Помпаж. неустойчивость работы

Помпаж

Помпаж сопровождается сильными толчками, сотрясающими машину, изменением звука машины и колебаниями давления на нагнетании. Частота толчков может быть различной и зависит от емкости системы, в которую компрессор нагнетает воздух. Длительная работа в помпаже может привести к разрушению компрессора.

Помпаж возникает при определенных давлениях воздуха за компрессором. Давление, при котором начинается помпаж, тем ниже, чем ниже давление во всасывающем патрубке компрессора. Поэтому давление, при котором появляется помпаж, тем ниже, чем меньше открыта заслонка на всасе машины. Так, на компрессоре К-250-61 при полностью открытой заслонке на всасе помпаж возникает при давлении нагнетания около 1 1 — 1 2 Мн / м2 ( II-12 кГ / см2), при прикрытии заслонки на 80 — 90 % давление помпажа снижается до 0 7 — 0 8 Мн / м2 ( 7 — 8 кГ / см2) и даже ниже.

Помпаж это наиболее опасный из режимов работы компрессора, сопровождающийся значительными колебаниями давления, расхода и быстрым ростом температуры газа. Важнейшими признаками помпажа являются резкие периодические удары, хлопки, повышенная вибрация, которые во многих случаях могут привести к аварийной остановке агрегата и всей технологической установки, в состав которой входит компрессор. Поэтому компрессорные машины оснащаются системой противопомпажной защиты ( ППЗ), основной задачей которых является предотвращение помпажа при сохранении высокой экономической эффективности работы компрессора.

Помпаж может возникать в установках с центробежными насосами. Положим, имеется система, показанная на рис. 12 — 12 г, причем потребляемый расход — 2П таков, что режимная точка Р лежит на восходящей части характеристики насоса Я.

Помпаж сказывается на колебаниях в сети, а в ряде случаев его проявление усиливается на удаленных от дымососа участках.

Диаграмма к пояснению явления помпажа.

Помпаж сопровождается сильной вибрацией всей установки, резкими колебаниями нагрузки приводного двигателя и резкими хлопками. Работа турбокомпрессора в режиме помпажа приводит к значительным перегрузкам отдельных элементов и поэтому недопустима.

Помпаж возникает при определенных давлениях воздуха за компрессором. Давление, при котором начинается помпаж, тем ниже, чем ниже давление во всасывающем патрубке компрессора. Поэтому давление, при котором появляется помпаж, тем ниже, чем меньше открыта заслонка на всасе машины. Так, на компрессоре К-250-61 при полностью открытой заслонке на всасе помпаж возникает при давлении нагнетания около 1 1 — 1 2МН / м2 ( И-12 кгс / см2), при прикрытии заслонки на 80 — 90 % давление помпажа снижается до 0 7 — 0 8 МН / м2 ( 7 — 8 кгс / см2) и даже ниже.

Помпаж может возникать и в установках с центробежными насосами. Положим, имеется система, показанная на рис. 14 — 11, г, причем потребляемый расход Qn таков, что режимная точка Р лежит на восходящей части характеристики насоса Я. Положим, режим смещается вправо, что сопровождается увеличением подачи насоса Q и ростом уровня в резервуаре. Теперь расход Q идет через насос в обратную сторону и уровень в резервуаре быстро падает. Режимная точка смещается от В к С. Здесь опять происходит изменение режима с С на D, после чего уровень в резервуаре растет, что приводит к смещению режима от D к. Создается автоколебательный процесс, при котором подача насоса изменяется от QB до QD, а уровень в резервуаре от В до Я.

Характеристики нерегулируемого входного сверхзвукового диффузора.| Дроссельная характеристика нерегулируемого сверхзвукового диффузора.

Помпаж и зуд ограничивают дроссельные режимы двигателя, снабженного диффузором.

Характеристика газопровода.

