压气机的喘振及防喘.ppt

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1、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

2、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（

3、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

4、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)压气机中压比的变化必然会引起第一级与末级入口处轴向分速比的相应变化，而且，当压气机的设计压比越大，这种变化也越大。而压气机的压比会随转速或进口温度的变化而改变的。当实际工作转速比设计转速低时这时压气机的压比要下降。这时末几级中的空气压力和密度降低了。而在前几级中，与设计工

5、况相比较，其压力和密度反而却均有所提高。因为在大气压力恒定不变的前提下，随着空气流量的减小，这时，气流在压气机进口收敛器中的降压加速效应减弱了。同时，由于进气流道中（空气过滤器、消声器）的气流速度的降低，流动的压力损耗又略有所下降，因而，在压气机的第一级入口处，气流的压力和密度，反而比设计工况下的数值要高。这样就使轴向分速比增加了。比值的增加意味着，当转速下降时，轴向分速CZZ下降得比轴向分速C1Z慢些。在轴流式压气机中，由于各级的直径变化不大，可以近似地认为各级圆周速度相等。由于cz和u的变化不协调，结果使各级中的流量系数发生

6、变化，流入各级的气流方向就发生变化。经验指出：与设计工况偏离最远的是前几级和末几级，而中间各级相对于设计工况的变化较小。这时，在前几级中的流量系数减小，而在最后几级中会增加。在中间级中，流量系数变化很小。当压气机在高于设计转速的情况下工作时这时压比增大，轴向分速比减小。在前几级中，流量系数增加，冲角减小。而在末几级中，流量系数减小，冲角加大。当其正冲角增加得太甚时，也可能就可能产生旋转脱离和进入喘振工况。但一般在燃气轮机中，高于设计转速下运行是不希望的。因而，后一种喘振工况不会经常遇到；可是，在燃气轮机的启动、停机过程中，或是在

7、变转速的工况下运行时，压气机却会经常处在低于设计转速的情况下工作。那时，压气机就很有可能由于在前几级中发生强烈的旋转脱离现象而进入喘振工况。为了保证机组启动、停机过程和低转速工况下能够正常运行，就必须采取相应的防喘振措施。转速低于设计转速时各类级冲角的变化对压气机的喘振现象可以归纳出以下几点看法1.压比越高的压气机，或者是总压比越高和级数越多的压气机，就越容易发生喘振现象。这是由于在这种压气机的叶栅中，气流的扩压程度比较大，因而也就容易使气流产生旋转脱离现象。.2.多级轴流式压气机的喘振边界线不一定是一条平滑的曲线，而往往可能是

8、一条折线。据分析认为：其原因可能是由于在不同的转速工况下，进入喘振工况的级并不相同的缘故。3.在多级轴流式压气机中，发生在最后几级的喘振现象，要比在最前几级中发生的喘振现象更加危险。因为在压气机的最后几级中发生喘振现象时，机组的负荷一定很高，而这些级的叶片又比较