Помпаж центробежного нагнетателя. Эксплуатационные причины его возникновения

Рис. Принципиальная характеристика нагнетателя с линиями ограничения по помпажу;

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 (см. рис., линия III). 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 (см. рис, линия I). Расстояние между линией контроля и линией границы помпажа определяет предел безопасности или зону контроля помпажа (заштрихованная площадь на рис). 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 (см. рис.). 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; 

 4. Заключение 

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. 

Список используемой литературы: 
Измайлов Р.А., Селезнев К.П. «Нестационарные процессы в центробежных компрессорах: надежность и диагностируемость» , 1989

Селезнев К.П., Галеркин Ю.Б. «Центробежные компрессоры», Машиностроение Л, 1982

Селезнев К.П., Зуев А.В., Измайлов Р.А., Стрижак Л.Я., «Некоторые проблемы центробежных компрессоров высокого давления» // Тезисы докладов международной научно-технической конференции по турбомашинам, ФРГ, Эссен, 1988

К.Ф. Отт "Газоперекачивающие агрегаты", Издательство: ООО "Тюмeнтранcгaз"; Год: 2007