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壓氣機防喘技術及相應機理

由 天下止戈 發表于 历史 |2022-08-07|

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下面進入今天的主題,壓氣機喘振是一個較為常見的氣動失穩現象,會嚴重威脅發動機的工作安全,目前主要的防喘措施有:

(1)採用雙軸,甚至三軸發動機

雙軸燃氣輪機有兩個轉子,分別是低壓壓氣機-低壓渦輪轉子和高壓壓氣機-高壓渦輪轉子,當即將發生喘振時,兩個轉子會根據自身功率平衡關係,自動調整各自轉速,是的低壓壓氣機轉子進氣攻角下降,因此能夠防止喘振。

(2)可調導葉和可調靜葉

很多發動機為了擴大穩定裕度都會設定幾級新增可調機構的靜葉或導葉,調節的是葉片的安裝角,目的是改變靜葉出氣角,使得下一級轉子進口氣流接近零攻角進入,消除葉片吸力面分離,因此防止喘振。

壓氣機防喘技術及相應機理

壓氣機防喘技術及相應機理

(3)中間級放氣

壓氣機在低轉速工作時,相對於設計工況進口流量下降,因此壓氣機前面級氣流軸向速度減小,轉子處於大的正攻角情況,後面級氣流軸向速度加快,轉子處於大負攻角,此時,如果在壓氣機中間級放出一些空氣,可以緩解後面氣流通道的堵塞現象,同時前面級流量增加,攻角減小,因此可以防止喘振。

實驗中發現,低轉速下前面級可能喘振,而高轉速下後面級可能喘振,此時,在末級壓氣機後放氣可以退出喘振。

當然,這種方法有弊端,從能量利用的角度可知,將壓縮後15%~25%的空氣白白放掉是對能量的一種浪費,但如果放氣時間不長,所造成的損失還是較小的。

壓氣機防喘技術及相應機理

(4)機匣處理

機匣處理技術是在壓氣機機匣上於一級或幾級轉子的頂部相應部位開槽、縫或者採用多空內壁,可以抑制葉尖氣流的失速,改變流動損失。此措施可以抑制葉尖洩漏渦發展和擴散,調整葉片尖部流動情況,改善來流攻角使葉片尖部保持設計點工況附近,從而抑制葉片失速,消除壓氣機喘振。

壓氣機防喘技術及相應機理

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