12. Совмещенная характеристика ок и гт ( двухвальная схема).

Характеристикой ОК является связь между КПД ОК, приведенной частотой вращения ротора, приведенным расходом и степенью сжатия компрессора на режимах частичных нагрузок. Характеристика ОК является универсальной. Сплошные утолщенные кривые соответствуют постоянным приведенным частотам вращения ротора. Постоянному КПД соответствуют тонкие линии.

С увеличением частоты вращения ротора растет q – расход воздуха.

При этом степень сжатия равна номинальной, а приведенная частота вращения равна 1.

ОК проектируют так, чтобы на номинальных режимах работы КПД был максимальным. С уменьшением расхода воздуха при постоянной степени сжатия изменяются углы натекания потока воздуха на лопатки. При чрезмерном увеличении углов натекания, поток отрывается от лопаток и возникает его срыв, который захватывает несколько лопаток. Зона срыва перемещается по окружнос䉂и рабочего колеса со скоростью 0.5 – 0.7 окружной скорости. При этом могут происходить также полные срывы потока, которые захватывают все лопатки, работа компрессора становится неустойчивой. Если для каждой _к определить q, при котором рабочий компрессор становиться неустойчивым, то на универсальной характеристике можно построить кривую, которая будет называться границей помпажа. При неустойчивом режиме работы в компрессоре резко изменяется q и P. Эти изменения происходят переодически и являются самоподдерживающимися (автоколебательными). Автоколебательный процесс в тракте ГТУ называется помпажом. Работа в режиме помпажа недопустима, так как может вызвать поломку лопаток или другие последствия, которые могут привести к аварии. Для того чтобы вывести компрессор из помпажа необходимо увеличить q. Для этого предусмотрены противопомпажные клапана в области средних степеней осевого компрессора. Помимо противопомпажных клапанов для предусмотрения помпажа применяются поворотные лопатки, которые устанавливаются перед первой ступенью компрессора. Эти лопатки позволяют изменить q через ОК без срыва потока на рабочих лопатках. В системе ГТУ ГТ следует рассматривать как сеть, на которую работает компрессор. Особенность такой сети является то, что её сопротивление меняется не только в связи с изменением расхода рабочего тела, но также зависит от температуры газа перед ГТ и в некоторой степени от частоты вращения ротора ГТ. Характеристика работы такой сети определяется кривыми. Точкой пересечения характеристик ОК и ГТ определяет параметры совместной работы, при приведенной частоте ОК и температурном коэффициенте равном 1 режим является номинальным, а при снижение температуры перед ГТ, характеристика становится более пологой. Точкам на более пологих характеристиках ГТ соответствует понижение давления перед ГТ и несколько увеличенный приведенный расход воздуха. При этих условиях происходит уменьшение рабочего расширения газа в ГТ. Одновременно уменьшается работа сжатия в ОК, но в меньшей степени чем работа расширения в ГТ. Так как последнее снижается не только в связи с понижением степени сжатия, но и в результате понижения температуры в ГТ. При дальнейшем снижении подачи топлива наступает момент когда работа ГТ равна работе ОК. При этом полезная работа ГТУ равна Нт – Нк становится равной 0 и установка переходит в режим холостого хода. Особенность ГТУ выполнена по схеме с разрезным валом заключается в том, что частота вращения ТВД меняется практически независимо от частоты вращения ТНД. Режим работы турбокомпрессора ( ОК и ТВД ) в этой схеме определяется одним параметром – подачей топлива в КС. ТВД может влияние на ТНД только через уменьшение расхода рабочего тела и это влияние достаточно слабое. Также характер нагрузки силовой турбины ( ТНД ) практически не оказывает влияние на работу ТВД. Для такой схемы характерно регулирование 2-го рода. Изменение температуры перед ТВД, обусловленное соблюдением баланса мощностей, при этом будет не такое значительное как в одновальном ГТУ при n=const. Режим с пониженной мощностью будет характеризоваться точкой, при которой степень сжатия, температура и расход будут ниже. Рабочая линия ГТУ с разрезным валом не совпадает с характеристикой ОК. Вследствие одновременного снижения значения температуры перед ГТУ степени сжатия ОК, КПД ГТУ с разрезным валом на частичных режимах будет иметь более высокие значения.