Помпаж. Курсовая работа борьба с помпажем в газотурбинных установках по дисциплине Газотурбинные установки В. И. Горбунов
 Скачать 7.92 Mb.
|
 Рисунок - 4. Принципиальная характеристика нагнетателя с линиями ограничения по помпажу k=Qs2/Hр.  - объёмный расход газа; - 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 нагнетателя с малыми возмущениями; I - линия контроля помпажа; II - линия ограничения больших возмущений; III - линия границы помпажа; IV - линия ограничения числа хлопков. В настоящее время существует достаточно много противопомпажных автоматических систем, позволяющих не допустить попадание нагнетателя в помпаж и сигнализирующих о приближении рабочей точки к границе помпажа. Наиболее распространенные системы основаны на сопоставлении величины расхода газа с создаваемым нагнетателем напором с последующим воздействием на перепускной кран. Хорошо известны сигнализаторы помпажа, разработанные НЗЛ, которые укомплектованы пневматическими ППЗ на базе элементов системы "Старт". Более современные системы включают защиту и регулирование нагнетателя в области помпажных режимов и имеют перепускной кран с регулируемым проходным сечением. К таким системам относится, например, система фирмы ССС ("Компрессор контролс корпорейшн"). Данная система антипомпажной защиты обеспечивает положение рабочей точки нагнетателя в правой зоне от линии границы помпажа. Это достигается открытием перепускного (антипомпажного) крана на величину, необходимую для поддержания минимального расхода. Вследствие большой инерционности системы нагнетатель-газопровод воздействие на перепускной клапан должно начаться до того, как рабочая точка достигнет границы помпажа. Точка на характеристике нагнетателя, соответствующая открытию клапана, является линией контроля помпажа. Расстояние между линией контроля и линией границы помпажа определяет предел безопасности или зону контроля помпажа. Открытие перепускного клапана увеличивается по мере перехода рабочей точки в зону контроля помпажа. Расстояние между рабочей точкой нагнетателя и границей помпажа рассчитывается с использованием следующего соотношения:  ,где  - политропный напор;  - коэффициент объемного расхода;  - абсолютное давление на входе; - степень сжатия; - показатель политропы,  ;  - перепад давления на конфузоре.Отношение значений параметра  в рабочей точке и на границе помпажа при постоянной частоте вращения является соотношением наклонов двух линий, проходящих через рабочую точку и точку на границе помпажа. Расстояние между границей помпажа и линией контроля помпажа  рассчитывается как производная от , в результате чего критерий будет равен 1,0, когда рабочая точка находится на линии контроля помпажа, и больше 1,0, когда рабочая точка находится в зоне контроля помпажа. Зона контроля помпажа имеет две области регулирования:- область регулирования между линиями I и II соответствует малым возмущениям потока газа; - область регулирования между линиями II и III соответствует большим возмущениям потока газа; Регулятор, рассчитывая расстояние рабочей точки от границы помпажа в случае его работы в области регулирования между линиями I и II (точка 1'''), воздействует на перепускной регулирующий клапан типа "Моквелд", перепускает часть газа с выхода нагнетателя на вход, восстанавливая режим работы нагнетателя в точке 1'. Если же рабочая точка нагнетателя находится в области регулирования между линиями II и III (точка II), то при быстром приближении к границе помпажа регулирующий клапан полностью открывается, а затем несколько прикрывается по мере удаления рабочей точки от границы помпажа, устанавливая режим работы нагнетателя, соответствующий точке 1'. В случае, если помпаж все-таки произошел, а это значит, что рабочая точка находится между линиями III и IV, регулятор ограничивает число "хлопков" путем удаления линии контроля помпажа от линии границы помпажа. 3. РАСЧЁТ ЗАПАСА УСТОЙЧИВОЙ РАБОТЫ ПОМПАЖА 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 РТУ, приводящей во вращение нагнетатель, и, как следствие, к возникновению неустойчивой работы осевого компрессора, что, в свою очередь, приводит к аварийной остановке ГПА. Причинами возникновения помпажа является изменение характеристики сети (газопровода), вследствие: - влияния параллельно включенных, но более напорных нагнетателей; - неправильной или несвоевременной перестановки кранов в трубной обвязке нагнетателя. Изменение режима работы нагнетателя до значительного уменьшения расхода газа (приблизительно 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 обледенение и др. Режимы работы нагнетателя по расходу газа, как правило, ограничиваются 10%-м запасом от границы помпажа (Рис. 2) и определяются как:  .Пример: Определить запас устойчивой работы нагнетателя ГПА-Ц-6,3/56М 1,45, имеющего следующие параметры рабочего режима: давление газа на входе нагнетателя |