Помпаж — вредное явление в лопаточных машинах, состоящее в том, что не -, прерывный поток подаваемого газа нарушается и становится нерегулярным или пульсирующим. Работа при этом недопустима даже кратковременная, и поэтому крупные машины снабжают антипом-пажными устройствами.

Помпаж в компрессорной системе проявляется как в виде апериодических колебаний, когда компрессор как бы работает поочередно то на устойчивой, то на неустойчивой ветви характеристики, так и в виде автоколебаний газа в проточной части.

Помпаж — это-режим неустойчивой работы центробежных и осевых компрессоров при определенных соотношениях между производительностью и давлением нагнетания; он сопровождается ударными нагрузками на детали компрессоров, г связи с чем работа их в зоне помпажа недопустима.

Как устраняют помпаж во время полета?

Помпаж. неустойчивость работы

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.

Процесс помпажа компрессора

Процесс помпажа турбокомпрессоров и компрессоров характеризуется пульсирующим режимом, в ходе которого давление, достигнув критической величины, резко падает до равного в области всасывания. Нередко помпаж воздуходувки сопровождается обратным ходом рабочей смеси (так называемые «забросы»).

При помпаже обычные многоступенчатые и одноступенчатые турбокомпрессоры начинают сильно вибрировать и нагреваться, возникают посторонние шумы, вызванные нештатной работой механизмов. В этот момент электродвигатель и узлы привода испытывают повышенную нагрузку, что, опять же, приводит к резкому повышению температуры. Всё это увеличивает износ оборудования, а нередко — и становится причиной выхода из строя компрессорной техники, запорной арматуры и трубопроводов.

Как выполнять

Помпаж необходим для оттока лимфы и включает в себя надавливания на различные группы лимфатических узлов.

Помпаж предполагает под собой следующие виды воздействия на кожу:

  • надавливание на точки стимуляции главных коллекторов лимфатической системы;
  • поглаживание;
  • растирание;
  • вибрация;
  • разминание;
  • поколачивание.

Сначала проводится открытие путей для тока лимфы сверху вниз по лицу, а потом, после окончания процедуры, снизу вверх для того, чтобы «закрыть» пути оттока лимфы.

Помпаж может выполняться как с помощью аппарата, так и без него ручным способом. Действие аппарата подразумевает под собой электростимуляцию и влияние импульсного тока на гладкую мускулатуру лимфатических и кровеносных сосудов. Так же такие аппараты способны выполнять вакуумный массаж (помпаж) зон, в которые проектируются лимфатические узлы головы.

Процедура помпажа проводится на коже, на которую предварительно наносят крем. Массаж состоит из 5 этапов. Каждый этап осуществляется не менее 4 раз. Длительность массажа составляет не более 20 минут.

Помпаж назначается в виде курсов, а один курс, как правило, состоит из 15-20 процедур. Процедуры проводятся не более 2 раз в неделю. Курс можно проводить 2-3 раза в год.

Проводимый помпаж усиливает рефлекторные и гуморальные процессы в коже, вызывает расширение капиллярной системы и улучшает трофику тканей лица. Так же эта процедура усиливает циркуляцию лимфы и благоприятно влияет на отток венозной крови. Это способствует повышению эластичности кожи и устранению отечности и пастозности лица.

Возможные последствия

Вибрация, возникающая при помпаже, способна разрушить двигатель. Кроме того, при возникновении помпажа в двигателе стремительно поднимается температура, на сотни градусов в секунду, поэтому, если не принимаются срочные меры, может произойти возгорание двигателя.

Очень опасно возникновение помпажа на земле, во время разбега самолёта перед взлётом.

Бывают ситуации, когда скорость ещё недостаточна для отрыва, но уже слишком велика, чтобы самолёт успел остановиться в пределах полосы. Катастрофа в этом случае практически неизбежна.

