Sw-motors.ru

Автомобильный журнал
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

ПОМПАЖ И ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТН

ПОМПАЖ И ОСНОВЫ ЭКСПЛУАТАЦИИ ГТН

Помпаж – это неустойчивый режим работы компрессора, возникающий при уменьшении расхода воздуха и частоты вращения компрессора, но при относительно высоком давлении наддува. При этом наблюдаются срывы потока в отдельных каналах колеса компрессора.

При помпаже компрессора появляется шум или воющий звук (иногда звенящий), отмечается выброс воздуха из приемного патрубка, снижение числа оборотов и давления продувочного воздуха, повышение температуры выхлопных газов. Появляется вибрация, что отрицательно сказывается, в первую очередь, на работе подшипников; могут возникать резонансные колебания рабочих лопаток турбины и лопаток компрессора, что приводит к их поломке.

При эксплуатации двигателя срыв потока в элементах проточной части компрессора ГТН (лопатки ВНА и рабочего колеса, диффузора) и неустойчивость его напорных характеристик могут быть вызваны различными факторами, главные из них следующие:

— загрязнение лопаточного диффузора и выходной улитки;

— закоксовывание продувочных и выхлопных окон;

— загрязнение или повреждение сопловых лопаток турбины;

— отключение отдельных цилиндров из действия;

— загрязнение воздушного фильтра;

— отдельные неблагоприятные режимы работы двигателя (малая частота вращения, быстрая остановка двигателя с полного или среднего хода, изменение атмосферного давления, волнение моря и оголение винта, плавание во льдах).

Для анализа и согласования режимов совместной работы турбокомпрессора и дизеля на универсальную характеристику турбокомпрессора накладывают его режимные характеристики. Это линии рабочих режимов компрессора при работе дизеля по внешней, нагрузочной и винтовой характеристикам.

Внешней характеристике дизеля (при неизменном положении топливной рукоятки) соответствует линия «В-В» (или 1). Она проходит через точку «А» номинального режима работы влево полого, т.е. возникает вероятность попадания на границу помпажа.

Под винтовой характеристикой имеется в виду зависимость мощности и других показателей ГД от частоты вращения при работе на винт фиксированного шага, а под нагрузочной характеристикой – зависимость показателей ГД от нагрузки при постоянной частоте вращения.

Винтовой характеристике ГД соответствует линия 2, а нагрузочной — линия 3 «(С-С)». Эти линии близки друг к другу. Они проходят через точку «А» также, но снижаются круче. При работе дизеля по этим характеристикам мало изменяется адиабатический к.п.д. и поэтому меньше вероятность попадания режима работы компрессора в зону помпажа.

Размеры турбокомпрессора и элементы его проточных частей подбирают так, чтобы на номинальном режиме работы дизеля турбокомпрессор развивал заданное давление наддува, обладал высоким к.п.д. и обеспечивал достаточный перепад давления для продувки. При согласовании характеристик дизеля и турбокомпрессора предусматривают запас по помпажу не менее 15%.

На рис 5.9 показана универсальная характеристика турбокомпрессора типа NA. Линии этой характеристики проходят аналогично рассмотренной выше универсальной характеристики. По ординате отложены давления наддува, а по абсциссе расход воздуха V на главный двигатель. Характеристики получены также экспериментальным путем на

испытательном заводском стенде при различных частотах вращения n ротора от 50 до 106% от номинального значения.

Имеются также характеристики адиабатического к.п.д. ŋsv : 0,77; 0,81; 0,82; 0,84, они ограничиваются слева линией помпажа, а немного правее проходит характеристика оптимального к.п.д. ŋsvopt. Она обеспечивает запас по помпажу. Пересекать ее влево не рекомендуется, потому что снижается этот запас.

Особенностью этой универсальной характеристики является высокий адиабатический к.п.д. (до 0,84). Это достигнуто благодаря конструктивному усовершенствованию турбокомпрессора типа NA.

В процессе эксплуатации происходят отложения продуктов сгорания на сопловых, рабочих лопатках и диске турбины, а также загрязнения маслянистыми продуктами проточной части компрессора (особенно значительно лопаточного диффузора). Отмечается эрозия лопаток, особенно ВНА.

