посторонних включений в материалы;

— неправильная сборка и несовершенство контроля изготовления;

По данным бюро безопасности национального транспорта США (NTSB USA), 15% разрушений приходится на вентилятор, 47% — на компрессор и 38% — на турбину, причем, 58% — на набор высоты, 25%

— на взлет и посадку, 15% — на крейсерский режим. Разрушение дисков вызывает на самолете пожар (30%), повреждение топливной системы (15%), крыльев (40%) и кабины (15%). Из этого видно, что разрушение дисков является одним из наиболее опасных отказов двигателя. Сложный профиль дисков, отверстия в полотне и металлургические дефекты, создающие зоны концентрации напряжений, являются очагами усталостного разрушения. Способствующими факторами являются также риски от механической обработки и поверхностные остаточные растягивающие напряжения. Разрушение дисков может быть вызвано перегревом полотна диска в целом, местным перегревом отдельных его элементов или кратковременной статической перегрузкой, в следствии самопроизвольного возрастания оборотов ротора. Перегрев центральной, наиболее напряженной части диска, приводит к повышенной вытяжке. Этому способствуют высокий уровень статического напряжения от действия центробежных сил и пониженный уровень механических свойств материала.

Определение истинных причин разрушения диска сводится к решению следующих задач:

1) Определение числа оборотов в момент разрушения.

2) Определение поля температур, вызвавших пластическую деформацию диска.

(рис.1)

3) Определение типа напряженного состояния поверхностного слоя после изготовления (наклеп, растягивающие остаточные напряжения и так далее).

4) Определение величины пластической деформации.

5) Проверочный расчет на прочность по фактическим размерам и механическим свойствам материала.

От действующего термического напряжения при многократных повторах цикла «запуск-остановка» на ободной части диска могут возникать термические трещины, этому способствует наклеп от механической обработки и газовая коррозия по границам зерен.

В замковом соединении лопасти и диска турбины возможно появление усталостных трещин при неравномерном распределении усилий по зубьям «елочного» соединения. В замках также возможно появление фреттинг-коррозии, которая способствует возникновению усталостных трещин.

6. Параметры и качественные признаки технического состояния дисков компрессора и турбины, используемые при их диагностировании

Смотри таблицу 2 приложения.

7. Особенности работы камеры сгорания

В процессе работы ГТД на детали камеры сгорания (КС) действуют газовые и инерционные силы, а также усилия, возникающие вследствие неравномерного нагрева и вибраций. В наиболее тяжелых условиях работает жаровая труба КС температура стенок которой распределена неравномерно как по длине, так и по окружности проточной части, причем на отдельных участках указанная неравномерность достигает 1100 — 1300К. Наиболее сильно нагревается средняя часть жаровой трубы (ЖТ), там, где заканчивается область горения и начинается область смешения газового и вторичного потоков, рис.2.

Читайте также: Компрессор воздушный для торнадора

Для снижения температуры материала ЖТ часть вторичного потока воздуха поступает в её внутреннюю полость через отверстия, выполненные в стенке. Расположение и количество отверстий для подвода вторичного воздуха, определяется при экспериментальной доводке КС. Вторичный поток воздуха, проходя вдоль стенок ЖТ, создает воздушную пленку с пониженной температурой, не давая возможности горячим

газам соприкасаться со стенками ЖТ. Для защиты материала ЖТ от газовой коррозии и создания теплоизоляции внутренняя её поверхность покрывается специальной жаростойкой эмалью.

Колебания давления газов (помпажные явления), импульсная подача топлива, вибрационное горение вызывают вибрацию отдельных частей КС и могут привести к

усталостным разрушениям. Для снижения температурных напряжений и повышения вибропрочности крепление ЖТ должно обеспечивать возможность её свободного расширения.

Вследствие особенностей протекания рабочего процесса, значительных механических и тепловых нагрузок в процессе эксплуатации ГТД возможно появление следующих дефектов и нарушений работы КС:

1) Срыв пламени и прекращение горения топливо-воздушной смеси. (Помпаж компрессора, снижение массового секундного расхода расхода воздуха, снижение перепада давления в топливной магистрали).

