Все о транспорте газа

1. Общие сведения о помпаже нагнетателя

1.1. Определение. Помпажом называют резкие колебания давления в системе «нагнетатель-сеть». При помпаже расход и потребляемая мощность могут изменяться от нуля до номинала, возможен периодический выброс газа из напорной полости на всас нагнетателя.

1.2. Процесс возникновения. При штатной работе нагнетателя поток газа имеет определённый расчётный угол атаки (i) на рабочие лопатки (рис. 1.1.). При таком угле входа потока в рабочее колесо обтекание лопаток нагнетателя происходит плавно, без завихрений.

Угол входа потока (i) зависит прежде всего от расхода газа через нагнетатель. При снижении расхода этот угол увеличивается, при увеличении расхода уменьшается. В случае снижения расхода газа через нагнетатель до значения примерно 60% от расчётного, угол атаки (i) увеличится до критического значения и произойдёт так называемый срыв потока с рабочей лопатки (рис.1.2.).

В результате этого срыва резко снизится эффективность работы ступени нагнетателя, т. е. упадёт степень сжатия. Давление, создаваемое нагнетателем в напорной полости будет намного меньше чем в напорном коллекторе (за краном №?2) и газ с более высоким давлением из напорной полости устремится на всас нагнетателя. Т.е. возникнет обратное течение газа в проточной части нагнетателя. Установленный перед краном №?2 обратный клапан закрывается, отсекая напорный коллектор от полости нагнетателя, давление на выходе нагнетателя падает до значения меньшего, чем создаваемое нагнетателем, и нагнетатель возобновляет подачу газа в прямом направлении до расхода, при котором возникает обратное течение, а затем процесс повторяется. При помпаже обратный клапан на линии крана №?2 служит для предотвращения перетока газа из напорного коллектора на всас нагнетателя.

2. Причины помпажа

Главная причина помпажа — снижение расхода газа через нагнетатель. Это может произойти по следующим причинам:

• Пониженной частоты вращения ротора нагнетателя по сравнению с параллельно работающими ГПА
• Влияние параллельно включенных более напорных нагнетателей. (Например работа в один напорный коллектор нагнетателей со степенями сжатия 1,44 и 1,5 может привести к помпажу нагнетателя с меньшей степенью сжатия).
• Колебания давления в сети. (Например в следствии падения давления на входе в нагнетатель из-за утечки газа или самопроизвольном закрытии кр.№?7 или СОК).
• Самопроизвольная перестановка кранов в обвязке нагнетателя. (Закрытие кр.№?1 приведёт к падению давления на всасе и создаваемой нагнетателем степени сжатия будет недостаточно для передавливания давления напорного коллектора, закрытие кр.№?2 приведёт к чрезмерному росту давления за нагнетателем).
• Попадание постороннего предмета на защитную решетку или её обмерзание.
• «Запирание» выходного коллектора в следствии роста температуры газа. (Это происходит из-за роста давления при росте температуры в постоянном объёме трубопровода).

3. Следствия помпажа нагнетателя

3.1. Большая вероятность повреждения упорного подшипника. (Т.к. величина осевого сдвига определяется действием давления в проточной части нагнетателя на поверхности основного и покрывающего дисков, имеющих различную площадь, то резкое изменение давления приведёт к резкому изменению нагрузки на упорный подшипник).

3.2. Возможность отрыва или повреждения покрывающего диска. т. к. именно в теле покрывающего диска возникают наибольшие нагрузки при работе нагнетателя.

3.3. Разработка зазоров в лабиринтовых уплотнениях в следствии повышенной вибрации.

3.4. Повреждение опорных подшипников.

3.5. Сопровождающие помпаж резкие изменения потребляемой мощности приводит к скачкам температуры перед СТ, вибрации ротора СТ, повреждению подшипников СТ и зубчатых обойм.

3.6. Из-за резкого колебания температуры газа перед СТ может возникнуть помпаж осевого компрессора, который приводит разрушению лопаточного аппарата и повреждению подшипников ротора двигателя.

4. Выявление помпажа

4.1. Внешне помпаж проявляется в сильном прерывистом шуме, сильных вибрациях, возможны периодические толчки, раскачка трубопроводов на свайных основаниях.