Лабиринтовые уплотнения закоксовываются из-за протечек газа при загрязнении канала уплотняющего воздуха.

При загрязнении изменяются характеристики компрессора: смещаются вниз линии постоянных оборотов, влево – линии границы помпажа и адиабатического к.п.д. При этом снижаются к.п.д., степень повышения давления и расход воздуха. В результате линия рабочих режимов смещается в сторону границы помпажа, уменьшается запас и наступает помпаж. Это нередко происходит в процессе эксплуатации.

Для поддержания чистоты проточных частей турбокомпрессора между ревизиями фирмы рекомендуют производить промывку компрессора (и турбины) подачей на него пресной воды под давлением (5-7ата) в разовом количестве 0,5-1 л и более (в зависимости от типоразмера). Промывку производят в ходовом режиме, эффективность очистки определяется по повышению pк и n. Необходимость вскрытий ГТН вызывается, главным образом, их загрязнением.

Периодичность ревизии ГТН в среднем через 7500-8000 ч. При этом проверяются:

-осевое положение и биение ротора;

-качка лопаток турбин;

-радиальные и осевые зазоры в уплотнениях, подшипниках, демпферные пружины и т.д.

Данные ревизии заносятся в формуляр ГТН.

Происходит загрязнение воздушных фильтров. Предельно допустимая величина разрежения ΔP, указанная в инструкциях по эксплуатации двигателей, — 70÷100 мм вод ст. Для очистки медной вязки фильтров ГТН применяют:

Читать еще:  Датчики температуры двигателя e46

-водный раствор АСС;

-раствор каустической соды;

Дата добавления: 2015-07-20 ; просмотров: 1178 | Нарушение авторских прав

Помпаж двигателя

(французское роmраge) — различные нестационарные явления, возникающие в результате потери устойчивости течения воздуха в компрессоре при работе его в системе газотурбинного двигателя. По физической природе и внешним проявлениям различают три основных вида неустойчивого течения.1). Вращающийся срыв — результат потери устойчивости осесимметричного течения. Он может локализоваться в одной или несколько ступенях компрессора или охватывать всю его проточную часть. В последнем случае формирование вращающегося срыва приводит к глобальной потере устойчивости течения в двигателе. Вращающийся срыв возникает при обтекании лопаток компрессора с большими положительными углами атаки. В ограниченном пространстве кольцевой проточной части компрессора появление отрывного течения на отдельных лопатках приводит к образованию дискретных срывных зон, которые вращаются в том же направлении, что и ротор, но с меньшей угловой скоростью.

Появление вращающегося срыва приводит к падению напора ступеней в области малых расходов воздуха, а также возникновению вибраций лопаток.2). Скачкообразное уменьшение расхода воздуха и напора компрессора вследствие потери статической устойчивости течения в компрессоре, которое иногда происходит на пусковых режимах работы двигателя. Потеря статической устойчивости чаще всего оказывается необратимой, приводит к «зависанию» двигателя. При увеличении расхода топлива растёт температура газов, уменьшается расход воздуха, а частота вращения не увеличивается.3). Собственно П. Д. — продольные автоколебания потока во всём воздушно-газовом тракте двигателя и воздухозаборника, возникающие в результате потери динамической устойчивости течения в силовой установке, являющейся газовой автоколебательной системой с активными элементами, в которых при колебаниях может подводиться к газу или отводиться от него энергия (компрессор, камера сгорания, турбина, зазоры в проточной части).

Все её элементы обладают и реактивными свойствами. В них при колебаниях на газ действуют инерционные и упругие силы.П. Д. — разветвлённой динамической системы с большим числом степеней свободы — может происходить с различными частотами, соответствующими разным формам колебаний. Возникновение П. Д. Сопровождается большими динамическими нагрузками на все элементы конструкции силовой установки, выбросом горячих газов на вход двигателя, ростом температуры газов перед турбиной, что при длительном воздействии приводит к разрушению силовой установки. В самолётах с несколько двигателями помпаж одного из них может приводить к потере управляемости самолётом.При работе двигателя в различных условиях эксплуатации запас устойчивости может уменьшаться по следующим причинам:1) смещение ЛРР компрессора к границе устойчивости в результате повышения температуры газов перед турбиной на неустановившихся режимах (за счёт увеличения расхода топлива для раскрутки двигателя).

