Что такое помпаж компрессора газовой турбины

Помпаж это неустойчивый режим работы насоса, компрессора или турбины, при котором резко изменяются подача и напор.

В системах, состоящих из центробежных и осевых машин и трубопроводов, возникновение неустойчивой работы обусловлено рядом причин
срывами потока с лопастей – при дроссельном регулировании до малых расходов.
резким изменением частоты вращения вала насоса – при изменении частоты и электрической сети
быстрым изменением расходов со стороны потребителей и т.д.

Содержание статьи

Видео:Ильдар Авто-подбор что такое Помпаж турбиныСкачать

Помпаж это

Такие возмущения выводят систему из равновесия и в некоторых случаях могут привести к неустойчивой работе системы, выраженной в самопроизвольных колебаниях подачи, давления и мощности.

В тех случаях, когда такие колебания со временем затухают, система считается устойчивой. Однако при определенных условиях случайные возмущения вызывают колебания с возрастающей амплитудой, устойчивость не восстанавливается и в системе возникают автоколебания – помпаж.

Явление помпажа сходно с явлением резонанса при колебаниях механических систем.

Неустойчивость и помпаж насоса нежелательны вследствие нарушения постоянства рабочего режима установки. Помпаж опасен ввиду резкого, толчкообразного повышения давления в потоке и соответственно увеличения напряжения в рабочих частях системы.

Исследование устойчивости легко провести общеизвестным способом: если изменив одну их величин, определяющих явление, обнаруживают, что прочие величины стремятся привести процесс в исходное состояние, то процесс устойчив.

Процесс и причины помпажа.

Для иллюстрации помпажа рассмотрим вариант работы насоса на сеть с малой емкостью.

Характеристика сети в случае наличия дроссельного регулирования может занимать положение a, b, c, d и e так, что характеристика b касается характеристики насоса в точке В₁, а с в точке С₂. Предположим, что при работе насоса в точке D в сети произошло резкое увеличение расхода, при этом напор понизился, а сопротивление сети возросло.

Разность этих напоров уменьшит подачу до величины, соответствующей точке D. Таким образом, изменение расхода вызывает здесь такое измененеи напора, которое приводит процесс в исходное состояние.

Если предположить уменьшение расхода при работе в точке D, то возникает разность напоров, действующая со стороны машины, что приводит к возрастанию расхода до исходного (точка D).

Это указывает на устойчивость работы машины в точке D данной характеристики.

Теперь рассмотрим произвольную точку А₂ на ветке В₁С₂ характеристики. Увеличение подачи выше Q_А2 , вызванное внезапным возмущением, обуславливает рост напора насоса и дальнейшее самопроизвольное увеличение подачи до величины, соответствующей точке А₃.

При уменьшении подачи сопротивление сети оказывается больше напора, создаваемого насосом, и это вызывает дальнейшее уменьшение подачи(до точки А₁). Поэтому ветка В₁С₂ – это ветка неустойчивой части характеристики.

Если каким-то способом насос поставлен на работу в точке А₂ характеристики, то малейшее изменение в сети повлечет за собой сползание режима в точку А₁ или А₂ . Это и есть неустойчивость.

Обобщив эти соображения, можно отметить, что неустойчивой веткой характеристики является та часть, где восходящий участок характеристики насоса проходит круче характеристики трубопровода.

Работа агрегата при помпаже

Участок неустойчивой работы не может иметь места в тех случаях, когда характеристики насоса и сети пересекаются только в одной точке.

В случае работы насоса на сеть большой ёмкости также возможен помпаж.

Предположим, что центробежный насос работает в системе, обладающей очень малыми гидравлическими сопротивлениями.

При работе установки расход Qп поступает к потребителям из емкости А. Пусть Q_п Q_п , то давление в емкости А будет постепенно повышаться и характеристика сети (при отсутствии сопротивления это прямая линия) будет перемещаться вверх параллельно оси абсцисс.

Рабочая точка системы будет перемещаться по характеристике насоса вверх, а подача будет постепенно уменьшаться.

В тот момент, когда точка a займет положение а_гр , ещё имеется неравенство Q_гр > Q_п , а насос уже создает максимальное давление Р_гр. Благодаря инерции среды, движущейся в каналах машины и всасывающей и напорной трубах, произойдет повышение давления в емкости до Р_а > Р_гр.

Читайте также: Компрессор для термо кинг

Наличие емкости А давления Р_А большего, чем давление Р_гр , создаваемое машиной, вызовет торможение потока и обратное течение среды из емкости А через машину наружу.

Однако, вследствие указанного и наличия Q_п через некоторое время давление в емкости А падает до давления холостого хода и центробежная машина вновь начинает подавать среду с расходом Q’

Но Q’ > Q_п , поэтому давление в емкости А снова начнет возрастать и описанный выше процесс повторится. Установка будет работать в режиме помпажа, т.е. с периодическими колебаниями давления и подачи.

Применяя изложенный выше метод, можно доказать, что помпаж может возникать только в трубопроводных сетях большой емкости.

Предупреждение помпажа

Причины помпажа во многих случаях обусловлены срывом потока с лопастей. Поэтому при проектировании центробежных машин применяют следующие меры
скругление входной кромки лопастей
увеличение количества лопастей
применение рабочих колес с лопастями, сильно отогнутыми назад.

В условиях эксплуатации помпаж может быть предупрежден при помощи автоматического антипомпажного клапана. При этом попадание рабочей точки, определяющей режим установки, на неустойчивую ветвь характеристики становится невозможным, поскольку при повышении давлении перед дросселем клапан автоматически откроется и перепустит часть воздуха во всасывающую трубу или выпустит его в атмосферу.

