Avtoargon.ru

АвтоАргон
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Помпаж компрессора, причины возникновения, способы устранения, в том числе в системе наддува ДВС

Помпаж компрессора, причины возникновения, способы устранения, в том числе в системе наддува ДВС.

Помпаж турбокомпрессора появляется в виде пульсаций воздушного потока в компрессоре, сопровождающихся периодическим выбросом воздуха обратно во всасывающие патрубки дизеля и всасывающего тракта. Иногда помпаж сопровождается характерными громкими хлопками воздуха. Помпаж является следствием уменьшения подачи центробежного компрессора ниже определенного для него критического значения. В результате происходит срыв потока воздуха с лопаток воздушного колеса или лопаточного диффузора компрессора, нарушается устойчивая работа последнего. Эксплуатировать дизель, у которого турбокомпрессор работает неустойчиво, нельзя, так как длительный помпаж может вызвать разрушение воздушного колеса компрессора и деталей всасывающего тракта. Любой центробежный компрессор обладает свойством резко снижать подачу с увеличением сопротивления газовоздушного тракта. Повышение сопротивления газовоздушного тракта может происходить из-за увеличения сопротивления воздухозаборного устройства; неполного открытия заслонок в трубопроводах между компрессорами первой и второй ступеней наддува; за-коксовывания кромок выпускных и продувочных окон в стенках цилиндров дизеля и лопаточного аппарата газовой турбины. Появление помпажа можно объяснить и повышением температуры наддувочного воздуха из-за ухудшения работы воздухоохладителей. Одной из причин, способствующих возникновению помпажа, является повреждение рабочих лопаток турбины и ее соплового аппарата обломками поршневых колец или другими посторонними предметами при отсутствии защитных решеток перед сопловым аппаратом. Возникновению помпажа способствует и повышение температуры выпускных газов перед турбиной из-за уменьшения расхода воздуха по причинам, уже перечисленным выше, а также в связи с тем, что топливная аппаратура дизеля неисправна. Кроме отмеченных причин возникновения помпажа, связанных с возрастанием сопротивления газовоздушного тракта дизеля, можно назвать несимметричную работу параллельно работающих турбокомпрессоров. В этом случае помпаж возникнет у одного из турбокомпрессоров вследствие того, что второй, получая больше энергии, развивает большую частоту вращения, дает больше воздуха и тем самым уменьшается подача первого компрессора, приближая его к границе помпажа. Основная причина несимметричной работы двух турбокомпрессоров – разница в размерах проточных частей турбин, главным образом разница сечения сопловых аппаратов, которая может иметь место вследствие повреждения направляющих лопаток.

Для предупреждения помпажа и устранения его в случае возникновения рекомендуется соблюдать следующие меры: систематически очищать от нагара выпускные и продувочные окна и защитные решетки на входе газов в турбокомпрессор; следить за исправностью воздухозаборного устройства дизеля, не допуская увеличения его сопротивления; следить, чтобы охладители наддувочного воздуха не были загрязнены и не создавали большого сопротивления проходу воздуха; проверять температуру выпускных газов по цилиндрам и температуру воздуха в воздушном ресивере.

Если при соблюдении перечисленных выше требований помпаж не прекращается, необходимо снять турбокомпрессор с дизеля и проверить состояние лопаток турбины и суммарное сечение соплового аппарата. Обнаруженные повреждения лопаток устраняют. Сечение сопел определяют с помощью шаблонов. При обнаружении отклонений от требуемого сечения подгибают кромки лопаток по шаблону.

5) Особенности систем смазки турбокомпрессора с подшипниками каче­ния. Применяемые масла.

Хотя конструкции подшипников и не зависят от их располо­жения, но при двухконсольной схеме наиболее широко распро­странены подшипники скольжения.

К преимуществам подшипников качения относятся: меньшее трение, в особенности при низких частотах вращения, благодаря чему облегчается запуск турбокомпрессора даже при относительно небольшой мощности турбины (двухтактные двигатели); меньший расход масла; меньший нагрев масла; возможность отказа от предварительной смазки.

В подшипниках качения используют смазку разбрызгиванием маслом, находящимся в самом турбокомпрессоре. При низких степенях повышения давления и малых размерах компрессора для создания масляного тумана и обеспечения смазки подшип­ников качения (рис. ) достаточным является погружение маслоподающих дисков в масляную ванну турбокомпрессора; при более высоких степенях повышения давления как со стороны компрессора, так и со стороны турбины применяются приводимые от вала ТК небольшие насосы (рис. ), которые и впрыскивают смазочное масло в подшипники качения; эта мера необходима для отвода теплоты при высоких окружных скоростях подшип­ников.