Уменьшение запаса устойчивости по этой причине тем больше, чем выше темп разгона (меньше время «приёмистости») и на отдельных участках может достигать 12—15% от (∆)Ку. В турбореактивных двухконтурных двигателях с форсажем может уменьшаться запас устойчивости вентилятора при включении форсажа, если рост температуры в форсажной камере не компенсируется соответствующим увеличением площади критического сечения реактивного сопла. Аналогичные процессы происходят и при нестационарном повышении температуры воздуха перед двигателем;2) смещение границы устойчивых режимов в сторону ЛРР вследствие неравномерности поля давлений и температуры перед двигателем, возникающей в результате отрывного несимметричного течения в воздухозаборнике или появления перед ним теплового возмущения с неравномерным распределением температуры по сечению входного канала;3) мгновенное (нестационарное) взаимное сближение ЛРР компрессора и границы устойчивых режимов под воздействием нестационарных внешних возмущений, например, пульсаций давления в воздухозаборнике.

В этих условиях возможно жёсткое самовозбуждение П. Д., который в некоторых случаях после прекращения возмущении может самоликвидироваться;4) взаимное сближение границы устойчивых режимов и ЛРР в процессе эксплуатации в результате падения кпд компрессора и турбины и уменьшения максимального напора из-за эрозии лопаток и износа истираемых покрытий проточной части.Для обеспечения устойчивой работы компрессора при нормальной эксплуатации двигателя используются автоматически управляемые поворот лопаток направляющих аппаратов компрессора и перепуск воздуха. Этой же цели способствует выполнение двигателя по двух-, трёхзальной схеме. Во многих конструкциях для расширения области безотрывного обтекания лопаток над рабочими колёсами устанавливаются специальные участки корпуса с перфорированной обечайкой и полостью над ней.

Для предотвращения последствий П. Д. В эксплуатации используется автоматизированная противопомпажная защита двигателя..

(1851—1916) — русский аэролог. Окончил Михайловское артиллерийское училище в Петербурге (1871) и Академию Генштаба (1878). С 1881 преподавал в Военно-инженерной академии, с 1885 в артиллерийском училище, воздухоплавательной школе и Военно-медицинской академии в Петербурге. С 1885 организовывал подъёмы на аэростатах для изучения атмосферных явлений. Обработал результаты несколько десятков таких подъёмов. В 1889 опубликовал «Очерк учения о предсказании погоды» — первый русский учебник синоптичес..

Воздушное судно признаётся терпящим бедствие, если существует обоснованная уверенность в том, что ему и находящимся на борту людям Угрожает непосредственная опасность, не устранимая действиями экипажа воздушного судна. Обеспечивается поисково-спасательной службой (см. Поиск и спасание воздушных судов), взаимодействующей с органами обслуживания воздушного движения.Для получения своевременной помощи воздушное судно должно подать сигналы бедствия. В СССР были установлены единые для авиации сигналы..

Читать еще:  Ямаха викинг заклинило двигатель причина

угловое отклонение плоскости хорд крыла от его горизонтальной базовой плоскости (см. Системы координат летательных аппаратов). Характеризуется углом (ψ). Если поверхность хорд крыла не плоская (например, из-за крутки крыла), то за плоскость хорд обычно принимают плоскость, относительно которой «закручено» крыло. Угол (ψ) считается положительным, если консоли крыла отгибаются вверх. Выбор необходимого угла (ψ) связан с аэродинамической компоновкой самолёта. В зависимости от стреловидности крыла.

Дополнительный поиск Помпаж двигателя

Помпаж двигателя самолета – что это? Причины, последствия, способы устранения

Помпаж двигателя самолета – что это? Под определением следует понимать срыв работы турбореактивного агрегата авиационного судна, нарушение устойчивости его функционирования. Характерными признаками такой неполадки является возникновение хлопков, дымление, снижение тяги, мощные вибрации.