По показаниям приборов помпаж выявляют по следующим признакам:

4.2. Рост температуры газа на выходе нагнетателя.

4.3. Резкие изменения показаний осевого сдвига ротора нагнетателя.

4.4. Резкие колебания температуры газа перед СТ.

4.5. Сильный рост вибрации узлов двигателя и нагнетателя.

4.6. Резкие изменения показаний перепада «масло-газ»

4.7. Изменения потребляемой мощности (определяется по показаниям ССС).

4.8.Пересечение рабочей точки границы помпажа на схеме ССС.

4.9. Изменения расхода газа через нагнетатель (определяется по показаниям ССС).

4.10. Изменение оборотов ротора нагнетателя (СТ) (определяется по показаниям ССС).

5. Системы защиты от помпажа нагнетателя. На ГПА-Ц16 установлены две противопомпажные системы защиты: штатная, входящая в АСУ ГПА и система противопомпажного регулирования ССС

5.1. АСУ ГПА получает сигнал от датчика СПД (сигнализатор перепада давления) при достижении пульсации давления в выходном патрубке нагнетателя 1,5 кг/см2. При получении двух сигналов от датчика СПД АСУ ГПА выдаёт команду на АО ГПА.

5.2. Система противопомпажного регулирования определяет приближение рабочей точки к границе помпажа расчётным путём на основании значений расхода газа через нагнетатель, его температуры, оборотов ротора СТ степени сжатия. Предотвращает помпаж путём перепуска части или всего расхода газа через противопомпажный клапан «Mokveld».

6. Действия оперативного персонала при возникновении помпажа нагнетателя

6.1. Если в силу каких — либо причин автоматическая система защиты не сработала, а персонал определил наличие помпажа, то необходимо немедленно открыть АПК и вывести ГПА на «кольцо».

6.2. Если открытие АПК не привело к прекращению помпажного режима работы (например в следствии обмерзания защитной решетки или самопроизвольной перестановки кранов), то ГПА следует аварийно остановить.

6.3. После открытия АПК «Mokveld» в следствии срабатывания антипомпажной защиты ССС закрытие АПК без выявления и устранения причин возникновения помпажа запрещено.

6.4. Производить запуск ГПА после АО по причине «помпаж нагнетателя» без выявления и устранения причин АО запрещено.

Фрагмент технической учебы для машинистов ТК, работающих на ГПА-Ц-16

Автор: Лун-Фу А.В. ЯЛПУ

Актуальное видео:

Помпаж – что такое? Причины и способы устранения проблемы

Помпаж – что такое? Под этим определением подразумевают срыв стабильного функционирования авиационного мотора, нарушение его газодинамических показателей. Помпаж двигателя сопровождается резкой потерей тяги, хлопками с выбросом дыма и пламени из турбин, возникновением существенных вибраций на борту воздушного судна. Нередко все это приводит к разрушению двигателя.

Что происходит при помпаже авиационного мотора?

Помпаж – что такое? Это явление возникает в результате потери устойчивого вращения лопастей турбины. Процесс имеет склонность к самовозрастанию. Образующиеся воздушные завихрения сбивают ритм работы двигателя. Многократное вращение одной и той же разогретой порции воздуха в турбине вызывает существенное повышение температуры компрессора авиационного мотора.

Помпаж – что такое? Функционирование двигателя в режиме помпажа в конечном итоге приводит к его повреждению с последующим разрушением. Способствует этому потеря прочности лопастями и взрывы порций отработанных газов в результате чрезмерного повышения температуры.

Как устраняют помпаж во время полета?

Что предпринимают пилоты, чтобы устранить помпаж турбокомпрессора в ходе передвижения воздушного судна? При выявлении проблемы для начала авиационный мотор переводят в режим «малый газ» либо вовсе отключают. В последнем случае эффект помпажа исчезает сам по себе. Стоит отметить, что при возникновении проблемы температура газов в турбине возрастает до катастрофических показателей за секунды. Поэтому своевременное отключение поврежденного двигателя является чрезвычайно важным в плане предотвращения катастрофы.

На современные авиационные моторы устанавливают противопожарную автоматику. Ее функционирование способствует устранению факторов, которые вызывают помпаж двигателя, без необходимости целенаправленных действий со стороны экипажа воздушного судна. Благодаря автоматике на доли секунды снижается давление в области турбин, а также прерывается подача топлива. Все это дает возможность избежать дальнейшего возгорания мотора в полете.

