Помпаж может наблюдаться при работе осевых, центробежных насосов, компрессоров и вентиляторов.
Видео:Центробежный компрессорСкачать
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:Антипомпажное регулирование 02 декабряСкачать
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:Помпаж (Surge)Скачать
Неустойчивая работа центробежного компрессора: помпаж и вращающийся срыв, их причины и последствия.
При рассмотрении рабочего процесса в центробежном компрессоре мы применяли рассечение рабочей ступени цилиндрической поверхностью диаметром D1 (ось цилиндрической поверхности совпадает с осью рабочего колеса – см. рисунок 2).
Рисунок 2. Сечение рабочего колеса центробежного компрессора цилиндрической поверхностью А-А.
Развернув эту поверхность на плоскость, мы получили плоскостное сечение рабочего колеса (рисунок 3).
Рисунок 3. Плоскостное сечение рабочего колеса центробежного компрессора.
Движение потока газа характеризуется следующими параметрами:
§ абсолютной скоростью С1 , с которой газ поступает на вход в рабочее колесо из входного устройства;
§ окружной (переносной) скоростью U1, с которой струйки газа вращаются вместе с рабочим колесом;
§ относительной скоростью W1, с которой поток газа движется относительно межлопаточного канала.
(Скорость W1 равна геометрической разности абсолютной C1 и окружной U1 скоростей W1= C1 – U1 . По правилу сложения векторов строится треугольник скоростей на входе в рабочее колесо (см. рисунок 3)).
§ Угол между вектором окружной скорости U1 и вектором относительной скорости W1 обозначается β1.
§ Конструкторский угол установки рабочих лопаток на диске на входе в рабочее колесо обозначается β1л .
Разница между углами β1 и β1л называется углом атаки α = β1 — β1л
Рабочая ступень центробежного компрессора профилируются исходя из определенного (расчетного) режима работы, который характеризуется расчетной частотой вращения ротора, степенью повышения давления в ступени и соответствующим расходом газа через ступень. На расчетном режиме обеспечивается устойчивая работа компрессора с максимальными значениями коэффициента полезного действия и степени повышения давления.
Поток на ходе в ступень имеет осесимметричное течение (вектор абсолютной скоростью С1 совпадает с осью рабочего колеса), при этом газ входит в межлопаточные каналы рабочего колеса безударно, так как вектор относительной скорости W1 совпадает с направлением передних кромок лопаток рабочего колеса ( ). Угол атаки потока во всех сечениях соответствует расчетному значению (α ≈ 0).
Читайте также: Фильтры для компрессора фубаг
Вывод: проточная часть центробежного компрессора проектируется для наиболее эффективного (расчетного) режима работы, которому соответствуют вполне определенные скорости потока газа (относительная скорость W1, окружная скорость U1, абсолютная скорость C1, расчетный треугольник скоростей).
В процессе эксплуатации центробежный компрессор (нагнетатель газа) может работать на различных режимах и при различных условиях, которые не всегда соответствуют расчетным. При работе центробежного компрессора на нерасчетных режимах параметры потока (скорости, давление, температура) в сечениях проточной части по сравнению с расчетными изменяются. Проходные сечения, подобранные для расчетного режима, в этом случае не будут соответствовать новым значениям параметров потока и в проточной части центробежного компрессора (нагнетателя) возникает срыв потока с образованием зоны завихрения. В результате эффективность работы центробежного компрессора резко снижается. Такой режим работы называется неустойчивым.
Рассмотрим течение газа в проточной части центробежного компрессора на режимах работы, отличающихся от расчетного (см. рисунок 4).
Расход газа через ступень центробежного компрессора прямо пропорционален осевой составляющей абсолютной скорости потока С1. Поэтому уменьшение или увеличение расхода газа Gв рассматривается как уменьшение или увеличение абсолютной скорости C1.
При уменьшении расхода газа от расчетного (Gв Gврасч) угол атаки α уменьшается (см. рисунок 4в). Возникают удары со стороны спинки лопатки, а со стороны корытца — срывы потока. Вихревая зона из-за повышенного давления на корытце прижимается к профилю лопатки и вглубь канала не распространяется. Гидравлические удары в лопатку и появление вихревой зоны увеличивает потери энергии, расходуемой на сжатие, что ведет к уменьшению степени повышения давления πк. Однако неустойчивой работы компрессора не наблюдается.
а) – расчетный режим; б) – расход газа меньше расчетного; в) – расход газа больше расчетного.
Рисунок 4. Характер обтекания лопаток РК ступени центробежного компрессора при изменении расхода газа.
Вывод: к неустойчивой работе центробежного компрессора приводит снижение расхода газа относительно расчетного значения и возникающие при этом срывы потока со спинки лопатки.
Неустойчивая работа центробежного компрессора (как и осевого компрессора) может проявляться в двух формах: помпаж или вращающийся срыв.
