燃气轮机课件熊荣辉 燃气轮机6.ppt

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1、第二章压气机压气机的特点及应用；轴流式压气机级、基元级的工作原理；轴流式压气机中的能量损失；多级压气机；压气机变工况工作特性；压气机喘振及防止方法。一、单级压气机的特性曲线（压气机级）压比曲线当转速nc一定时，压比曲线可分为左、右两侧支。在特性线上某点o处的压比最高。效率曲线在转速nc一定时，有一个流量使效率最高，此时流阻最小。当流量Gc增加或减少时，都使流阻增大，效率下降。压气机只能在喘振边界线的右侧工作。等效率线压气机变工况工作特性二、多级压气机的特性曲线（轴流式）主要区别：多级压气机的压比曲线，一般不存在左侧支，喘振在右侧支上

2、出现。（喘振点的压比为该转速的最高压比）②在相同转速下，多级压气机的压比、效率的变化比单级的更剧烈，即特性曲线变得更陡峭。（在转速不变时，正常工作范围较小）③压气机的转速愈高，多级压气机的特性曲线显得愈陡峭。三、压气机的通用特性曲线折合流量折合转速压比效率本次课主讲压气机喘振及其防止方法燃气涡轮概述2-6压气机喘振及防止方法一、压气机喘振1、喘振现象气流呈现不稳定现象，气流参数出现大幅度波动，压力时高时低、流量时大时小，甚至会出现倒流，机器伴随强烈的机械振动，同时发出特有的噪声。俗称“气喘”压气机绝对不允许出现喘振工况。2、喘振产生的原因

3、设计工况：——压气机通流部分和叶片形状，均与设计工况的气流参数相适应——工作稳定，不会出现喘振。非设计工况：——压气机结构形式不再改变，但气流参数发生变化，二者不相适应——工作性能变化（产生不稳定工况）u动叶讨论：一个压气机级（转速不变、流量发生变化时的变工况）a）设计流量1=1c1c—叶片进气角；1—气流进气角。冲角i=1c-1=0w1w2c1xwu11c2u动叶b）大流量1>1c出现负冲角i<0w1w2c1xwu1堵塞连续性方程：Gc=Ac1xGc↑，A→，则c1x↑；w1↑、1↑，此时i<0。

4、2基本不变，，wu减小；加功量L降低，压比下降。若过分加大负冲角，叶腹上的边界层会出现分离，严重时可导致叶片通道堵塞。2u动叶c）小流量1<1c出现正冲角i>0w1w2c1xwu1Gc↓，A→，则c1x↓；w1↓、1↓，此时i>0。2基本不变，↑，则wu↑；加功量L↑，压比增加。2u当冲角增大到一定程度后，气流撞击叶腹前缘，并在叶背产生旋涡，使气流不再沿着叶栅中设计好的路线流动，这种现象称为气体脱流（或气体脱离）。旋涡当气体流量进一步减小，则c1x亦减小到一定程度，此时正冲角i已变得太大，甚至超过临

5、界冲角，气流在叶背发生严重的气体脱离，以致叶栅内气流已无法维持原来的性质，旋涡使一部分气体倒流，此时气体顺利转折和压缩已不可能，气流参数出现强烈的脉动。这就是压气机喘振。压气机级喘振的原因：在恒速运行工况下，由于气体流量减小，正冲角增加到使气流严重地从叶片背部脱离造成的。3、多级压气机的喘振—气体脱离现象具有逐级放大的作用。—喘振能造成强烈的气流脉动和机械振动，严重时立即损坏机器。多级压气机出现喘振的次序（1）恒速运行Gc↓，第一级气体冲角i1↑，出口压力提高；当气流进入第二级中，其密度增大，则其cx更要减小，则冲角比第一级时还要大，i2

6、>i1；这样一级一级地积累，在最后一级z，气流轴向分速cx最小，正冲角iZ达到最大值，偏离设计值最远。故转速不变时，当流量减少到一定程度时，在末级首先发生气体脱离和喘振。若继续减小流量，则喘振会从后面一直向前面级传递，同时喘振强度也越来越大，形成强烈振动，伴有气喘声。（2）启动过程——转速nc从0逐步上升到工作转速。当转速小于工作转速时，各级压比均小于设计值。此时第二级的轴向分速相对于第一级要大些，即第一级中气流轴向分速最小、正冲角最大。启动过程中往往是第一级首先发生喘振。二、防止喘振的方法恒速运行时，通过限制运行工况来防喘。压气机启动过

7、程中的防喘方法—主要讨论1、放气装置——从压气机通流部分的一个或几个截面上引出空气，放到大气中或重新引回压气机进口。A、当压气机达到喘振状态时，迅速打开放气系统。B、在压气机的启动过程中，放气系统一直打开，直到转速上升到消除喘振出现的危险时关闭。放气防喘的原理压气机转速降低时，压气机前几级的流量将低于设计值，并出现大的正冲角，易发生气体脱流导致喘振；后几级的流量将可能大于设计值，并出现大的负冲角，易发生堵塞。放气系统打开后，放气口截面前的各级流量将相对增加（不致引起喘振）；而放气口截面后的各级流量将相对减小（不致引起堵塞）。放气系统可以调

8、节气流的冲角变化趋势，使冲角都变化到接近各自的设计值，可消除前几级喘振和后几级堵塞的危险。对于首先第一级出现喘振的压气机比较有效。应用：运输用的燃气轮机（航空、舰船、机车）放气防喘的特点优点：