Инженерные решения для устранения помпажа двигателя

Главным способом борьбы с возникновением помпажа в авиации является установка на воздушные судна двигателей с соосными валами. Последние способны вращаться независимо по отношению друг к другу на различных скоростях. Каждый соосный вал отвечает за часть турбины и компрессора.

Помимо прочего, инженеры предусматривают следующее:

1. Устанавливают на турбины двигателя регулируемые поворотные лопатки. Это способствует улучшению обдувки лопастей, на которых собственно и образуются срывы при помпаже.
2. Используют клапаны перепуска воздуха, что сбрасывают избыточное давление в компрессоре двигателя. Таким образом, облегчается циркуляция воздуха через компрессор.

Причины

Вот мы и выяснили, что такое помпаж в авиации. Теперь давайте рассмотрим причины, которые могут приводить к возникновению такой аварии. Помпаж может быть вызван:

• выводом воздушного судна на запредельные для него углы атаки;
• отрыванием либо частичным разрушением лопастей турбины, например по причине их устаревания, окончания срока годности;
• попаданием в турбину двигателя постороннего объекта (мусор, фрагменты взлетно-посадочного покрытия, пролетающая птица);
• инженерными ошибками при проектировании двигателя либо систем его управления;
• сильными порывами бокового ветра;
• критическим понижением атмосферного давления (может возникнуть при передвижении самолета в горной местности в жаркую погоду).

В заключение

В представленном материале мы разобрались, помпаж – что такое. Как видно, существует целая масса решений для борьбы с такими аварийно опасными явлениями. Это прежде всего ручное отключение поврежденной турбины экипажем самолета, автоматический перезапуск авиационного мотора специальными системами, предварительное срабатывание всевозможных сигнализаторов, которые сообщают пилотам об опасности возгорания двигателя. Учитывая сказанное, не стоит опасаться полетов на авиационном транспорте, ведь подобные аварии в настоящее время возникают крайне редко.

Помпаж насосов и компрессоров

Помпаж может наблюдаться при работе осевых, центробежных насосов, компрессоров и вентиляторов.

Помпаж центробежный насосов

К помпажу более склонны тихоходные насосы, характеристика которых имеет следующий вид:

Рассмотрим систему, в которой насос, через обратный клапан подает жидкость в резервуар. Предположим, что в какой-то момент потребление жидкости из резервуара становится значительно меньше подачи насоса, вследствие чего начинает расти уровень жидкости, а значит увеличивается и статическое давление, которое должен преодолеть насос для подачи жидкости в резервуар. Получается, что напор на выходе насоса должен увеличиться, в момент когда насос уже не может развить потребный напор происходит срыв подачи, она падает до 0. Обратный клапан закрывается, поток от насоса в резервуар отсутствует. За счет потребления жидкости уровень падает, когда напора насоса будет достаточно для преодоления сопротивления, подача резко возрастет до первоначального значения.

Процесс, описанный выше, является примером помпажа динамического насоса.

Причины возникновения помпажа

Причинами возникновения помпажа могут быть измения условий работы насоса, увеличение нагрузки (давления), изменение гидравлического сопротивления, снижение частоты вращения рабочего колеса насоса (например при падении напряжения сети). Также помпаж может наблюдаться при параллельной работе насосов, если напор одного из них при нулевой подаче меньше напора второго при одиночной работе на сеть.

Предупреждение помпажа

Помпаж является нежелательным явлением, и может привести к поломке насосной станции и нарушению герметичности трубопроводов. Наиболее значимыми мерами по устранению эффекта помпажа являются:

• использование насосов, компрессоров и вентиляторов, в характеристике которых отсутствует восходящий участок;
• использование машин зона помпажа, которых сдвинута в область малых подач;
• использование антипомпажного клапана, который при уменьшении расхода до границы помпажа отправляет жидкость (или газ) на всасывание или в атмосферу.

Источник http://www.turbinist.ru/31-pompazh-nagnetatelja.html
Источник Источник http://fb.ru/article/288074/pompaj-chto-takoe-prichinyi-i-sposobyi-ustraneniya-problemyi
Источник Источник http://www.hydro-pnevmo.ru/topic.php?ID=215