Устранение во время полёта

При возникновении помпажа летчик немедленно уменьшает тягу в двигателе или даже на время глушит его. При падении давления, создаваемого компрессором, помпаж пропадает сам собой, нормальная работа двигателя восстанавливается. Современные двигатели оснащены противопожарной автоматикой, которая при пожаре в двигателе прекращает подачу топлива и устраняет возгорание.

Помпаж двигателя может представлять серьёзную угрозу во время полёта, но оснащение современных самолётов средствами контроля и диагностики работы двигателя и наличие дублирующих систем позволяют свести риск к минимуму и сделать полёты безопасными.

Помпаж — неизбежность, или?..

Так называемая «граница помпажа» есть у каждого компрессора: даже надежные газодувки при определенных условиях могут создать резонанс, вследствие которого возникнет помпаж. Риск появления резонансов выше в системах, в которых нагнетание создается несколькими компримирующими машинами.

Наиболее подвержены помпажу компрессоры, работающие в пульсирующих режимах. Например, газодувки 2АФ, чей режим работы не сопровождается пульсацией рабочей среды, помпажируют гораздо реже по сравнению с аналогичными по мощности поршневыми или центробежными компрессорами. Разумеется, многое зависит и от сторонних факторов: строения трубопроводов, видов примененной запорной арматуры, наличия обратных клапанов и байпасов.

Помпаж и износ

Как уже было отмечено выше, помпаж воздуходувки или компрессора вызывает преждевременный износ механических узлов и электропривода. Нередко именно помпаж турбокомпрессоров становится причиной преждевременного выхода оборудования из строя и нарушений в технологических циклах предприятий. Чтобы минимизировать риск возникновения помпажа, магистрали и сами компрессоры нужно защищать с помощью специальных устройств и приспособлений: перепускных клапанов, байпасов, дросселей и т.д.

Наша компания заинтересована в том, чтобы приобретенное вами оборудование работало долго и бесперебойно, поскольку мы предоставляем своим клиентам длительные эксплуатационные гарантии. Мы готовы оказать вам помощь в предотвращении помпажа компрессоров, газо- и воздуходувок, а также содействовать в выборе и приобретении компонентов противопомпажной защиты.

Что происходит при помпаже авиационного мотора?

Помпаж. неустойчивость работы

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.

Причины возникновения

Помпаж вызывается сильными отклонениями в работе двигателя от расчетных режимов:

  • вывод самолета за критические углы атаки;
  • разрушение и отрыв лопаток рабочего колеса (например, из-за старости);
  • попадание в двигатель постороннего предмета (птицы, снега, фрагмента бетонного покрытия ВПП);
  • попадание в воздухозаборник пороховых газов при стрельбе из пушек или пусках ракет на боевых самолетах;
  • попадание в воздухозаборник продольного вихря.

А также:

  • ошибками, допущенными при проектировании или сбоями в работе системы управления двигателя и (или) управляемого воздухозаборника;
  • сильным боковым ветром при запуске двигателя на аэродроме (ранние модели двигателей JT9D);
  • низким давлением окружающего воздуха при высокой температуре (в жаркую погоду в горах), характерно, например, для двигателя АИ-24.
  • помпаж входного устройства может возникнуть на больших сверхзвуковых скоростях полета при значительном увеличении количества воздуха, подводимого к двигателю, по сравнению с расходом воздуха через двигатель, то есть когда пропускная способность диффузора значительно превышает потребности двигателя в расходе воздуха.

Предотвращение помпажа

На современных двигателях предусмотрена противопомпажная автоматика, обеспечивающая автоматическое, без участия экипажа, устранение помпажа путём обнаружения помпажных явлений через измерение давления и пульсаций давления на разных участках газовоздушного тракта; кратковременного (на доли секунды) снижения или прерывания подачи топлива, открытия перепускных заслонок и клапанов, включения аппаратуры зажигания двигателя, восстановления подачи топлива и восстановления режима работы двигателя. Устанавливается сигнализация на приборных досках экипажа и производится запись в бортовых регистраторах параметров полета.

