Курс «Применение трубопроводной арматуры». Модуль «Арматура антипомпажной защиты и регулирования». Станислав Львович Горобченко
(жесткое возбуждение колебаний).
На практике помпаж, вызванный потерей динамической устойчивости, встречается довольно редко, а реализовать его подавление путем смещения рабочей точки сложно (устойчивость обеспечивается правильной увязкой компрессора и сети еще на стадии проектирования системы).
В основном системы антипомпажного регулирования направлены на подавление помпажа, вызванного статической неустойчивостью. При других видах помпажа, в том числе от динамической неустойчивости, которые могут происходить при работе на нисходящих участках характеристик (система статически устойчива), используют не антипомпажное регулирование, а защиту путем аварийного останова компрессора или байпасированием всего расхода.
Образование установившихся помпажных колебаний может быть пояснено с использованием характеристики компрессора для прямого и обратного хода при
Исходя из принятого условия статической устойчивости
на сетке размерных характеристик
или
возможно нанести теоретическую линию (границу) помпажа, проходящую через экстремумы характеристик (эта граница условная, т.к. не учитывается динамическая неустойчивость и влияние сети в системе компрессор-сеть).
Выходные характеристики зависят от частоты вращения ротора следующим образом:
– производительность пропорциональна частоте вращения;
– напор пропорционален квадрату частоты вращения;
– требуемая мощность пропорциональна кубу скорости вращения.
Этот закон вытекает из теории подобия при
На характеристике политропного напора граница помпажа соответствует точке, где степень сжатия максимальна. Эта точка располагает между точками, соответствующими максимальному политропному напору и максимальному политропному КПД.
Применение законов подобия показывает, что величина политропного напора на границе помпажа изменяется пропорционально квадрату соответствующего объемного расхода на всасывании. Поэтому принимают форму линии помпажа в виде квадратичной параболы (при этом следует проверять применимы ли законы подобия во всем диапазоне режимов по частоте вращения.
Помпаж является нестационарным процессом, вызванным глобальной потерей устойчивости. При этом помпажу предшествует вращающийся срыв, т.е. помпаж физически является следствием срывных течений, изучаемых аэродинамикой.
Вращающийся срыв на передних кромках лопаток порождается срывом потока с лопаток при углах атаки i1 больше критических. Для центробежного компрессора срывные углы атаки соответствуют
При постоянной частоте вращения и уменьшении объемного расхода и, соответственно, абсолютной скорости C1 на входе в компрессор возрастает угол вектора относительной скорости W1, т.е. угол атаки на входе в лопатки i1, что вытекает из анализа треугольника скоростей. Исходя из этого можно полагать, что