IGV与喘振的关系.docVIP

IGV 与 喘振之间的内在关系 一 压气机的特性线和通用特性线 特性线 在某一恒定转速下，压气机的压比和效率随空气流量的变化而变化的关系，称为压气机的特性线。 如图所示： 图中显示的单级压气机的特性曲线，其所表达的意思是在不同转速下，压气机的压比和效率随容积流量的变化趋势，其分为左右两侧，虚线表示的是单级压气机的喘振边界线。 图二表示的是一台多级的压气机特性线。 与单级比，它有连个比较明显的区别： 特性线比单级的要陡，也即说明多级的空气流量变化范围比较狭窄。 多级压气机实际上没有左侧支。随着空气流量的下降，压气机的压比尚无下降之前，压气机就会喘振。 通用特性线 在讲通用特性线前，先说明两个问题。 大气压力对压气机特性线的影响。 在假定大气温度和压气机转速不变的情况下，压气机的气流速度三角形将始终维持原状，也即大气压力的变化，对气流在压气机中的流动情况和特性没有影响。 但是，尽管在环境温度和转速不变的前提下，同量的空气容积流量 Gv 对应于相同的压比，但由于大气压力的变化，使得压气机的排气绝对压力也是变化的。另外，因为压力不同而导致的空气密度不同，使得质量流量也会改变，同时压气机消耗的功率也会改变。 大气温度对压气机特性线的影响 压气机的压比随大气温度的升高而降低，随大气温度的降低而升高，但效率则恰好相反。 由于上述两点的存在，使得压气机在不同的大气参数下所测得的特性线是不同的，这就使得压气机的当前运行特性无法进行比较。在这种情况下，就提出了通用特性线的概念。通常我们把标准大气压 1.013 bar和15 ℃作为标准环境，进行测量出通用特性线，在其他环境参数下测得的实际空气流量与实际转速，把它们转换成标准的流量和转速，然后到通用特性上去找，就能测算出当前压气机的实际工作压比和效率，这种方式，对于我们掌握当前压气机的运行功况是非常有帮助的。 二 压气机喘振发生的原因 上面我们讲到的喘振现象的发生是从压气机的特性线这个角度去分析的，接下来我们从速度三角形这个角度来分析。 由图可知，如果压气机运行在设计功况下，气流进入工作叶栅时的冲角接近于零。但是，当气流容积流量增大时，会产生负冲角，负冲角虽然会产生气流附面层的局部脱离现象，但其不会使脱离区进一步发展，另外压气机的级压比有所减小，所以其不会发展成倒。 当气流容积流量减小时，会产生正冲角，其在叶片的背弧面将产生脱离现象，且正冲角会使得级压比有所增高，所以，最终会导致气流倒流，为喘振提供了条件。 实际运行过程中，叶片较长的压气机级中，气流的脱离现象一般发生在沿叶高方向的局部范围内，如叶片的顶部，在较短的叶片中，则整个叶片高度同时发生。 气流的旋转脱离。气流的脱离往往总是在某一个或几个叶片上先发生的，而且并不固定，会沿着与叶轮旋转方向相反的方向转移。如图： 由图可知，气流的脱离区并不是恒定在固定的某一个叶片上，而是会以某一个与动动叶的运行方向相反的速度从右侧朝左侧方向逐渐转移。 一般来说，脱离区的转移速度一般要比叶栅的圆周速度低50～70％，如果我们有机会观看，脱离区是沿着与叶轮转向相同的方向而以较小的速度转动着。 但是，旋转脱离现象的产生，并不一定会马上发生喘振，但如果它的存在，使得压气机级后的流量和压力产生波动，使压气机的叶片会收到一种周期性变化的气动力作用，这会引起叶片的材料疲劳，再则，如果这个作用力的频率与叶片的自振频率重合，则会发生共振，后果严重。 下面给出一个图，能比较形象的说明喘振的产生过程： 三 防止喘振的措施 装设IGV 如图： 讲述图片。 安装防喘放气阀 由于压气机的结构特点，使得其在启动或低转速下，流经前面几级的空气流量过小，所以，在一些最容易进入喘振功况的某些级后，装设防喘放气阀，以增加前面那些级的流量。 当然，其安装位置也不是随意的。放在太前面，没有好的效果，放在太后门，则启动时能耗损失太大。 完