2) Коробление ЖТ и ей прогар. (Помпаж компрессора, снижение массового секундного расхода воздуха, нагар на стенках ЖТ).

3) Образование термических и усталостных трещин на деталях КС.

4) Закоксовывание топливных форсунок.

Термические трещины и деформация вызываются циклическими изменениями температуры и зависят от теплопроводности материала, коэффициента термического расширения, прочности и упругости материала. Возникновению этих повреждений способствует нагарообразование на стенках ЖТ.

Нагарообразование — результат неполного сгорания топлива, вследствие чего частицы углерода осаждаются на деталях газовоздушного тракта. Это приводит к изменению условий охлаждения деталей. Изменение характеристик распыла форсунок при закоксовывании или засорении является причиной значительной неравномерности температурного поля.

Закоксовывание — результат отложения на поверхности форсунок

смол и кокса, которые образуются при окислении топлива. Местное повышение температуры может также происходить из-за нарушения процесса смесеобразования и горения топлива в КС, что обусловлено избытком топлива, ухудшением его распыла или уменьшением количества подаваемого вторичного воздуха.

Камера сгорания является источником вторичных разрушений, так как даже небольшие отколовшиеся фрагменты ЖТ вызывают значительные повреждения лопаток и дисков турбины.

Колебания давления топлива в топливной магистрали вызывает колебания давления газа в КС, в результате чего резко возрастают вибрационные напряжения, особенно в том случае, когда частота этих колебаний совпадает с резонансными частотами жаровых труб и корпуса.

9. Параметры и качественные признаки технического состояния КС, используемые при её диагностировании

Смотри таблицу 3 приложения.

10. Особенности работы газовой турбины

Газовая турбина относится к одному из самых нагруженных как в тепловом, так и в механическом отношении узлов ГТД. Условия работы соплового аппарата и корпуса турбины определяются высокими температурами, давлением газов и общей вибрацией конструкции двигателя. На лопатки соплового аппарата действуют следующие силы:

— осевая сила, которая определяется разностью давлений, приложенных к поверхностям лопатки;

— сила, возникающая от разности скоростей потока;

— крутящий момент, вызванный окружной составляющей скорости истечения газов.

На корпус турбины действуют силы и моменты сил, передаваемые от соплового аппарата, а также внутреннее давление газа. Под действием знакопеременных тепловых нагрузок, в материале корпуса возникают значительные температурные напряжения.

Одной из основных причин, осложняющих условия работы лопаток и дисков турбины, является неравномерность полей давлений и температур перед турбиной, уровень которых определяется работой топливных форсунок и возможным помпажом компрессора.

Все это обуславливает возникновение вынужденных колебаний и

Если принять, что колебания лопаток вызываются лишь наличием соплового аппарата, то при частоте вращения ротора n = 20000об/мин и числе сопловых лопаток z = 39, частота вынужденных колебаний рабочих лопаток составит:

При возникновении резонансных явлений величина динамические напряжения резко возрастает.

Одним из мероприятий, обеспечивающих исключение резонансных

колебаний, является бандажирование. Крайнюю опасность представляет собой резкий заброс температуры газов, который наблюдается при запуске двигателя.

В связи с разнотолщинностью стенок лопаток интенсивность их прогрева на различных участках неодинакова, что может привести к возникновению значительных термических напряжений.

Центробежные силы вызывают в материале лопаток, кроме растяжения, скручивание и изгиб действие газового потока также обуславливает изгиб, скручивание, вибрацию, термическое растяжение и газовую эрозию.

• Свежие записи
  • Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
  • Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
  • Какие моторы бывают у стиральных машин
  • Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
  • Как снять стопорную шайбу с вала

  
  

  источники:

  https://evakuatorinfo.ru/chto-proishodit-pri-pompazhe-kompressora

  🎦 Видео

  Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать

  

  АН-26 помпаж правого двигателяСкачать

  

  Устройство и причины выхода из строя турбокомпрессораСкачать

  

  B-737 birdstrike! Смотреть СО ЗВУКОМ! Взрывы в двигателе-помпаж.Скачать

  

  Пуск и эксплуатация компрессоровСкачать

  

  Автоматизация транспорта газаСкачать

  

  Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать

  

  Центробежные компрессорные установки. Защита от помпажа.Скачать