压气机的喘振及防喘课件.ppt

* 当压比更高时，仅采用上述两种防喘措施，有时单轴压气机已无法有效地防止喘振。这时，为了防止喘振，往往需要采用双转子压气机的结构。即将压气机分成低压压气机（在单轴压气机中为低压段）和高压压气机（在单轴压气机中为高压段）。而它们分别是由不同的透平来拖动的。单轴、高压比压气机在变工况下不能协调工作的主要原因是，在非设计工况时在个别级中轴向分速cz与圆周速度u的变化不协调。 于是，前几级几和末几级中的流量系数远离设计工况。为了在变工况时各级仍能在接近最佳工况下工作，就应当使各级的流量系数 不变或变化很小。显然，如果随着cz 的变化，让圆周速度u也能相应地改变，这就可使流量系数 不变或变化不大。当把压气机分成高、低压两个转子时，就有可能分别来改变两个转子的转速，以适应工况变化时首、末级协调工作的要求。 例如压气机在低转速下运行时，在单轴压气机前几级中轴向分速的下降要比其圆周速度的下降更快，而在后几级中轴向分速的下降要比其圆周速度的下降要慢。这就引起前几级流量系数下降，后几级流量系数增加。为了使前几级和末几级的流量系数变化（偏离设计值）较小，必须使前几级的圆周速度比末几级的圆周速度下降得更快些。 若采用图中所示的由高压透平带动高压压气机，低压透平带动低压压气机的双转子压气机正好能适应上述要求。在低转速工作时，由于低压压气机流量系数减小，冲角加大，气体所需功相对加大。而在高压压气机中的情况刚好相反。结果使低压压气机转子的转速比高压压气机转子下降得更快，这正好符合改善工况的要求。 另一方面，由于在低转速下，当透平的总膨胀比下降时，高压透平膨胀比下降较少，而低压透平膨胀比下降较多的特点，这也促使了低压转子转速的下降。 由单转子压气机改为双转子压气机后，其变工况特性得到明显改善，在双转子压气机中，高、低压压气机在任何工况下都能稳定地运行。 压气机的喘振及防喘措施 1. 在压气机中发生喘振的原因 2. 压气机中防止喘振的措施 在压气机中发生喘振现象 我们在研究压气机特性线时已经指出：在压气机 特性线当的左侧，有条喘振边界线。假如流经压气的 空气流量减小到一定程度，而使运行工况进入到喘振 边界线的左侧，那么，整台压气机就不能稳定工作。 那时，空流量就会出现波动，忽大忽小；压力出现脉 动，时高时低；到严重时，甚至会出现气流从压气的 进口处倒流出来的现象；同时还会伴随着低频的怒吼 声响；这时还会使机组产生强烈地振动。这种现象通 称为喘振现象。在机组的实际运行中，我们决不能容 许压气机在进入喘振工况。 在压气机中发生喘振的原因 喘振现象究竟是怎样产生的呢？通常认为：喘振现象的发生总是与压气机通流部分中出现了严重的气流脱离现象有密切关系。 当压气机在偏离设计工况的条件下运行时，在压气机工作叶栅的进口处，必然会出现气流的正冲角或负冲角 。当这种冲角增大到某种程度时，粘附在叶型表面上的气流附面层在逆流动方向的的压力梯度下就会出现局部逆流区，形成涡流，造成附面层的分离，以致发生气流的脱离现象。 流量变化时，在叶栅的流道中出现的气流脱离现象 压气机叶栅中的旋转脱离现象 试验表明：在叶片较长的压气机级中，气流的脱离现象多半 发生在沿叶高方向的局部范围内（例如在叶片的顶部）。但是， 在叶片较短的级中，气流的脱离现象却有可能在整个叶片的高 度上同时发生。 此外还必须指出：上述那种气流脱离现象，往 往并不是在压气机工作叶栅沿圆周整圈范围内同时发生的。试 验研究表明：一般来说，由于叶栅中叶片形状和分布不均匀性 和气流沿周向分布的不均匀性，在小流量大冲角的工况下，气 流的脱离往往总是在某一个或几个叶片上发生的。一般情况， 在整个环形叶栅沿圆周方向范围内，可以同时产生几个比较大 脱离区，而这些脱离区的宽度只不过涉及到一个或几个叶片通 道而已。同时还应该指出：这些脱离区并不是固定不动的，这 些脱离区会依次沿着与叶轮旋转方向相反的方向转移。因而， 这种脱离现象称为旋转脱离。 旋转脱离的现象是怎样产生的 正常工况下与喘振工况下压力与气流速度变化的波形示意图 压气机的工作系统图 多级轴流式压气机在非设计状态下的工作特点 会出现工作不协调现象 多级轴流式压气机在非设计状态下的工作特点(1) 压气机中压比的