Помпаж двигателя самолета – что это такое? По сути, в корне проблемы лежит потеря устойчивого течения воздушного потока через турбину. Без принятия экстренных мер это может привести к возгоранию и разрушению двигателя.

Помпаж двигателя самолета. Рассказывает авиационный инженер

Что это такое и как с ним бороться? Теория этого процесса довольна сложна для понимания обычного человека и даже человека с техническим образованием, но она очень интересна, поэтому очень хочется рассказать максимально просто и доступно.

— срывной режим работы авиационного ТРДД, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в воздухозаборнике из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель.

Во время полета самолет может испытывать такое явление как помпаж, он может произойти как на пассажирских самолетах, так и на военных, но на военных, безусловно, он происходит гораздо чаще в силу особой маневренности самолета. На пассажирских самолетах он чаще происходит из-за погодных условий или попадания постороннего предмета в двигатель.

Рассмотрим небольшой пример.

В силу погодных условий или ошибки пилота расход воздуха через двигатель резко падает, скорость потока резко уменьшается и происходит его срыв с поверхности лопатки и турбализация , в итоге происходит некое запирание потока и дроссилизация ступени. Т.е. поток воздуха практически останавливается в компрессоре, но процессы во всем остальном двигателе продолжаются, поэтому резко возрастает температура газа за турбиной, возникает сильнейший тепловой удар, из-за которого могут рассыпаться лопатки турбины.

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.

Что такое помпаж двигателя и чем он грозит самолёту? Отвечает авиатехник.

Здравствуйте, уважаемые читатели моего канала! В этой статье я расскажу вам о таком явлении, как помпаж

Помпаж (авиация)

Помпа́ж (фр. pompage — колебания, пульсация ) — срывной режим работы авиационного турбореактивного двигателя, нарушение газодинамической устойчивости его работы, сопровождающийся хлопками в газовоздушном тракте двигателя из-за противотока газов, дымлением выхлопа двигателя, резким падением тяги и мощной вибрацией, которая способна разрушить двигатель. Воздушный поток, обтекающий лопатки рабочего колеса, резко меняет направление, и внутри турбины возникают турбулентные завихрения, а давление на входе компрессора становится равным или бо́льшим, чем на его выходе. В зависимости от типа компрессора помпаж может возникать вследствие мощных срывов потоков воздуха с передних кромок лопаток рабочего колеса и лопаточного диффузора или же срыва потока с лопаток рабочего колеса и спрямляющего аппарата.

Содержание

  • 1 Описание
  • 2 Причины возникновения
  • 3 Борьба с помпажом
  • 4 Предотвращение помпажа
  • 5 См. также
  • 6 Примечания
  • 7 Литература

Описание [ | ]

Возникающие при срыве потока со спинок лопаток вихри неустойчивы и имеют тенденцию к самовозрастанию. Образующаяся вихревая пелена, распространяясь в межлопаточном канале, уменьшает эффективное сечение потока, в результате чего расход воздуха значительно уменьшается. Наступает момент, когда вихри полностью заполняют межлопаточные каналы, подача воздуха компрессором при этом прекращается. В последующее мгновение происходит смывание вихревой пелены, при этом возможен выброс воздуха на вход в компрессор. Повторное и многократное поджатие одной и той же порции воздуха в компрессоре при помпаже приводит к повышению температуры воздуха на входе в компрессор (в результате многократного подвода энергии к одной и той же массе воздуха) [1] .

Читать еще:  Вредные режимы работы двигателя

Работа двигателя в режиме помпажа быстро приводит к его разрушению из-за недопустимого повышения температуры газов перед турбиной и потери прочности её лопаток, поэтому при его возникновении двигатель должен быть переведен в режим «малый газ» (на котором помпаж исчезнет сам собой) или отключен. Рост температуры газов может достигать нескольких сот градусов в секунду, и время принятия решения экипажем ограничено.

Одним из первых термин «помпаж» по отношению к реактивному двигателю применил академик Б. С. Стечкин в 1946 году [2] .

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.
  • 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.

Борьба с помпажом [ | ]

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 трансмиссию 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.

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.

голоса
Рейтинг статьи
Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector