Повышение давления в центробежном колесе

<13 14 151617 18 19 >

1. Статический диффузорный эффект: давление газа повышается и в рабочем колесе и в диффузоре вследствие уменьшения относительной скорости W (на рабочем колесе) и уменьшения абсолютной скорости С (в диффузоре).

2. Центробежный эффект: связан с возникновением центробежной силы, которая возникает при вращении рабочего колеса

Принцип повышения давления в центробежном колесе

Принцип повышения давления в центробежном колесе приведен на рис. 39.


Рис. 39. Принцип повышения давления в центробежном колесе

Улитка – преобразует осевой поток газа в радиальный для подвода к рабочему колесу.

Рабочее колесо – единственная деталь нагнетателя, которая своими лопатками передает кинетическую энергию потоку газа.

Диффузор – преобразует кинетическую энергию газа (высокую абсолютную скорость газа на выходе из рабочего колеса) в давление: примерно 30 % всего роста давления. Газ сжимается и в рабочем колесе и в диффузоре вследствие уменьшения относительной скорости W (на рабочем колесе) и уменьшения абсолютной скорости С (в диффузоре).

Вопросы для самопроверки

1. В чем назначение нагнетателя?

2. Как классифицируются нагнетатели?

3. Из чего состоит нагнетатель?

4. Как повышается давления в центробежном колесе?

5. В чем заключен принцип повышения давления в центробежном колесе?

Рабочая характеристика нагнетателя, характерные точки и зоны.

Пуск нагнетателя

Рабочая характеристика нагнетателя приведена на рис. 40.

Рис. 40. Рабочая характеристика нагнетателя

Характерные точки и зоны нагнетателя:

- Нулевая точка

- Зона критической точки

- Нерабочая левая ветвь

- Рабочая зона

- Зона низких степеней сжатия

1. Рабочая зона нагнетателя расположена справа от 10 %-линии по оси объемной производительности, то есть выше минимально допустимой производительности до .

Именно эта зона дается в технической документации изготовителя нагнетателя как его характеристика. Однако это не означает, что режимов нерабочей зоны не существует.

В рабочей точке расход нагнетателя равен расходу потребителя, а перепад давления в нагнетателе (степень повышения давления) равен газодинамическому сопротивлению сети (магистрального газопровода). Зависимость между перепадом давления и объемной производительностью нагнетателя обратно пропорциональная, то есть нагнетатель не может одновременно увеличить (уменьшить) оба этих параметра.

2. Критическая точка с зоной помпажа.

Если расход газа в сети постоянно уменьшается, то рабочая точка нагнетателя все дальше смещается вверх, приближаясь к критической точке. Когда рабочая точка подойдет к точке соответствующей ( = десятым или сотым долям атмосферы), становится возможным пульсирующий режим работы то в правой, то в левой частях характеристики относительно критической точки: при одинаковом перепаде давлений в этих режимах производительность резко изменяется, что приводит к пульсирующему изменению скоростей входа и выхода на рабочем колесе – турбулизации потока, к возникновению значительных инерционных и динамических нерасчетных сил и моментов, сопровождающихся характерным гулом.

Помпаж нагнетателя – пульсирующий турбулентный (вихреобразный) поток газа, с большой скоростью проходящий через проточную часть, вызывающий сильные вибрации, газодинамические удары и толчки, грозящие самыми неожиданными разрушениями. Нагрузки нерасчетные – конструкция предельно перегружена. Режим неуправляемый, скоротечный.

Пульсирующий режим вызван поочередной (несколько раз в секунду) работой нагнетателя в разных точках характеристики с одинаковым перепадом давления, но разными расходами газа.

Продолжительно работать в помпажной зоне ни один нагнетатель не может. Пути выхода из помпажной зоны:

- Быстрый возврат в рабочую зону путем байпасирования (система "Си–Си–Си").

- Останов ГПА.

- Аварийный останов от системы защиты (по осевому сдвигу или забросу оборотов).

- Скатывание в нулевой режим.

Других путей выхода из помпажа нет.

3. Нерабочая левая ветвь– является неустойчивой, так как нагнетатель не может одновременно увеличивать и давление, и объемный расход газа. Рабочая точка неотвратимо скатывается в точку нулевой производительности.

4. Нулевая точка.

При превышении давления в сети над нагнетателя (что может быть вызвано внезапным падением давления на всасе даже на 1-2 атм.), последний будет "задавлен" противодавлением, и рабочая точка с большой скоростью уйдет в точку нулевой производительности (ситуация аналогична закрытию крана № 2). Опасность такого режима в том, что после перехода из помпажной зоны (если не произошло аварийного останова от реле осевого сдвига или по предельным оборотам) в точку режим работы нагнетателя быстро стабилизируется и он продолжает спокойно, и бесшумно работать без вибраций и стуков.

Замеряемые параметры не отличаются от нормы, хотя манометры на всасывающем и нагнетательном патрубках показывают "чужое" давление – статическое давление во всасывающем патрубке и статическое давление в магистрали. Поэтому рассчитываемая по этим данным степень сжатия нагнетателя фиктивна и ложно подтверждает нормальный режим работы. Действительная степень сжатия равна единице – нагнетатель перепада не создает. Ротор нагнетателя вращает один и тот же "ком" сжатого газа, который и преграждает путь обратному перетоку газа из нагнетающего коллектора во всасывающий.

Два варианта дальнейшего развития ситуации:

- Стоит остановиться ГТУ с открытыми кранами № 1 и № 2 и ротор нагнетателя превратиться в турбину, уходящую в разнос под магистральным давлением газа (случай уникальный, но возможный и имевший место в эксплуатации).

- Продолжение работы в таком режиме приводит к нагреву с темпом 7 град/мин. и грозит пожаром.

Путей попадания в т. всего два:

1. Помпаж

2. Неудачный пуск (с закрытыми байпасами) После помпажа при "скатывании" рабочей точки в т. резко возрастают обороты СТ двигателя, что должно приводить к аварийной остановке ГТУ, но тоже не всегда. Стабилизация оборотов может произойти достаточно быстро и заброс может остаться незамеченным персоналом.

При попадании нагнетателя в т. – немедленно остановить! Теоретически нагнетатель можно вывести из нулевой точки байпасированием (по алгоритму пуска), но делать этого нельзя, так как был переход через помпажный режим, причину которого надо установить, чтобы в него не попали остальные ГПА.

Нагнетателю, претерпевшему перегрев свыше 100 °С, грозит коробление внутренних закладных деталей и выход их из строя. Возможна необратимая деформация или искривление вала ротора с потерей балансировки.

После перегрева:

- нагнетатель нельзя сразу после остановки вскрывать или ослаблять крепежные гайки;

- как можно медленнее охладить нагнетатель в естественных условиях при отсутствии сквозняков или вентиляции (возможно до нескольких суток);

- в процессе охлаждения ротор проворачивать минимум раз в смену на несколько оборотов, каждый раз оставляя его в разных положениях;

- разбирать нагнетатель можно только после его полного охлаждения до температуры окружающей среды.

<13 14 151617 18 19 >

Дата добавления: 2020-12-11; просмотров: 563;