Помпаж в многоступенчатых компрессорах

 

Описанные выше явления, происходящие при рассогласовании режимов работы ступеней, влияют также и на границы устойчивости отдельных ступеней и компрессора в целом.

Рассмотрим характеристику многоступенчатого компрессора при переменной частоте вращения ротора.

 

Рис. 14.10. Изменение границы помпажа многоступенчатого компрессора
при изменении чисел оборотов

 

Работа на частоте вращения выше номинальной

В случае, когда компрессор работает на частоте вращения больше чем расчетная (n > n_{p асч}), объемная и массовая его производительности увеличиваются пропорционально увеличению частоты вращения (окружной скорости) в первой степени. Тогда коэффициент расхода первой ступени

остается неизменным , поскольку ρ_н = const и F _I = const.

Коэффициент расхода последней (или любой z - й ступени)

с увеличением оборотов будет снижаться φ_z < φ_{z расч}, т.к. напор первой ступени

и отношение давлений первой ступени π_I будут возрастать пропорционально квадрату частоты вращения, следовательно, и плотность газа при входе в последующие ступени ρ_z также будет увеличиваться.

 

Работа на частоте вращения ниже номинальной

 

В случае, когда компрессор работает на частоте вращения ниже чем расчетная (n < n_{p асч}), для первой ступени, также как и в предыдущем случае, .

Для последующих ступеней вследствие уменьшения h_{п I} и π_I, а значит и плотности перед последующими ступенями ρ_z, происходит увеличение коэффициента расхода по отношении к расчетному значению φ_z > φ_{z расч}.

 

В результате проведенного анализа следует, что работе многоступенчатого компрессора на переменной частоте вращения ротора линию, определяющую границу помпажа, можно условно разделить на два участка (рис. 14.10):

1) А-В (n > n_{p асч}) – помпаж в последних ступенях компрессора;

2) А-С (n < n_{p асч}) – помпаж в первых ступенях компрессора.

Учет этих особенностей очень важен в авиационных компрессорах, в которых для предотвращения помпажа при запуске двигателя предусмотрены антипомпажные клапаны после первых ступеней компрессора.