Помпаж насосов и компрессоров
Помпаж может наблюдаться при работе осевых, центробежных насосов, компрессоров и вентиляторов.
Помпаж центробежный насосов
К помпажу более склонны тихоходные насосы, характеристика которых имеет следующий вид:
Рассмотрим систему, в которой насос, через обратный клапан подает жидкость в резервуар. Предположим, что в какой-то момент потребление жидкости из резервуара становится значительно меньше подачи насоса, вследствие чего начинает расти уровень жидкости, а значит увеличивается и статическое давление, которое должен преодолеть насос для подачи жидкости в резервуар. Получается, что напор на выходе насоса должен увеличиться, в момент когда насос уже не может развить потребный напор происходит срыв подачи, она падает до 0. Обратный клапан закрывается, поток от насоса в резервуар отсутствует. За счет потребления жидкости уровень падает, когда напора насоса будет достаточно для преодоления сопротивления, подача резко возрастет до первоначального значения.
Процесс, описанный выше, является примером помпажа динамического насоса.
Причины возникновения помпажа
Причинами возникновения помпажа могут быть измения условий работы насоса, увеличение нагрузки (давления), изменение гидравлического сопротивления, снижение частоты вращения рабочего колеса насоса (например при падении напряжения сети). Также помпаж может наблюдаться при параллельной работе насосов, если напор одного из них при нулевой подаче меньше напора второго при одиночной работе на сеть.
Предупреждение помпажа
Помпаж является нежелательным явлением, и может привести к поломке насосной станции и нарушению герметичности трубопроводов. Наиболее значимыми мерами по устранению эффекта помпажа являются:
Что такое помпаж вентилятора
Помпаж турбонагнетателей. Помпаж компрессора
Характер обтекания лопаток рабочего колеса центробежного компрессора на расчетном режиме, а также при уменьшенной и увеличенной подачах при неизменной частоте вращения вала (и u 1 = const ) показан на рис. 1.
Увеличение подачи компрессора (и с1а) влечет рост угла β1 входа относительной скорости (рис. 1, в); угол атаки стано вится отрицательным. При таком режиме работы срыв потока, наблюдаемый на вогнутой поверхности лопатки, увеличивает потери и снижает КПД компрессора, но не приводит к помпажу, т.к. вихревая зона поджимается к вогнутой поверхности лопатки, носит местный характер и не захватывает всю площадь сечения канала.
Подобные срывные явления возникают также при обтекании лопаток диффузора с углами атаки, отличными от нуля (рис. 2). 
Из рассматриваемого рисунка видно, что условия для образования срывов более благоприятны на вогнутой поверхности лопатки, чем на спинке, чему способствует криволинейность канала и инерционность потока. Поэтому, как и для случая с рабочим колесом, помпаж возникает при больших положительных углах атаки.
Явление помпажа в компрессоре сопровождается резким увеличением шума, пульсацией давления нагнетаемого воздуха и его подачи, появлением вибрации. В период срыва потока воз дух из нагнетательной полости устремляется во всасывающую и прорывается через фильтр в атмосферу, а затем, в последующий период нормальной работы воздух движется в естественном направлении.
Работа компрессора в зоне помпажа недопустима
— низкое давление за циркуляционным (топливоподкачивающим) насосом;
— воздух или вода в топливе;
— низкая температура подогрева топлива;
— неисправны всасывающий и отсечной клапаны ТНВД;
— заедания плунжера и иглы;
— повреждение сопла форсунки.
— нарушения в открытии выпускного клапана;
— засорение решетки перед ГТК;
— увеличение противодавления за ГТК.
— загрязнение или повреждение турбины, компрессора;
— загрязнение воздушных фильтров;
— выход из строя подшипников.
Система наддувочного воздуха:
— прекращение циркуляции воды в воздухоохладителе;
— очень высокая температура в воздухоохладителе.
— нарушения в работе регулятора числа оборотов (колебания);
— резкие изменения нагрузки двигателя;
— очень резкие изменения частоты вращения:
• при работе на высокой нагрузке (маневрировании);
• при срабатывании защиты остановкой / снижением частоты вращения;
• при работе двигателя назад;
• при оголении винта в штормовых условиях.
Последние причины могут носить случайный кратковременный характер и не являются опасными. Если же помпаж продолжается длительное время, то в качестве первого шага рекомендуется принять следующую рекомендацию.
