Урок_№11_компрессор_радиал_зазоры

1. Урок 11. Осевые и радиальные зазоры в проточной части компрессора. Уплотнение газовоздушного тракта (ГВТ) и масляных полостей

опор
роторов
Назначение, основные элементы и
работа противопомпажных устройств
компрессора.
Возможные неисправности по
компрессору

2. Осевые и радиальные зазоры.

Осевые зазоры между рабочими лопаточными решетками и
направляющими (или спрямляющими) аппаратами определяются как
компромисс между двумя противоречивыми требованиями:
• для уменьшения длины компрессора величины осевых зазоров
должны быть минимальными;
• для исключения неустойчивой работы компрессора и
возникновения опасных вибраций лопаток осевой зазор желательно
иметь максимально допустимым.
По статистике осевой зазор в среднем сечении ступеней компрессора
у короткоресурсных ГТД находится в пределах 15…25 % от длины хорды
рабочей лопатки, а у двигателей большого ресурса – 30…40 %.

3. Осевые и радиальные зазоры.

При выборе радиальных зазоров Δ и γ
(рис.1) следует учитывать их изменение при
увеличении температуры ротора и статора,
вытяжке рабочих лопаток и ротора от действия
центробежных сил. Кроме того, к изменению Δ
и γ приводят прогибы ротора и зазор в
подшипниках.
Допустимый относительный радиальный
зазор (отношение радиального зазора Δ к длине
лопатки) составляет 0,2...0,7 % для лопаток
первых ступеней и 1,5...4 % для лопаток
последних ступеней.
Рис. 1. Зазоры в компрессоре: 1 —
корпус; 2 — рабочая лопатка; 3
1. Зазоры в компрессоре: 1 —
— лопатка Рис.
СА;
— внутреннее
корпус;
24
— рабочая
лопатка; 3 —
лопатка
СА;
4
—
внутреннее
кольцо; 5 — слой покрытия
кольцо; 5 — слой покрытия
Радиальные зазоры Δ между рабочими
лопатками и корпусом имеют особенно большое
значение, так как существенно влияют на к. п. д.
компрессора не только из-за перетекания воздуха
по зазорам, но и ухудшения обтекания концевых
профилей лопаток.

4.

• Для уменьшения монтажных зазоров неподвижные
поверхности,
например
рабочие
кольца,
покрывают
специальными мягкими пастами на основе графита, талька,
асбеста, алюминиевой пудры и других компонентов. Если
торцы лопаток касаются покрытия, то оно, частично
срабатываясь, обеспечивает самоустановление минимального
зазора.
• Для уменьшения длины компрессора осевые зазоры δ
между рабочими лопатками и лопатками НА должны быть
небольшими. Однако при слишком малых зазорах возможны
неустойчивая работа ступени и сильные вибрации лопаток. На
среднем радиусе зазор δ составляет 0,15...0,25 мм от хорды
рабочей лопатки на этом же радиусе.

5. Уплотнение воздушного тракта компрессора

• предназначены для уменьшения перетекания воздуха (газа)
из области с повышенным в область с пониженным давлением.
• Эффект использования лабиринтного уплотнения основан
на создании гидравлического сопротивления в канале
перетекания за счет многократного изменения проходного
сечения данного канала путем чередования его сужения и
расширения

6. Уплотнение воздушного тракта компрессора

Рис. 2. Лабиринтное уплотнение:
а — работа камеры (qтр— потери энергии на трение в зазоре между гребешком и
втулкой) ;б— конструкция;
1 — втулка с гребешками; 2 — мягкое покрытие; 3 — втулка; 4 — каналподвода
уплотняющего воздуха; 5 — камера; б — изменение давления воздуха по длине
уплотнения

7.

• Их действие основано на многократномдросселировании
газа, протекающего через каналы с резко меняющимися
проходными сечениями. При прохождении воздуха через
щель его давление падает, а скорость возрастает. В камере 5
(рис. 2, а) защелью скорость резко уменьшается, а давление
возрастает, но в результате гидравлических сопротивлений,
вызванных вихреобразным течением воздуха в камере, оно
становится меньше Р1. В каждой последующей камере
давление воздуха оказывается меньше, чем в предыдущей.
• Для разделения двух соседних полостей (например,
масляной и газовой) к уплотнению подводят воздух по каналу 4
с давлением Р1. Эффективность работы лабиринтного
уплотнения зависит от числа гребешков, их конфигурации,
перепада давлений между уплотнительными полостями и от
величины зазоров.

8. Расход газа через уплотнение:

где к- коэффициент расхода, зависящий от конструкции уплотнения и числа
гребешков (k= 0,85-1,27);
F = πDср δ- площадь сечения щели (Dср- средний диаметр уплотнения; δ- зазор
между гребешками и поверхностью вала);
P1и р2 - давление перед и за уплотнением; z- число камер уплотнения;
R- газовая постоянная;
Т1 - абсолютная температура перед уплотнением.

9.

• Чем больше гребешков в уплотнении и чем
меньше перепад давления воздуха на
одном гребешке, тем меньше расход
воздуха через лабиринтное уплотнение
Рис. 3. Трехъярусное
лабиринтное уплотнение: 1 —
гребешки; 2 — лабиринтная
втулка

10. Противопомпажные устройств компрессора

• Современные ГТД имеют компрессоры с
перепуском воздуха в атмосферу.
• При перепуске части воздуха увеличиваются расход
и скорость движения воздуха через первые ступени.
В результате обтекание лопаток приближается
красчётному, срыв воздушного потока на лопатках
предотвращается и тем самым предотвращается
помпаж.
• Для перепуска воздуха из компрессора в атмосферу
применяются ленты или клапаны перепуска.

11. Характерные дефекты компрессоров:

• обледенение входных устройств и ВНА
(несовершенство или отказ системы
обогрева);
• обрыв и разрушение лопаток РК (причины:
попадание посторонних предметов,
некачественное изготовление лопаток,
усталостное напряжение в результате
вибрации или механических повреждений).