IGV與喘振的關(guān)系.doc

IGV 與 喘振之間的內(nèi)在關(guān)系 一 壓氣機(jī)的特性線和通用特性線 特性線 在某一恒定轉(zhuǎn)速下，壓氣機(jī)的壓比和效率隨空氣流量的變化而變化的關(guān)系，稱為壓氣機(jī)的特性線。 如圖所示：圖中顯示的單級壓氣機(jī)的特性曲線，其所表達(dá)的意思是在不同轉(zhuǎn)速下，壓氣機(jī)的壓比和效率隨容積流量的變化趨勢，其分為左右兩側(cè)，虛線表示的是單級壓氣機(jī)的喘振邊界線。圖二表示的是一臺多級的壓氣機(jī)特性線。與單級比，它有連個比較明顯的區(qū)別：1 特性線比單級的要陡，也即說明多級的空氣流量變化范圍比較狹窄。2 多級壓氣機(jī)實(shí)際上沒有左側(cè)支。隨著空氣流量的下降，壓氣機(jī)的壓比尚無下降之前，壓氣機(jī)就會喘振。通用特性線 在講通用特性線前，先說明兩個問題。1 大氣壓力對壓氣機(jī)特性線的影響。在假定大氣溫度和壓氣機(jī)轉(zhuǎn)速不變的情況下，壓氣機(jī)的氣流速度三角形將始終維持原狀，也即大氣壓力的變化，對氣流在壓氣機(jī)中的流動情況和特性沒有影響。但是，盡管在環(huán)境溫度和轉(zhuǎn)速不變的前提下，同量的空氣容積流量 Gv 對應(yīng)于相同的壓比，但由于大氣壓力的變化，使得壓氣機(jī)的排氣絕對壓力也是變化的。另外，因?yàn)閴毫Σ煌鴮?dǎo)致的空氣密度不同，使得質(zhì)量流量也會改變，同時(shí)壓氣機(jī)消耗的功率也會改變。2 大氣溫度對壓氣機(jī)特性線的影響壓氣機(jī)的壓比隨大氣溫度的升高而降低，隨大氣溫度的降低而升高，但效率則恰好相反。由于上述兩點(diǎn)的存在，使得壓氣機(jī)在不同的大氣參數(shù)下所測得的特性線是不同的，這就使得壓氣機(jī)的當(dāng)前運(yùn)行特性無法進(jìn)行比較。在這種情況下，就提出了通用特性線的概念。通常我們把標(biāo)準(zhǔn)大氣壓 1.013 bar和15 作為標(biāo)準(zhǔn)環(huán)境，進(jìn)行測量出通用特性線，在其他環(huán)境參數(shù)下測得的實(shí)際空氣流量與實(shí)際轉(zhuǎn)速，把它們轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的流量和轉(zhuǎn)速，然后到通用特性上去找，就能測算出當(dāng)前壓氣機(jī)的實(shí)際工作壓比和效率，這種方式，對于我們掌握當(dāng)前壓氣機(jī)的運(yùn)行功況是非常有幫助的。二 壓氣機(jī)喘振發(fā)生的原因上面我們講到的喘振現(xiàn)象的發(fā)生是從壓氣機(jī)的特性線這個角度去分析的，接下來我們從速度三角形這個角度來分析。由圖可知，如果壓氣機(jī)運(yùn)行在設(shè)計(jì)功況下，氣流進(jìn)入工作葉柵時(shí)的沖角接近于零。但是，當(dāng)氣流容積流量增大時(shí)，會產(chǎn)生負(fù)沖角，負(fù)沖角雖然會產(chǎn)生氣流附面層的局部脫離現(xiàn)象，但其不會使脫離區(qū)進(jìn)一步發(fā)展，另外壓氣機(jī)的級壓比有所減小，所以其不會發(fā)展成倒。當(dāng)氣流容積流量減小時(shí)，會產(chǎn)生正沖角，其在葉片的背弧面將產(chǎn)生脫離現(xiàn)象，且正沖角會使得級壓比有所增高，所以，最終會導(dǎo)致氣流倒流，為喘振提供了條件。實(shí)際運(yùn)行過程中，葉片較長的壓氣機(jī)級中，氣流的脫離現(xiàn)象一般發(fā)生在沿葉高方向的局部范圍內(nèi)，如葉片的頂部，在較短的葉片中，則整個葉片高度同時(shí)發(fā)生。氣流的旋轉(zhuǎn)脫離。氣流的脫離往往總是在某一個或幾個葉片上先發(fā)生的，而且并不固定，會沿著與葉輪旋轉(zhuǎn)方向相反的方向轉(zhuǎn)移。如圖：由圖可知，氣流的脫離區(qū)并不是恒定在固定的某一個葉片上，而是會以某一個與動動葉的運(yùn)行方向相反的速度從右側(cè)朝左側(cè)方向逐漸轉(zhuǎn)移。一般來說，脫離區(qū)的轉(zhuǎn)移速度一般要比葉柵的圓周速度低5070，如果我們有機(jī)會觀看，脫離區(qū)是沿著與葉輪轉(zhuǎn)向相同的方向而以較小的速度轉(zhuǎn)動著。但是，旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象的產(chǎn)生，并不一定會馬上發(fā)生喘振，但如果它的存在，使得壓氣機(jī)級后的流量和壓力產(chǎn)生波動，使壓氣機(jī)的葉片會收到一種周期性變化的氣動力作用，這會引起葉片的材料疲勞，再則，如果這個作用力的頻率與葉片的自振頻率重合，則會發(fā)生共振，后果嚴(yán)重。下面給出一個圖，能比較形象的說明喘振的產(chǎn)生過程：三 防止喘振的措施 裝設(shè)IGV 如圖： 講述圖片。 安裝防喘放氣閥 由于壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其在啟動或低轉(zhuǎn)速下，流經(jīng)前面幾級的空氣流量過小，所以，在一些最容易進(jìn)