Помпаж может быть нейтрализован путем стравливания воздуха из ресивера через установленный на нем противопомпажный или предохранительный клапан. Но надо учитывать, что при этом произойдет повышение температуры выпускных газов. Важно, чтобы она не превышала допустимой величины. Второй способ состоит в соединении выхода воздуха из компрессора с трубопроводом подачи газов в ГТК с установкой в этой ветви клапана. При появлении помпажа клапан открывается, давление за компрессором падает, а увеличение количества поступающей на газовую турбину смеси газов и воздуха, увеличивается. Падение давления за компрессором и рост оборотов ГТК приводят к прекращению помпажа.
1.Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2010.- 382 с. Стр.130-133
2. Возницкий И. В. Судовые двигатели внутреннего сгорания. Том 2. / И.В.Возницкий, А.С.Пунда – М.:МОРКНИГА, 2008.- 470 с. Стр. 176-179
Помпаж. Неустойчивость работы.
Помпаж это неустойчивый режим работы насоса, компрессора или турбины, при котором резко изменяются подача и напор.
В системах, состоящих из центробежных и осевых машин и трубопроводов, возникновение неустойчивой работы обусловлено рядом причин
срывами потока с лопастей – при дроссельном регулировании до малых расходов.
резким изменением частоты вращения вала насоса – при изменении частоты и электрической сети
быстрым изменением расходов со стороны потребителей и т.д.
Содержание статьи
Помпаж это
Такие возмущения выводят систему из равновесия и в некоторых случаях могут привести к неустойчивой работе системы, выраженной в самопроизвольных колебаниях подачи, давления и мощности.
В тех случаях, когда такие колебания со временем затухают, система считается устойчивой. Однако при определенных условиях случайные возмущения вызывают колебания с возрастающей амплитудой, устойчивость не восстанавливается и в системе возникают автоколебания – помпаж.
Явление помпажа сходно с явлением резонанса при колебаниях механических систем.
Неустойчивость и помпаж насоса нежелательны вследствие нарушения постоянства рабочего режима установки. Помпаж опасен ввиду резкого, толчкообразного повышения давления в потоке и соответственно увеличения напряжения в рабочих частях системы.
Исследование устойчивости легко провести общеизвестным способом: если изменив одну их величин, определяющих явление, обнаруживают, что прочие величины стремятся привести процесс в исходное состояние, то процесс устойчив.
Процесс и причины помпажа.
Для иллюстрации помпажа рассмотрим вариант работы насоса на сеть с малой емкостью.
Характеристика сети в случае наличия дроссельного регулирования может занимать положение a, b, c, d и e так, что характеристика b касается характеристики насоса в точке В1, а с в точке С2. Предположим, что при работе насоса в точке D в сети произошло резкое увеличение расхода, при этом напор понизился, а сопротивление сети возросло.
Разность этих напоров уменьшит подачу до величины, соответствующей точке D. Таким образом, изменение расхода вызывает здесь такое измененеи напора, которое приводит процесс в исходное состояние.
Если предположить уменьшение расхода при работе в точке D, то возникает разность напоров, действующая со стороны машины, что приводит к возрастанию расхода до исходного (точка D).
Это указывает на устойчивость работы машины в точке D данной характеристики.
При уменьшении подачи сопротивление сети оказывается больше напора, создаваемого насосом, и это вызывает дальнейшее уменьшение подачи(до точки А1). Поэтому ветка В1С2 – это ветка неустойчивой части характеристики.
Обобщив эти соображения, можно отметить, что неустойчивой веткой характеристики является та часть, где восходящий участок характеристики насоса проходит круче характеристики трубопровода.
Работа агрегата при помпаже
Участок неустойчивой работы не может иметь места в тех случаях, когда характеристики насоса и сети пересекаются только в одной точке.
В случае работы насоса на сеть большой ёмкости также возможен помпаж.
Предположим, что центробежный насос работает в системе, обладающей очень малыми гидравлическими сопротивлениями.
Рабочая точка системы будет перемещаться по характеристике насоса вверх, а подача будет постепенно уменьшаться.
Однако, вследствие указанного и наличия Qп через некоторое время давление в емкости А падает до давления холостого хода и центробежная машина вновь начинает подавать среду с расходом Q’
Применяя изложенный выше метод, можно доказать, что помпаж может возникать только в трубопроводных сетях большой емкости.
Предупреждение помпажа
Причины помпажа во многих случаях обусловлены срывом потока с лопастей. Поэтому при проектировании центробежных машин применяют следующие меры
скругление входной кромки лопастей
увеличение количества лопастей
применение рабочих колес с лопастями, сильно отогнутыми назад.