Вращающийся срыв возникает при обтекании потоком рабочих лопаток с положительными углами атаки, что как мы выяснили, связано с уменьшением расхода газа через центробежный компрессор. При достижении углом атаки критического значения происходит отрыв потока со спинок лопаток. При этом происходит снижение эффективной площади проходного сечения межлопаточных каналов, из-за чего происходит торможение потока и дальнейшее снижение расхода по проточной части компрессора.
При двух- или трехступенчатой схеме центробежного компрессора углы атаки возрастают во всех ступенях и срыв потока происходит на лопатках рабочих колес всех ступеней.
Лопатки, попавшие в зону срыва, сжимают газ неэффективно, давление за ними понижается, и через зону срыва происходит выброс ранее сжатого газа навстречу потоку. При этом зона срыва будет распространяться по направлению движения потока по проточной части, так как часть газа успевает выйти из нагнетательной улитки в трубопроводную обвязку.
В ограниченном пространстве кольцевой проточной части центробежного компрессора появление срывного режима течения на отдельных лопатках приводит к образованию дискретных срывных зон, которые вращаются в том же направлении, что и рабочее колесо, но с меньшей угловой скоростью. Поэтому данная форма неустойчивой работы и получила название вращающийся срыв. Возникновение вращающегося срыва приводит к падению напора ступеней центробежного компрессора, пульсациям давления и расхода газа высокой частоты и малой амплитуды, вследствие чего возникают значительные вибрационные напряжения.
Читайте также: Компрессор кондиционера тойота креста 90
При определенном сочетании объемов проточной части центробежного компрессора и присоединенных к нему активных элементов (нагнетательной улитки, трубопроводной обвязки) может наблюдаться другая форма неустойчивой работы, которую называют помпажом.
Помпаж — продольные автоколебания потока, возникающие в результате потери динамической устойчивости течения потока в автоколебательной системой с активными элементами, от которых при колебаниях к потоку может подводиться или отводиться энергия. Помпаж может происходить с различными частотами, соответствующими разным формам колебаний. В отличие от вращающегося срыва при помпаже возникают колебания давления и расхода воздуха низкой частоты и большой амплитуды (частота составляет 0,5 – 2,0 Гц в зависимости от аккумулирующих характеристик присоединенных активных элементов; обычно частота колебаний близка к собственной частоте колебаний массы газа, заключенной в проточной части центробежного компрессора и присоединенных к нему активных элементов). Вследствие инерционных свойств газа возникающие автоколебания могут периодически изменять режим работы центробежного компрессора с нормального на неустойчивый и обратно.
Возникновение помпажа сопровождается шумовым эффектом (в виде хлопков или гула низкого тона) и сильной вибрацией всех элементов конструкции, что приводит к возникновению больших динамических нагрузок во всех элементах конструкции двигателя, а также быстрым ростом температуры газа.
Вывод: помпажные явления в центробежном нагнетателе газа сопровождаются несколькими явлениями, делающими работу нагнетателя неэффективной и опасной:
§Возникновение обратных потоков газа из выходного трубопровода в нагнетатель и через него во входной трубопровод (отрицательный расход газа);
§Резкая разгрузка приводного двигателя вследствие резкого падения расхода газа. На газотурбинных газоперекачивающих агрегатах это приводит к быстрому росту частоты вращения силовой турбины, что может вызвать серьезную аварию.
§ Резкие колебания расхода и давления вызывают значительную вибрацию нагнетателя, что приводит к возникновению значительных нагрузок на опорах, а также в узлах уплотнений вплоть до возможности их разрушения;
§ Нерасчётный режим обтекания лопаток приводит к переходу большого количества подводимой энергии в тепло и перегреву транспортируемого газа.
Видео:Анохин В. Г. Компрессор ТРД. ПомпажСкачать
Явление помпажа центробежного компрессора
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 β1 л , и угол i атаки равен нулю. Поэтому потери кинетической энергии в рабочем канале оказываются минимальными. Снижение подачи (и проекции скорости с1а) 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.
Увеличение подачи компрессора (и с1а) 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.
Читайте также: Муфты для автомобильных компрессоров
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 с3 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
🔍 Видео
Как работает центробежный газовый компрессорСкачать
Многоступенчатый центробежный компрессорСкачать
Помпаж ЦБНСкачать
КавитацияСкачать
ОТ ПРОВЕРКИ ДО НАЛАДКИ / Помпажное тестирование компрессора ДКС на шестом газовом промысле ЯмбургаСкачать
Ильдар Авто-подбор что такое Помпаж турбиныСкачать
Как работает торцевое уплотнение? / Центробежный насосСкачать
Неустойчивая работа компрессора, пампаж (Павлов)Скачать
Центробежный компрессорСкачать
Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать
Пятиступенчатые центробежные компрессоры Dresser RandСкачать
Автоматизация транспорта газаСкачать
Рабочий процесс в осевой ступени турбиныСкачать
ГАЗОВАЯ ТУРБИНА || ⏱ Что это? Зачем это?Скачать
Реактивная Революция. Часть 1/ Техникум Марка СолонинаСкачать
