3.10. Противопомпажная защита цбн
Помпаж, или неустойчивый режим работы, нагнетателя является наиболее опасным автоколебательным режимом в системе нагнетатель - газопровод, приводящий к срыву потока в проточной части нагнетателя.
Внешне помпаж проявляется в виде хлопков, сильной вибрации нагнетателя, отдельных периодических толчков, в результате чего возможны разрушение рабочего колеса нагнетателя, повреждение упорного подшипника, разрушение лабиринтных уплотнений и т.д. Возникновение помпажа в нагнетателе вызывает колебания частоты вращения и температуры газа РТУ, приводящей во вращение нагнетатель, и, как следствие, к возникновению неустойчивой работы осевого компрессора, что, в свою очередь, приводит к аварийной остановке ГПА.
Причинами возникновения помпажа является изменение характеристики сети (газопровода), вследствие:
- колебаний давления газа в газопроводе;
- влияния параллельно включенных, но более напорных нагнетателей;
- неправильной или несвоевременной перестановки кранов в трубной обвязке нагнетателя.
Изменение режима работы нагнетателя до значительного уменьшения расхода газа (приблизительно до 60% расчетного значения), вследствие:
- снижения частоты вращения нагнетателя ниже допустимой;
- ухудшения технического состояния газотурбинного привода;
- попадания посторонних предметов на защитную решетку нагнетателя и ее обледенение и др.
Режимы работы нагнетателя по расходу газа, как правило, ограничиваются 10%-м запасом от границы помпажа (рис. 3.18) и определяются как:
. (3.1)
Пример 3.2. Определить запас устойчивой
работы нагнетателя ГПА-Ц-6,3/56М-1,45, имеющего
следующие параметры рабочего режима:
давление газа на входе нагнетателя
=
3,9 МПа, давление газа на выходе нагнетателя
=
5,3 МПа, температура газа на входе
=
16 °С, частота вращения нагнетателя
=
8100 об/мин, производительность нагнетателя
= 475 тыс.н·м
/ч,
плотность газа
=
0,676 кг/м
.
Решение. Относительная плотность газа по воздуху
.
(3.2)
Газовая постоянная
R=
=
52,2 кг · м/кг · K
512 Дж/кг · K. (3.3)
Коэффициент сжимаемости газа по параметрам входа определяется по номограмме рис. 1.1, либо по соотношению [2]:
,
(3.4)
где
- соотношение температур газа на входе
и критической
;
- соотношение давлений газа на входе и
критического
;
- критическая температура (
=
190,1 К);
- критическое давление (
=
4,73 МПа).
Плотность газа на входе
=
10
·
3,9/0,93 · 289,2 · 52,2 = 28,32 кг/м
.
Объемная производительность нагнетателя
=
475 · 0,676/0,06/28,32 = 189 м
/
мин.
Приведенная объемная производительность
=
189 · 8200/8100= 191,3 м
/мин.
Запас устойчивой работы нагнетателя
·
100% = (191,3 - 135)/135 · 100% = 41,7%,
где
=
135 м
/мин
определяется по характеристике
нагнетателя.
Эксплуатационный персонал должен по показаниям штатных приборов периодически контролировать положение рабочей точки на характеристике нагнетателя и не допускать ее приближения к опасной зоне, для чего при работе на частичных режимах необходимо повышать частоту вращения нагнетателя либо уменьшать напор и расход параллельно работающей группы нагнетателей. При возникновении помпажа необходимо открыть перепускной кран, соединяющий линию нагнетания с всасывающей, при этом расход газа через нагнетатель увеличится, а степень сжатия снизится, рабочая точка нагнетателя переместится вправо от границы помпажа (см. рис. 3.18).
Рис. 3.18. Принципиальная характеристика нагнетателя с линиями ограничения по помпажу;
- объёмный расход газа;
-
относительный политропный напор;
1 - нормальный режим работы нагнетателя; 1’ - режим работы нагнетателя после открытия перепускного крана;
1’’ - режим полного открытия перепускного крана;