В условиях эксплуатации помпаж может быть предупрежден при помощи автоматического антипомпажного клапана. При этом попадание рабочей точки, определяющей режим установки, на неустойчивую ветвь характеристики становится невозможным, поскольку при повышении давлении перед дросселем клапан автоматически откроется и перепустит часть воздуха во всасывающую трубу или выпустит его в атмосферу.
Явление неустойчивой работы насоса в системе (помпаж)
CnpRussia.ru / Библиотека / Статьи / Явление неустойчивой работы насоса в системе (помпаж)
Помпаж – это неустойчивая работа насоса, при которой наблюдается резкое изменение подачи от наибольшего значения до нуля, колебания напора в значительных пределах, гидравлические удары, повышенные шум и вибрация. Особое внимание к явлению помпажа стоит обратить в случаях, если:
Рассмотрим неустойчивую работу насоса по схеме изображенной на рисунке выше:
В начальный момент времени уровень жидкости в резервуаре соответствует точке а. Насос работает в режиме, определяемом точкой А. Если расход, идущий из резервуара к потребителю меньше подачи насоса, то уровень жидкости в резервуаре будет повышаться.
Уровень жидкости в резервуаре будет увеличиваться до тех пор, пока характеристика системы не будет пересекать хаактеристику насоса в точке М. Если при этом подача насоса будет превышать расход из резервуара, то уровень жидкости повысится еще, в результате чего произойдет срыв подачи. Обратный клапан, установленный на нагнетании насоса закроется и насос будет работать при нулевой подаче на закрытую задвижку до того момента, как уровень жидкости в резервуаре не опустится. Когда же уровень в резервуаре упадет (до значения напора в начале характеристики насоса), то подача скачкообразно вырастет до значения QB.
При постоянном уровне жидкости в резервуаре срыв подачи также может произойти, если характеристика системы пересекает характеристику насоса в двух точках (точки C и D на характеристике). Помпаж может возникнуть при падении частоты вращения (например, из-за временного падения напряжения электросети). При падении частоты, характеристика насоса кратковременно сместиться ниже (статический напор системы превысит напор насоса при нулевой подаче) и произойдет срыв подачи.
По этой же причине помпаж может возникнуть при параллельной работе насосов, если напор при нулевой подаче одного из насосов меньше напора второго насоса при его одиночной работе на сеть. В этом случае временное снижение частоты вращения насосов может привести к срыву подачи первого насоса до нуля.
Устойчивая работа насоса без помпажа возможна при непрерывно падающей форме напорной характеристики. При использовании насоса с западающей характеристикой предотвращают или ослабляют влияние помпажа следующими способами: установкой обратных клапанов с линией рециркуляции, позволяющих работать насосу только при подачах Q>QH max; расположением задвижки непосредственно за насосом. Характеристики насосов, не имеющих неустойчивой области, называют стабильными.
Большая Энциклопедия Нефти и Газа
Явление помпажа сопровождается вибрацией машины, усилением шума и нагрева при ее работе. [16]
Явление помпажа заключается в том, что при меньшем по сравнению с производительностью вентилятора расходе через сеть производительность вентилятора начинает уменьшаться, так как противодавление в сети увеличивается. [17]
Явления помпажа наиболее опасны при параллельной работе нескольких воздуходувок в одной системе. [18]
Явление помпажа до сих пор еще очень мало изучено и расчет границы помпажной области пока невозможен. Она может быть лишь приблизительно определена только с помощью уже известных характеристик, выполненных аналогичных машин. Срыв можно рассматривать как квазистационарный, а помпаж как периодический процесс. [19]
Явление помпажа сходно с явлением резонанса при колебаниях механических систем. [23]
Явление помпажа осевого компрессора газотурбинной установки отрицательно сказывается на состоянии всего газотурбинного агрегата. При помпаже в компрессоре происходят резкие срывы воздушных потоков, проточная часть при этом подвергается сильным гидравлическим ударам, приводящим иногда к разрушению лопаточного аппарата. При помпаже страдает не только компрессор, но и газовая турбина, так как количество воздуха, поступающего в камеру сгорания, резко сокращается. Скорость вращения агрегата падает, и регуляторы скорости или давления, установленные в системе регулирования турбины, увеличивают топливоподачу в камеру сгорания. Увеличение топливоподачи с одновременным сокращением поступления воздуха создает условия, при которых температура газов после камеры сгорания значительно возрастает, превосходя допустимые значения, что может привести к пережогу лопаточного аппарата турбины. [24]
Во избежание явления помпажа не следует работать на восходящей части характеристики насоса, где йЯ / с. [27]
В отдельных случаях явление помпажа выражено в менее резкой форме, но всегда сопровождается нарушением нормальной циркуляции и увеличением вентиляционных потерь. [29]