Например, на двигателях Д-36 (двигатель самолётов Ан-72, Ан-74, Як-42), Д-136 (двигатель тяжёлого вертолёта Ми-26), Д-436 (Ан-148, Бе-200) устанавливается сигнализатор помпажа ПС-2-7, по конструкции схожий с вариометром: его контакты замыкаются при большой скорости изменения давления за компрессором и зажигают табло «Помпаж», кроме того, на Ан-72 и Ан-74 режим работы двигателя автоматически снижается до 0,7 номинального, на вертолёте Ми-26 открываются клапаны перепуска воздуха из-за КНД.

На самолёте Ту-22М3 в системе электронного управления двигателями ЭСУД-25 имеется канал АПФ — автоматика помпажа и форсажа, которая в случае появления противотока газов в газовоздушном тракте двигателя (который определяется блоком термопар и штатными датчиками двигателя) автоматически, за время менее 1 с отключает подачу топлива и производит перезапуск двигателя, с зажиганием табло «Помпаж». На взлёте эта автоматика блокируется.

Предпосылки для возникновения помпажа

Предпосылками для возникновения помпажа является высокая разница давлений на всасывающем и нагнетательном трубопроводах. При запуске компрессора давление в области нагнетания лавинообразно нарастает, в то время как во всасывающей камере — резко падает. В определенный момент может возникнуть ситуация, при которой сила сопротивления рабочей смеси будет превышать усилие, развиваемое компрессором, в результате чего газо- или воздуходувки будут буквально «работать на износ», не справляясь с разницей давлений.

Помпаж компрессора — явление циклическое: спад сменяется нарастанием. Преодолев так называемую «точку помпажа», компрессор вновь наращивает давление. Цикл повторяется до тех пор, пока силы нагнетания не превысят сопротивление. Как только это произойдет, помпаж турбокомпрессора или воздуходувки прекратится.

Борьба с помпажом

Закрытые (на низких оборотах, для предотвращения помпажа) и открытые РНА I—IV ступеней компрессора двигателя ТВ2-117

Левый боковой пульт Як-42, внизу по центру шесть ламп открытия клапанов перепуска (по две на двигатель)

Основным способом борьбы с помпажом является применение нескольких соосных валов в двигателе, вращающихся независимо друг от друга с различными скоростями вращения. Каждый из валов несет часть компрессора и часть турбины. Первая (от воздухозаборника) часть компрессора (компрессор низкого давления, КНД) соединяется с последней частью турбины (турбина низкого давления). Современные двигатели имеют обычно два или три вала. Валы более высокого давления вращаются с более высокими скоростями, сообщая воздуху высокого давления требуемую кинетическую энергию. Кроме того, предусматривают механизацию компрессора:

  • поворотные лопатки направляющего аппарата компрессора (регулируемый направляющий аппарат, РНА), ограничивающие на переходных режимах расход воздуха на входе в компрессор, а в некоторых двигателях (ТВ3-117, НК-8) обеспечивающие оптимальный угол натекания воздуха на лопатки (улучшая обдувку спинок лопаток, на которых и образуется срыв);
  • клапаны перепуска воздуха (КПВ), сбрасывающие избыточное давление на промежуточных ступенях компрессора двигателя, облегчая прохождение воздуха через компрессор на нерасчётных режимах (расчётным режимом считается работа на номинальной мощности).

Практически на всех двигателях антипомпажные меры приняты комбинированно: например, ТВ3-117 имеет лишь один вал (вал свободной турбины, приводящей вертолёта, в работе самого двигателя не участвует), но РНА имеют целых 4 первых ступени компрессора (из 12), а за 7-й ступенью установлен КПВ. На двигателях семейства Д-36 РНА настраиваются и фиксируются при испытаниях двигателя на стенде и в полёте не регулируются, но имеются клапаны перепуска как за КНД, так и за КВД, управляются раздельно.

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.

Помпаж. неустойчивость работы

Рис. 1.1.

