Неустойчивая работа центробежного компрессора и меры борьбы с ней

а). Неустойчивая работа компрессора

Плавное (безударное) обтекание лопаток рабочего колеса и диффузора происходит только на расчетном режиме. На других режимах возникают гидравлические удары в лопатки и срывы потока, которые могут вызвать неустойчивую работу компрессора, называемую помпажом компрессора.

Помпаж характеризуется резкими периодическими колебаниями давления и скорости в потоке воздуха, проходящего через компрессор. Признаками помпажа являются: характерный звук (биение, хлопки), тряска. Помпаж может возникнуть при условии, когда расход воздуха через компрессор Gв меньше расчетного Gв расч.

Для уяснения физической сущности возникновения помпажа компрессора рассмотрим условия обтекания лопаток на различных режимах работы двигателя (рис. 7).

На расчетном режиме вход воздуха в РК безударный, угол атаки α = 0 (рис. 7а). Компрессор работает устойчиво с максимальными для данного режима значениями коэффициента полезного действия и степени повышения давления т.к. Расход воздуха прямо пропорционален осевой составляющей абсолютной скорости потока С1а (при осевом входе скорости С1).

Поэтому уменьшение или увеличение расхода воздуха Gв может рассматриваться как уменьшение или увеличение ско­рости C1.

При уменьшении расхода воздуха от расчетного (Gв < Gв расч.) угол атаки α увеличивается (рис. 7 б). Возникают удары с вогнутой стороны лопатки (корытца) и срывы потока с выпуклой стороны (спинки).

Вихревая зона из-за пониженного давления на спинке лопатки распространяется по межлопаточному каналу, проникая вглубь компрессора и занимая большую область. Это еще больше снижает расход воздуха и усугубляет явление. Наступает неустойчивая работа компрессора — помпаж.

При увеличении расхода воздуха от расчетного Gв > Gв расч) угол атаки α уменьшается (рис. 7 в). Возникают удары со стороны спинки лопатки, а со стороны корытца срывы потока.

Вихревая зона из-за повышенного давления на корытце прижимается к профилю лопатки и вглубь канала не рас­пространяется. Гидравлические удары в лопатку и появление вихревой зоны увеличивает потери энергии, расходуемой на сжатие воздуха, что ведет к уменьшению степени повышения давления πк. Однако неустойчивой работы компрессора не наблюдается.

Аналогичная картина наблюдается при обтекании лопаток диффузора.

Вывод: к неустойчивой работе компрессора может привести только понижение расхода воздуха от расчетного значения и возникающие при этом срывы потока со спинки лопатки.