Со стороны диска компрессора масло охлаждается посредством воздуха, обтекающего корпус подшипника, а со стороны турбины– водой охлаждаемого газоподводящего канала – рис. 10.9. Специального масляного холодильника не требуется ни для масло- подающих дисков, ни для масляных насосов.

Из перечисленных преимуществ и недостатков следует, что турбокомпрессоры с подшипниками скольжения почти всегда выполняются со смазкой, включенной в общую систему смазки двигателя.

Читать еще:  Бортовой компьютер мультитроникс не показывает температуру двигателя

Масло для судовых газовых турбин (ГОСТ 10289-79) изготовляют из трансформаторного масла с добавлением противозадирной и антиокислительной присадок. Предназначено для смазывания и охлаждения редукторов и подшипников судовых газовых турбин.

Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰).

Поперечные профили набережных и береговой полосы: На городских территориях берегоукрепление проектируют с учетом технических и экономических требований, но особое значение придают эстетическим.

Опора деревянной одностоечной и способы укрепление угловых опор: Опоры ВЛ — конструкции, предназначен­ные для поддерживания проводов на необходимой высоте над землей, водой.

При возникновении помпажа

Помпаж возникает, когда рабочая точка компрессора перемещается на границу помпажа 1 (рисунок 1.1).

Основные причины возникновения помпажа:

увеличение аэродинамического сопротивления сети (из-за загрязнения выпуск­ных окон, защитных решеток соплового аппарата турбин, выпускного коллек­тора, газохода, утиль-котла). При этом уменьшается расход воздуха через компрессор, характеристика сети 3 становится круче, рабочая точка сдвигается на границу помпажа. Для устранения помпажа рекомендуется открыть предохранительный клапан на ресивере, при этом снизить нагрузку дизеля, чтобы избежать его перегрева;

0 – рабочая точка; 1– граница помпажа; 2 – режимная линия;

3 – характеристика сети; 4 – напорные линии

Рисунок 1.1 – Универсальная характеристика компрессора

загрязнение воздушных фильтров и проточной части компрессора, что приводит к смещению границы помпажа на универсальной характеристике компрессора вправо;

резкое увеличение подачи топлива. При резком разгоне за счет увеличения тем­пературы растет удельный объем и аэродинамическое сопротивление сети. При разгоне дизеля имеет место превышение мощности турбины над потребляемой мощностью компрессора за счет увеличения цикловой подачи. При резком увеличении цикловой подачи растет температура выпускных газов перед турбиной и рабочая точка может войти в зону помпажа. Разгонную линию ГТН получают при соответствующих испытаниях дизеля и ГТН;

перегрузка ГД (работа в штормовую погоду, погнутость лопасти гребного винта, плавание во льдах, обрастание корпуса). В штормовых условиях двигатель работает неустойчиво из-за резких колебаний подачи топлива и оборотов. Возникают инерционные явления в системе турбонаддува, турбокомпрессор будет работать неустойчиво;

отключение или самовыключение цилиндра, например, из-за заедания или заклинивания плунжерной пары ТНВД, иглы форсунки, появления воздуха или воду в ТНВД;

— возмущения воздушного потока, которые возникают при отключении последова­тельно работающих подпоршневых полостей. При переключении на параллельную схему работы из-за разбаланса давления наддува носового и кормового турбокомпрессоров возникает возмущение и возможно попадание в помпаж (двигатели MAN KGZ 57/80C и MAN KGZ 57/80A3, теплоходы «Дальнеречинск», «Шилка» [7]);

резкое возрастание давления воздуха в ресивере при торможении (из-за инерционности ГТН). Частота вращения турбины падает медленнее, чем частота вращения дизеля. Давление в воздушном ресивере возрастает, возможны срывные явления в компрессоре и попадание в зону помпажа (рабочая точка перемещается вверх и влево);

загромождение газовоздушного потокапосторонними предметами (обломки сломанных поршневых колец, куски нагара, обрушения защитной решетки перед турбиной);

существенные нарушения в подачах топлива по отдельным цилиндрам (закоксовывание распылителей форсунок, заедание ТНВД, разрегулирование по Рz и температуре выпускных газов и др.);

возмущения воздушного потока, частоты которых близки или совпадают с частотой собственных колебаний системы;

повреждение проточной части турбины, пластинчатых клапанов подпоршневых полостей, подшипников ГТН;

— неправильная регулировка газораспределения.

При возникновении помпажа компрессора, как правило, нужно уменьшить нагрузку на дизель и увеличить расход воздуха через компрессор, открыв антипомпажный клапан на нагнетании компрессора или предохранительный клапан на ресивере, тем самым уменьшив сопротивление сети.

При возникновении помпажа на среднем ходу надо увеличить нагрузку.

При возникновении помпажа на полной нагрузке из-за избытка мощности турбины следует осуществить перепуск избыточного количества газов мимо турбины через обводной клапан (при его наличии). Помпаж может возникнуть из-за нескольких ненормальностей в работе двигателя, каждая из которых в отдельности не является достаточной (незначительные изменения проходных сечений, плохой распыл в отдельных цилиндрах, различная упругость пластин перепускных клапанов, различные углы опережения впрыска топлива по цилиндрам, разные гидравлические сопротивления фильтров ГТН, газового тракта после турбины и др.).

Чаще всего помпаж возникает в результате загрязнений газовоздушного тракта. Поэтому необходима своевременная регулярная очистка турбокомпрессоров, газовоздушных трактов, охладителей надувочного воздуха, защитных решеток перед турбиной, фильтров на входе в ТК.

Читать еще:  Щелчки при запуске двигателя лансер 10

Кроме того, необходимо обеспечивать исправное состояние деталей и узлов двигателя.

Некоторые причины помпажа изложены в [4, стр. 7].

Дата добавления: 2015-04-21 ; просмотров: 61 ; Нарушение авторских прав

Помпаж (авиация)

Помпа́ж (фр. pompage ) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бо́льшим, чем на его выходе.

В зависимости от типа компрессора помпаж может возникать вследствие мощных срывов потоков воздуха с передних кромок лопаток рабочего колеса и лопаточного диффузора или же срыва потока с лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

Основным способом борьбы с помпажом является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления, КНД) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Современные двигатели имеют обычно два или три вала. Валы более высокого давления вращаются с более высокими скоростями, сообщая воздуху высокого давления требуемую кинетическую энергию. Кроме того, предусматривают механизацию компрессора:

  • поворотные лопатки направляющего аппарата компрессора (регулируемый направляющий аппарат, РНА), ограничивающие на переходных режимах расход воздуха на входе в компрессор, а в некоторых двигателях (ТВ3-117, НК-8) обеспечивающие оптимальный угол натекания воздуха на лопатки (улучшая обдувку спинок лопаток, на которых и образуется срыв);
  • клапаны перепуска воздуха (КПВ), сбрасывающие избыточное давление на промежуточных ступенях компрессора двигателя, облегчая прохождение воздуха через компрессор на нерасчётных режимах (расчётным режимом считается работа на номинальной мощности).

Практически на всех двигателях антипомпажные меры приняты комбинированно: например, ТВ3-117 имеет лишь один вал (вал свободной турбины, приводящей трансмиссию вертолёта, в работе самого двигателя не участвует), но РНА имеют целых 4 первых ступени компрессора (из 12-ти), а за 7-й ступенью установлен КПВ.

Возникающие при срыве потока со спинок лопаток вихри неустойчивы и имеют тенденцию к самовозрастанию. Образующаяся вихревая пелена, распространяясь в межлопаточном канале, уменьшает эффективное сечение потока, в результате чего расход воздуха значительно уменьшается. Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается. В последующее мгновение происходит смывание вихревой пелены, при этом возможен выброс воздуха на вход в компрессор. Повторное и многократное поджатие одной и той же порции воздуха в компрессоре при помпаже приводит к повышению температуры воздуха на входе в компрессор (в результате многократного подвода энергии к одной и той же массе воздуха). [1]

Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности её лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено.

На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия экипажа, устранение помпажа путем обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта; кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя. Устанавливается сигнализация на приборных досках экипажа и производится запись в бортовых регистраторах параметров полета.

Например, на двигателях Д-36 (двигатель самолётов Ан-72, Ан-74, Як-42), Д-136 (двигатель тяжёлого вертолёта Ми-26), Д-436 (Ан-148, Бе-200) устанавливается сигнализатор помпажа ПС-2-7, по конструкции схожий с вариометром: его контакты замыкаются при большой скорости изменения давления за компрессором и зажигают табло «Помпаж», кроме того, на Ан-72 и Ан-74 режим работы двигателя автоматически снижается до 0,7 номинального, на вертолёте Ми-26 открываются клапаны перепуска воздуха из-за КНД.

