電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能要求1

電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式壓氣機(jī)的結(jié)構(gòu)與性能要求在本章第3節(jié)中我們已提到：壓氣機(jī)基元級的性能可以用空氣流量、壓縮比ε*和等熵壓縮效率η*y這些參數(shù)來表示。而壓氣機(jī)的級則是一系列基元級疊置而成的，因而壓氣機(jī)級的性能也可以用、ε*和η*y這些參數(shù)來描寫。同理，由許多個級串聯(lián)而成的多級壓氣機(jī)的性能也可以用以上三個參數(shù)的綜合值來表示。圖3-24單級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線在轉(zhuǎn)速恒定的條件下，ε*和η*y圖3-24單級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線圖3-24中給出了一個單級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線。圖中空氣的流量是以體積流量GV(m3/s)來表示的。圖3-24的上半部分曲線描繪了：在轉(zhuǎn)速ny恒定不變的情況下，壓氣機(jī)的效率η*y隨空氣體積流量GV的改變而變化的關(guān)系；其下半部分曲線則反映出：當(dāng)轉(zhuǎn)速ny也是恒定不變時，壓氣機(jī)的級壓縮比ε*隨GV的改變而變化的關(guān)系。當(dāng)然，每一條曲線都對應(yīng)于某一個固定不變的轉(zhuǎn)速ny。從這些特性曲線上可以看出：在最初階段，ε*是隨GV的減小而逐漸增高的，到某一個流量時，它能達(dá)到最大值；此后，隨著GV的進(jìn)一步減小，它將朝著ε*不斷降低的方向發(fā)展。也就是說，壓氣機(jī)級的每一條特性曲線都有一個最高點(diǎn)，它把特性曲線分為左右兩個側(cè)支。在右側(cè)支上，ε*將隨GV的減小而增高；在左側(cè)支上，情況恰恰相反。此外，在壓氣機(jī)的效率η*y隨GV而變化的關(guān)系曲線上，也有類似的趨勢。但是應(yīng)該注意：當(dāng)流進(jìn)壓氣機(jī)的GV減少到某一數(shù)值后，壓氣機(jī)就不能穩(wěn)定地工作了。那時，在壓氣機(jī)中空氣流量會強(qiáng)烈的脈動，壓縮比也會隨之上下波動；同時還伴隨有低頻的吼聲，使壓氣機(jī)產(chǎn)生比較劇烈的振動。這種現(xiàn)象叫做“喘振”。圖3-25多級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線實驗表明：當(dāng)機(jī)組的轉(zhuǎn)速ny不同時，壓氣機(jī)發(fā)生喘振現(xiàn)象時所對應(yīng)的最小體積流量的數(shù)值也是不同的。假如把不同轉(zhuǎn)速下的這些喘振點(diǎn)連成一條虛線(如圖3-24所示)，那么，這條線就是壓氣機(jī)能否進(jìn)行穩(wěn)定工作的邊界線，通常稱之為喘振邊界線。它表示：位于喘振邊界線右側(cè)的任何工況點(diǎn)都是可以穩(wěn)定工作的，反之則否。顯然，在機(jī)組運(yùn)行時，因該絕對防止在壓氣機(jī)中發(fā)生喘振現(xiàn)象。圖3-25多級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線在圖3-25上給出了一臺多級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線。它與單級壓氣機(jī)的特性曲線相比，具有以下兩個比較明顯的區(qū)別，即：在同一轉(zhuǎn)速情況下，當(dāng)多級壓氣機(jī)的GV增大時ε*和η*y的下降程度要比單級壓氣機(jī)厲害得多，也就是說，特性曲線的變化趨勢很陡峭。這個特點(diǎn)在高轉(zhuǎn)速工況時更為明顯，那時特性曲線已幾乎成為一條垂直于橫坐標(biāo)的直線了。因而，對于轉(zhuǎn)速恒定不變的多級軸流式壓氣機(jī)來說，空氣流量的變化范圍是相當(dāng)狹窄的，通常其變化范圍為式中:GV·max——流進(jìn)壓氣機(jī)入口處空氣的最大體積流量；GV·min——在同一轉(zhuǎn)速情況下，壓氣機(jī)即將發(fā)生喘振時，流進(jìn)壓氣機(jī)入口處空氣的最小體積流量多級軸流式壓氣機(jī)的特性曲線，通常不象單級壓氣機(jī)那樣，有一個把特性曲線劃分為左右兩個側(cè)支的、以流量為參數(shù)的ε*或η*y的最高轉(zhuǎn)折點(diǎn)。一般來說，隨著GV的減小，在壓氣機(jī)的ε*尚無下降趨勢之前，也就是說，壓氣機(jī)的工作點(diǎn)還處于特性曲線的右側(cè)支張時，壓氣機(jī)就會發(fā)生喘振現(xiàn)象。因此，在多級軸流式壓氣機(jī)中，左側(cè)支特性曲線實際上是不存在的。應(yīng)該指出：以圖3-24和圖3-25那樣形式表示的壓氣機(jī)的特性曲線，都是在大氣溫度和壓力恒定于某個具體數(shù)值的情況下測定的。對于同一臺壓氣機(jī)來說，當(dāng)大氣參數(shù)恒定時，壓氣機(jī)進(jìn)口處的空氣質(zhì)量流量與體積流量GV之間，必然存在一個完全確定的對應(yīng)關(guān)系，因而可以用取代GV。由此可見，在圖3-24和圖3-25中，壓氣機(jī)的特性曲線是可以改用以下形式來表示，即(3-26)這種形式的壓氣機(jī)特性曲線，在工程實踐中，也經(jīng)常會遇到，它的形狀與圖3-24和圖3-25所示者相似。圖3-26多級軸流式壓氣機(jī)的通用特性曲線圖3-26多級軸流式壓氣機(jī)的通用特性曲線為了排除大氣溫度和壓力的變化對于同一臺壓氣機(jī)特性曲線的影響，人們研究得知：應(yīng)該用以下關(guān)系來表示壓氣機(jī)的通用特性曲線，即(3-27)式中的p1