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.).

Помпаж. неустойчивость работы

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.

Что это такое

Помпаж — разновидность массажа, при котором происходит активизация лимфодренажной системы лица, улучшение его кровоснабжения и насыщения кислородом. Это приводит к тому, что морщины разглаживаются, тургор кожи восстанавливается, она подтягивается и отеки спадают. Проведение помпажа оказывает влияние на кожу, нервные и сосудистые стволы, что приводит к улучшению функционирования периферических нервных рецепторов.

Так же процедура активизирует деятельность потовых и сальных желез, что позволяет коже избавиться от сального секрета и стать более эластичной и мягкой.

Выведение молочной кислоты и углекислоты во время массажа благоприятно влияет на лицевую мускулатуру, что позволяет ей больше обогащаться кислородом и способствует лучшему кровоснабжению.

Противопоказаниями к проведению процедуры:

  • заболевания кожи (острые дерматозы);
  • заболевания лимфатической системы (в том числе лимфогенное метастазирование при опухолевых процессах);
  • заболевания почек;
  • беременность;
  • заболевания нервной системы (невралгия тройничного нерва, паралич лицевого нерва);
  • переломы костей черепа;
  • хронические инфекционные заболевания;
  • хронические заболевания сердечно-сосудистой системы.

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

Причины

Чтобы понять из-за чего возникает помпаж, нужно разобраться, как устроен турбореактивный двигатель. Ну, хотя бы в общих чертах.

Устройство турбореактивного двигателя

Двигатель подвешен под крылом самолёта или прикрепляется к фюзеляжу. Состоит он из трёх частей — компрессора, камеры сгорания и турбины.

https://pp.vk.me/c636331/v636331966/29f62/AlTU8RumFtY.jpg

Работает он приблизительно так:

  1. Компрессор через воздухозаборники всасывает воздух и под давлением подаёт его дальше, в камеру сгорания.
  2. В камеру сгорания через форсунки впрыскивается авиационный керосин, смешиваясь с воздухом в пропорции 1:14, и смесь эта здесь горит
  3. Продукты сгорания через турбину выбрасываются наружу, образуя реактивную струю, которая и двигает самолёт вперёд, как это и описал в своё время К.Э.Циолковский.

Из-за чего возникает помпаж

Причин возникновения помпажа может быть несколько:

  • работа двигателя с запредельной нагрузкой, например, при выполнении сложных элементов пилотажа;
  • ошибки экипажа;
  • разрушение лопаток турбины вследствие выработки ресурса;
  • попадание в двигатель постороннего предмета, птицы, например;
  • чрезмерно низкое давление воздуха при взлёте в очень жаркую погоду;
  • некоторые атмосферные вихри:
  • на военных самолётах причиной помпажа может быть попадание в воздухозаборник поровых газов от выстрелов или пуска ракет.

Например, при попадании в двигатель птицы, события развиваются следующим образом:

Помпаж. неустойчивость работы

  1. попавшая птица на некоторое время парализует работу компрессора, и воздух перестаёт поступать в камеру сгорания;
  2. соотношение керосина и кислорода в рабочей смеси нарушается и горение прекращается;
  3. керосин продолжает поступать и накапливается в камере сгорания;
  4. возобновляется работа компрессора, и из-за повышенного содержания керосина в рабочей смеси в камере сгорания происходит взрыв, хотя и не настолько сильный, чтобы разрушить двигатель;
  5. поток раскалённых газов сильно раскручивает турбину, это влечёт за собой усиленный приток воздуха в камеру сгорания;
  6. соотношение керосина и кислорода рабочей смеси снова нарушается и горение прекращается опять;
  7. в камере сгорания накапливается керосин…

Если не принять меры, процесс принимает циклический характер, что выглядит как череда непрерывных взрывов, и может привести к повреждению жизненно важных узлов и магистралей.

admin
Оцените автора
( Пока оценок нет )
Добавить комментарий