Характеристики компрессоров

Характеристикой компрессора называют связь между кпд, при­веденной частотой вращения га ротора, приведенным расходом G_a и степенью сжатия е на режимах- частичных нагрузок. Такая ха­рактеристика называется универсальной (рис. 92).

На рис. 92 по оси ординат отложена степень сжатия е, а

по оси абсцисс —приведенный расход воздуха G_n. Сплошные жирные линии рис. 92 соответ­ствуют постоянной приведен­ной частоте вращения ротора,._ (п=const), а сплошные тонкие линии — постоянному кпд ком­прессора (tik=const ^

Характеристика начинается

при е=1 и G_n=0. С увеличе­нием расхода растет степень Рис. 92. Универсальная характеристика сжатия. Точка Л соответствует ка компрессора расчетному режиму G_n=l; при

этом степень сжатия равна расчетной е_Расч. а приведенная частота вращения я=1. Обычно компрессоры проектируют так, чтобы кпд на расчетном режиме был наибольшим.

С уменьшением расхода воздуха при постоянной степени сжа­тия изменяются углы натекания потока на лопатки компрессора.

При слишком большом изменении угла натекания поток отрыва­ется от лопаток — возникает его «срыв», который захватывает сразу несколько лопаток. Зона срыва перемещается по окружно­сти по рабочим лопаткам со скоростью 0,5—0,7 от окружной ско­рости ротора.. Наблюдаются также полные срывы потока, которые захватывают все лопатки. При этом работа компрессора может стать неустойчивой.

Если для каждой степени сжатия определить расход, при ко­тором режим работы компрессора становится неустойчивым, то на универсальной характеристике можно построить кривую, кото­рая называется границей помпажа. Эта кривая на рис. 92 дана пунктиром.

При неустойчивом режиме работы компрессора начинают рез­ко изменяться давление и расход рабочего тела. Эти изменения происходят периодически, их частота определяется как характе­ристикой компрессора, так и особенностями сети, на которую он работает (трубопроводы, камеры сгорания, газовая турбина), и они оказываются самоподдерживающимися (так называемые ав­токолебания).

Автоколебательный процесс в тракте ГТУ, называемый помпа-жом, сопровождается характерным шумом. Работа ГТУ в режиме помпажа не разрешается, так как это может вызвать поломку ло­паточного аппарата и другие последствия, приводящие к аварии. На рис. 92 зона Б помпажа располагается выше пунктирной ли­нии. Чтобы вывести компрессор из помпажа, необходимо увели­чить расход воздуха. Для этого служат специальные устройства, позволяющие сбрасывать воздух после компрессора в атмосферу или на его всас. Такими устройствами являются противопомпажные клапаны, которые устанавливают на выхлопном патрубке компрессора или за одной из промежуточных ступеней. При пере­ходе ГТУ на режим работы, близкий к помпажу, либо возникно­вении помпажа эти клапаны открываются и воздух из компрессо­ра выбрасывается в атмосферу или идет на всас. В результате резко увеличивается расход воздуха через компрессор и он входит в режиме устойчивой работы. Однако длительно работать с откры­тыми противопомпажными клапанами нельзя, так как при этом резко уменьшается кпд ГТУ.

Кроме того, для предупреждения помпажа используются поворотные направляющие лопатки, устанавливаемые перед первой ступенью компрессора. Эти лопатки позволяют изменять расход воздуха через компрессор без срыва потока на рабочих лопатках. Однако их применение увеличивает затраты на изготовление ком­прессора.

Контрольные вопросы

1. Чем отличаются рабочие процессы в ступенях компрессора и турбины?

2. Как определяют число ступеней и основные размеры проточной части компрессоров?

3. Как определить степень сжатия в компрессоре по заданным расходу воз­духа и частоте вращения ротора?-

Глава пятая