На самолёте Ту-22М3 в системе электронного управления двигателями ЭСУД-25 имеется канал АПФ — автоматика помпажа и форсажа, которая в случае появления противотока газов в газовоздушном тракте двигателя (который определяется блоком термопар и штатными датчиками двигателя) автоматически, за время менее 1 сек. отключает подачу топлива и производит перезапуск двигателя, с зажиганием табло «Помпаж». На взлёте эта автоматика блокируется.

Читать еще:  Что означает свист в двигателе

Содержание

  • 1 Причины возникновения
  • 2 Разное
  • 3 См. также
  • 4 Примечания
  • 5 Литература

Причины возникновения [ править ]

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:

  • вывод самолета за критические углы атаки;
  • разрушение и отрыв лопаток рабочего колеса (например, из-за старости);
  • попадание в двигатель постороннего предмета (птицы, снега, фрагмента бетонного покрытия ВПП);
  • попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;
  • попадание в воздухозаборник продольного вихря.
  • ошибками, допущенными при проектировании или сбоями в работе системы управления двигателя и (или) управляемого воздухозаборника;
  • сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме (ранние модели двигателей JT-9D);
  • низким давлением окружающего воздуха (в жаркую погоду в горах).
  • помпаж входного устройства может возникнуть на больших сверхзвуковых скоростях полета при значительном увеличении количества воздуха, подводимого к двигателю, по сравнению с расходом воздуха через двигатель, т.е. когда пропускная способность диффузора значительно превышает потребности двигателя в расходе воздуха.

Разное [ править ]

Одним из первых термин помпаж по отношению к реактивному двигателю применил академик Б. С. Стечкин в 1946 году [2] .

Сущность помпажа двигателя и причины его возникновения

Проточная часть двигателя спрофилирована так, что соответствие площадей проходных сечений и плотности проходящего воздуха получается только при расчетной (номинальной) частоте вращения ротора исходя из условия равенства расхода воздуха перед компрессором и за ним (см. рис. 1а).

Неустойчивая работа двигателя, связанная со срывом потока, главным образом на первых ступенях, нарушением устойчивого течения потока и приводящая к тряске двигателя и резкому росту tвг называется помпажом.

Рассмотрим возникновения помпажа при условиях работы двигателя на нерасчетных (увеличенных и уменьшенных) режимах работы двигателя.

1. При снижении частоты вращения ротора расход воздуха (Gв), степень повышения давления в двигателе (πк) и плотность воздуха (ρв) уменьшаются. Причем на первых ступенях компрессора плотность воздуха уменьшается незначительно, а на последних ступенях происходит значительное падение плотности. Это приводит к тому, что проходные сечения первых ступеней оказываются больше потребных, а последних ступеней – меньше. Из-за этого осевая скорость на входе (С1а) снижается, а на выходе (С2а) – увеличивается. Т.к. осевая скорость снижается на входе в двигатель меньше, чем окружная, то увеличивается угол атаки воздушного потока при обтекании лопаток компрессора, при дальнейшем снижении оборотов угол атаки может стать большим, чем критический, и произойдет срыв потока на «спинке» лопатки и гидроудар в «корытце». Давление в корытце становится больше, чем давление на спинке, возникают вихревые зоны, которые поникают дальше по тракту двигателя и приводят к тому, что часть воздуха из зоны высокого давления «выбрасывается» в зону пониженного давления, то есть, против потока. При помпаже происходит снижение КПД двигателя, πк, возможен срыв пламени в камере сгорания, сильная вибрация, заметно увеличивается потребная мощность для запуска и разгона двигателя (см. рис. 1б).

1а. При дальнейшем снижении скорости вращения ротора осевая скорость на выходе (С2а) может возрасти до такой величины, что фактический угол атаки на последних ступенях станет отрицательным и они перейдут в турбинный режим, при котором в ступенях будет происходить расширение воздуха, удар будет развиваться на «спинках», а срыв – в «корытцах» лопаток. При таком случае срыв потока в глубь тракта не развивается, так как центробежные силы прижимают поток к «спинкам» лопаток, но значительно возрастают гидравлические сопротивления в тракте. Помпаж на запуске и при разгоне двигателя называется «нижним» (см. рис. 1в).

2. При увеличении режима работы двигателя выше расчетного увеличивается Gв, πк и ρв. Для воздуха, имеющего плотность больше расчетной, проходные сечения последних ступеней становятся «слишком большими», поэтому осевая скорость (С2а) становится меньше расчетной и на этих ступенях возникает срыв потока. А проходные сечения первых ступеней становятся меньше расчетных, из-за недостаточной плотности воздух в них «запирается», возникает «верхний срыв».

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector