Помпаж. Курсовая работа борьба с помпажем в газотурбинных установках по дисциплине Газотурбинные установки В. И. Горбунов
 Скачать 7.92 Mb.
|
|
Размещено на http://www.allbest.ru/ Министерство образования и науки Российской Федерации «Пермский национальный исследовательский политехнический университет» Кафедра «Ракетно-космическая техника и энергетические системы» КУРСОВАЯ РАБОТА Борьба с помпажем в газотурбинных установках по дисциплине «Газотурбинные установки» В. И. Горбунов Пермь 2014 РЕФЕРАТ В работе рассматривается нарушение газодинамической устойчивости – помпаж, причины его возникновения. Описаны способы борьбы с ним. Явление помпажа занимает особое место в энергетическом машиностроении, т.к. это явление до конца не изучено и представляет угрозу жизни людей, разрушению газотурбинных установок и летательных аппаратов. Показаны перспективные решения проблем, связанных с помпажом. Методом решения таких проблем является анализ данных, проведённый экспериментально, а также опыт, полученный в эксплуатации ГТУ. Выявление причины помпажа в эксплуатации ГТУ и ЛА. Экспериментальные расчёты и испытание противопомпажных систем. Разработка противопомпажной системы для каждого случая помпажа. Целью исследовательской работы является выявление причин, анализ помпажных явлений и поиск оптимального метода для устранения или предотвращения помпажа. Актуальность проблемы: Помпаж – непредсказуемое явление, которое невозможно предугадать, но можно предотвратить. Помпаж влияет на целостность конструкции газотурбинного двигателя, на его КПД и на стабильность работы. Задачи исследования: Анализ возможных и существующих противопомпажных систем. Выбор оптимального решения для каждого случая. Перспективность противопомпажных систем в энергомашиностроении. СОДЕРЖАНИЕ РЕФЕРАТ ВВЕДЕНИЕ 1. ПОМПАЖ НАГНЕТАТЕЛЯ ППА И ЕГО ПРИЧИНЫ 2. ПРОТИВОПОМПАЖНЫЕ СИСТЕМЫ ГПА 2.1 АНТИПОМПАЖНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН ГПА "Mokveld valves 2.2 УНИВЕРСАЛЬНЫЙ РЕГУЛИРУЮЩИЙ КЛАПАН "Camflex II", СЕРИЯ 3500 3. РАСЧЁТ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ НАГНЕТАТЕЛЯ ЗАКЛЮЧЕНИЕ СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ ВВЕДЕНИЕ Помпа́ж (фр. pompage) - неустойчивая работа компрессора, вентилятора или насоса, характеризуемая резкими колебаниями напора и расхода перекачиваемой среды. Помпаж, или неустойчивый режим работы, нагнетателя является наиболее опасным автоколебательным режимом в системе нагнетатель-газопровод, приводящий к срыву потока в проточной части нагнетателя. Внешне помпаж проявляется в виде хлопков, сильной вибрации нагнетателя, отдельных периодических толчков, в результате чего возможны разрушение рабочего колеса нагнетателя, повреждение упорного подшипника, разрушение лабиринтных уплотнений и т.д. Возникновение помпажа в нагнетателе вызывает колебания частоты вращения и температуры газа ГТУ, приводящей во вращение нагнетатель, и, как следствие, к возникновению неустойчивой работы осевого компрессора, что, в свою очередь, приводит к аварийной остановке ГПА. ПОМПАЖ НАГНЕТАТЕЛЯ ГПА И ЕГО ПРИЧИНЫ Причинами возникновения помпажа является изменение характеристики газопровода, вследствие: -колебаний давления газа в газопроводе; -влияния параллельно включенных, но более напорных нагнетателей; -неправильной или несвоевременной перестановки кранов в трубной обвязке нагнетателя. Изменения режима работы нагнетателя до значительного уменьшения расхода газа (примерно до 60% расчетного значения), вследствие: -снижения частоты вращения нагнетателя ниже допустимой; -ухудшения технического состояния газотурбинного привода; -попадания посторонних предметов на защитную решетку нагнетателя и ее обледенения и др. Режимы работы нагнетателя по расходу газа, как правило, ограничиваются 10%-м запасом от границы помпажа как показано на рисунке 1 и определяется как принципиальная характеристика нагнетателя с линиями ограничения по помпажу :  Рисунок 4 (стр. 18). Принципиальная характеристика нагнетателя с линиями ограничения по помпажу; Q – объемный расход газа; ĤР – относительный политропный напор; 1 – нормальный режим работы нагнетателя; 1* - режим работы нагнетателя после открытия перепускного крана; 1** - режим полного открытия перепускного крана; 1*** - режим работы крана с малыми возмущениями; I – линия контроля помпажа; II – линия ограничения больших возмущений; III – линия границы помпажа; IV – линия ограничения числа хлопков. Эксплуатационный персонал должен по показаниям штатных приборов периодически контролировать положение рабочей точки на характеристике нагнетателя и не допускать ее приближение к опасной зоне, для чего при работе на частичных режимах необходимо повышать частоту вращения нагнетателя либо уменьшать напор и расход параллельно работающей группы нагнетателей. На рисунке 2 отмечена рабочая точка ГПА зона помпажа. При возникновении помпажа необходимо открыть перепускной кран, соединяющий линию нагнетания со всасывающей, при этом расход газа нагнетания переместится вправо от границы помпажа.  Рисунок - 1. Рабочая точка ГПА и зона помпажа. 2. ПРИМЕННИЕ ПРОТИВОПОМПАЖНЫХ СИСТЕМ ГПА Для обеспечения нормальной работы компрессора и устранения явления помпажа применяются автоматические регуляторы - антипомпажные устройства, которые поддерживают постоянное давление в сети трубопроводов: установки гидравлического регулятора противопомпажного; пневматические регуляторы; электронные контроллеры. Регулирование работы компрессора с целью избежания явления помпажа может производиться: устройством перепускного клапана; устройством сбросного клапана; дросселированием во всасывающем трубопроводе; поворотом лопаток направляющего аппарата. Системы защиты автоматически срабатывают в случаях внезапных значительных изменений характеристик нормального технологического режима. Они защищают компрессорные машины и решают двоякую задачу: недопущение работы компрессорной машины в зоне неустойчивой работы (в зоне помпажа); предотвращение помпажа; обеспечение высокой экономической эффективности работы компрессора. Для защиты от помпажа обычно используется сброс рабочей среды или перепуск с выхода компрессора на его вход в количестве, необходимом для избегания помпажа, для этого в системе антипомпажного регулирования и защиты используются регулирующие или запорно-регулирующие антипомпажные клапаны. Современные антипомпажные клапаны имеют высокую скорость хода, которая предотвращает длительное воздействие помпажа на компрессор, а также регулируют поток, что требует не только быстрого полного хода, но также и способности реагировать на изменение установки быстро и точно. |