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1、壓氣機的喘振及防喘措施1.在壓氣機中發(fā)生喘振的原因2.壓氣機中防止喘振的措施在壓氣機中發(fā)生喘振現(xiàn)象我們在研究壓氣機特性線時已經(jīng)指出：在壓氣機特性線當(dāng)?shù)淖髠?cè)，有條喘振邊界線。假如流經(jīng)壓氣的空氣流量減小到一定程度，而使運行工況進入到喘振邊界線的左側(cè)，那么，整臺壓氣機就不能穩(wěn)定工作。那時，空流量就會出現(xiàn)波動，忽大忽?。粔毫Τ霈F(xiàn)脈動，時高時低；到嚴重時，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流從壓氣的進口處倒流出來的現(xiàn)象；同時還會伴隨著低頻的怒吼聲響；這時還會使機組產(chǎn)生強烈地振動。這種現(xiàn)象通稱為喘振現(xiàn)象。在機組的實際運行中，我們決不能容許壓氣機在進入喘振工況。在
2、壓氣機中發(fā)生喘振的原因喘振現(xiàn)象究竟是怎樣產(chǎn)生的呢？通常認為：喘振現(xiàn)象的發(fā)生總是與壓氣機通流部分中出現(xiàn)了嚴重的氣流脫離現(xiàn)象有密切關(guān)系。當(dāng)壓氣機在偏離設(shè)計工況的條件下運行時，在壓氣機工作葉柵的進口處，必然會出現(xiàn)氣流的正沖角或負沖角。當(dāng)這種沖角增大到某種程度時，粘附在葉型表面上的氣流附面層在逆流動方向的的壓力梯度下就會出現(xiàn)局部逆流區(qū)，形成渦流，造成附面層的分離，以致發(fā)生氣流的脫離現(xiàn)象。流量變化時，在葉柵的流道中出現(xiàn)的氣流脫離現(xiàn)象壓氣機葉柵中的旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象試驗表明：在葉片較長的壓氣機級中，氣流的脫離現(xiàn)象多半發(fā)生在沿葉高方向的局部范圍內(nèi)（
3、例如在葉片的頂部）。但是，在葉片較短的級中，氣流的脫離現(xiàn)象卻有可能在整個葉片的高度上同時發(fā)生。此外還必須指出：上述那種氣流脫離現(xiàn)象，往往并不是在壓氣機工作葉柵沿圓周整圈范圍內(nèi)同時發(fā)生的。試驗研究表明：一般來說，由于葉柵中葉片形狀和分布不均勻性和氣流沿周向分布的不均勻性，在小流量大沖角的工況下，氣流的脫離往往總是在某一個或幾個葉片上發(fā)生的。一般情況，在整個環(huán)形葉柵沿圓周方向范圍內(nèi)，可以同時產(chǎn)生幾個比較大脫離區(qū)，而這些脫離區(qū)的寬度只不過涉及到一個或幾個葉片通道而已。同時還應(yīng)該指出：這些脫離區(qū)并不是固定不動的，這些脫離區(qū)會依次沿著與葉
4、輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)移。因而，這種脫離現(xiàn)象稱為旋轉(zhuǎn)脫離。旋轉(zhuǎn)脫離的現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的正常工況下與喘振工況下壓力與氣流速度 變化的波形示意圖壓氣機的工作系統(tǒng)圖多級軸流式壓氣機在非設(shè)計狀態(tài)下的工作特點會出現(xiàn)工作不協(xié)調(diào)現(xiàn)象多級軸流式壓氣機在非設(shè)計狀態(tài)下的工作特點(1)壓氣機中壓比的變化必然會引起第一級與末級入口處軸向分速比的相應(yīng)變化，而且，當(dāng)壓氣機的設(shè)計壓比越大，這種變化也越大。而壓氣機的壓比會隨轉(zhuǎn)速或進口溫度的變化而改變的。當(dāng)實際工作轉(zhuǎn)速比設(shè)計轉(zhuǎn)速低時這時壓氣機的壓比要下降。這時末幾級中的空氣壓力和密度降低了。而在前幾級中，與設(shè)計工
5、況相比較，其壓力和密度反而卻均有所提高。因為在大氣壓力恒定不變的前提下，隨著空氣流量的減小，這時，氣流在壓氣機進口收斂器中的降壓加速效應(yīng)減弱了。同時，由于進氣流道中（空氣過濾器、消聲器）的氣流速度的降低，流動的壓力損耗又略有所下降，因而，在壓氣機的第一級入口處，氣流的壓力和密度，反而比設(shè)計工況下的數(shù)值要高。這樣就使軸向分速比增加了。比值的增加意味著，當(dāng)轉(zhuǎn)速下降時，軸向分速CZZ下降得比軸向分速C1Z慢些。在軸流式壓氣機中，由于各級的直徑變化不大，可以近似地認為各級圓周速度相等。由于cz和u的變化不協(xié)調(diào)，結(jié)果使各級中的流量系數(shù)發(fā)生
6、變化，流入各級的氣流方向就發(fā)生變化。經(jīng)驗指出：與設(shè)計工況偏離最遠的是前幾級和末幾級，而中間各級相對于設(shè)計工況的變化較小。這時，在前幾級中的流量系數(shù)減小，而在最后幾級中會增加。在中間級中，流量系數(shù)變化很小。當(dāng)壓氣機在高于設(shè)計轉(zhuǎn)速的情況下工作時這時壓比增大，軸向分速比減小。在前幾級中，流量系數(shù)增加，沖角減小。而在末幾級中，流量系數(shù)減小，沖角加大。當(dāng)其正沖角增加得太甚時，也可能就可能產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離和進入喘振工況。但一般在燃氣輪機中，高于設(shè)計轉(zhuǎn)速下運行是不希望的。因而，后一種喘振工況不會經(jīng)常遇到；可是，在燃氣輪機的啟動、停機過程中，或是在
7、變轉(zhuǎn)速的工況下運行時，壓氣機卻會經(jīng)常處在低于設(shè)計轉(zhuǎn)速的情況下工作。那時，壓氣機就很有可能由于在前幾級中發(fā)生強烈的旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象而進入喘振工況。為了保證機組啟動、停機過程和低轉(zhuǎn)速工況下能夠正常運行，就必須采取相應(yīng)的防喘振措施。轉(zhuǎn)速低于設(shè)計轉(zhuǎn)速時各類級沖角的變化對壓氣機的喘振現(xiàn)象可以歸納出以下幾點看法1.壓比越高的壓氣機，或者是總壓比越高和級數(shù)越多的壓氣機，就越容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。這是由于在這種壓氣機的葉柵中，氣流的擴壓程度比較大，因而也就容易使氣流產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象。.2.多級軸流式壓氣機的喘振邊界線不一定是一條平滑的曲線，而往往可能是
8、一條折線。據(jù)分析認為：其原因可能是由于在不同的轉(zhuǎn)速工況下，進入喘振工況的級并不相同的緣故。3.在多級軸流式壓氣機中，發(fā)生在最后幾級的喘振現(xiàn)象，要比在最前幾級中發(fā)生的喘振現(xiàn)象更加危險。因為在壓氣機的最后幾級中發(fā)生喘振現(xiàn)象時，機組的負荷一定很高，而這些級的葉片又比較