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

Все о транспорте газа

Видео:Как работает центробежный газовый компрессорСкачать

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:ГАЗОВАЯ ТУРБИНА || ⏱ Что это? Зачем это?Скачать

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: Пистолет комплект для компрессора воздушный

Видео:Анохин В. Г. Компрессор ТРД. ПомпажСкачать

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:Неустойчивая работа компрессора, пампаж (Павлов)Скачать

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:Центробежный компрессорСкачать

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:Помпаж (Surge)Скачать

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 Газовая Турбина?Скачать

Актуальное видео:

Видео:Помпаж ЦБНСкачать

Что такое помпаж компрессора газовой турбины

Помпаж турбонагнетателей. Помпаж компрессора

Помпаж — это неустойчивая работа компрессора , возникающая при больших положительных углах атаки, обусловленная срывом потока за входными кромками лопаток и, соответственно, резким увеличением потерь в рабочих каналах.

Характер обтекания лопаток рабочего колеса центробежного компрессора на расчетном режиме, а также при уменьшенной и увеличенной подачах при неизменной частоте вращения вала (и u ₁ = const ) показан на рис. 1.

На расчетном режиме (рис. 1, а) угол входа β₁ относительной скорости w ₁ совпадает с углом β_{1 л} , и угол i атаки равен нулю. Поэтому потери кинетической энергии в рабочем канале оказываются минимальными. Снижение подачи (и проекции скорости с_1а) приводит к уменьшению угла β₁ (рис. 1, б), в результате чего угол атаки становится положительным. На спинке лопатки возникает срыв потока. При больших углах атаки образовавшийся вихрь заполняет рабочий канал, и нарушается работа компрессора.

Читайте также: Ременной одноступенчатый компрессор fubag b4800b 100 ct4

Увеличение подачи компрессора (и с_1а) влечет рост угла β₁ входа относительной скорости (рис. 1, в); угол атаки стано вится отрицательным. При таком режиме работы срыв потока, наблюдаемый на вогнутой поверхности лопатки, увеличивает потери и снижает КПД компрессора, но не приводит к помпажу, т.к. вихревая зона поджимается к вогнутой поверхности лопатки, носит местный характер и не захватывает всю площадь сечения канала.

Подобные срывные явления возникают также при обтекании лопаток диффузора с углами атаки, отличными от нуля (рис. 2).

При уменьшенной подаче и неизменной частоте вращения вала компрессора абсолютная скорость с₃ входа (и ее проекция на радиальное направление с_{3 r} ) становится меньше, чем на расчетном режиме, а угол атаки i будет положительным. На вогнутой поверхности лопатки может происходить срыв потока и вихреобразование (рис. 2, б). При отрицательном угле атаки срывные явления наблюдаются на спинке лопатки (рис. 2 ,в) .

Из рассматриваемого рисунка видно, что условия для образования срывов более благоприятны на вогнутой поверхности лопатки, чем на спинке, чему способствует криволинейность канала и инерционность потока. Поэтому, как и для случая с рабочим колесом, помпаж возникает при больших положительных углах атаки.

Явление помпажа в компрессоре сопровождается резким увеличением шума, пульсацией давления нагнетаемого воздуха и его подачи, появлением вибрации. В период срыва потока воз дух из нагнетательной полости устремляется во всасывающую и прорывается через фильтр в атмосферу, а затем, в последующий период нормальной работы воздух движется в естественном направлении.

Работа компрессора в зоне помпажа недопустима

— низкое давление за циркуляционным (топливоподкачивающим) насосом;

— воздух или вода в топливе;

— низкая температура подогрева топлива;

— неисправны всасывающий и отсечной клапаны ТНВД;

— повреждение сопла форсунки.

— нарушения в открытии выпускного клапана;

— засорение решетки перед ГТК;

— увеличение противодавления за ГТК.

— загрязнение или повреждение турбины, компрессора;

— загрязнение воздушных фильтров;

— выход из строя подшипников.

Система наддувочного воздуха:

— прекращение циркуляции воды в воздухоохладителе;

— очень высокая температура в воздухоохладителе.

— нарушения в работе регулятора числа оборотов (колебания);

— резкие изменения нагрузки двигателя;

— очень резкие изменения частоты вращения:

• при работе на высокой нагрузке (маневрировании);

• при срабатывании защиты остановкой / снижением частоты вращения;

• при работе двигателя назад;

• при оголении винта в штормовых условиях.

Последние причины могут носить случайный кратковременный характер и не являются опасными. Если же помпаж продолжается длительное время, то в качестве первого шага рекомендуется принять следующую рекомендацию.

Помпаж может быть нейтрализован путем стравливания воздуха из ресивера через установленный на нем противопомпажный или предохранительный клапан. Но надо учитывать, что при этом произойдет повышение температуры выпускных газов. Важно, чтобы она не превышала допустимой величины. Второй способ состоит в соединении выхода воздуха из компрессора с трубопроводом подачи газов в ГТК с установкой в этой ветви клапана. При появлении помпажа клапан открывается, давление за компрессором падает, а увеличение количества поступающей на газовую турбину смеси газов и воздуха, увеличивается. Падение давления за компрессором и рост оборотов ГТК приводят к прекращению помпажа.

1.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 382 с. Стр.130-133

2. Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2008.- 470 с. Стр. 176-179

• 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-takoe-pompazh-kompressora-gazovoy-turbiny

  🎦 Видео

  ГТУ. Турбина в работе.Скачать

  

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

  

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

  

  Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

  

  ГАЗОТУРБИННЫЙ ДВИГАТЕЛЬСкачать

  

  Устройство и причины выхода из строя турбокомпрессораСкачать

  

  Помпаж турбины.Скачать

  

  Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать

  

  blow-off или помпаж турбиныСкачать

  

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