電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速和喘振現(xiàn)象培訓(xùn)教材

電站燃?xì)廨啓C(jī)軸流式壓氣機(jī)的旋轉(zhuǎn)失速和喘振現(xiàn)象培訓(xùn)教材在壓氣機(jī)中發(fā)生旋轉(zhuǎn)失速和喘振現(xiàn)象的原因當(dāng)我們研究壓氣機(jī)的特性曲線時已經(jīng)指出：在壓氣機(jī)特性曲線的左側(cè)，有一條喘振邊界線。假如流經(jīng)壓氣機(jī)的空氣流量減小到一定程度，而使運行工況點進(jìn)入了喘振邊界線的左側(cè)區(qū)，那么，整臺壓氣機(jī)的工作就不能穩(wěn)定。那時，空氣流量會忽大忽??；壓力會時高時低，甚至?xí)霈F(xiàn)氣流由壓氣機(jī)倒流到外界大氣中去的現(xiàn)象，同時還會發(fā)生巨大的聲響，使機(jī)組伴隨有強烈的振動。這種現(xiàn)象通稱為喘振現(xiàn)象。在機(jī)組的實際運行中，決不能允許壓氣機(jī)在喘振工況下工作。那么，喘振現(xiàn)象究竟是整樣產(chǎn)生的呢？通常認(rèn)為：喘振現(xiàn)象的發(fā)生總是與壓氣機(jī)通流部分中出現(xiàn)的氣流脫離現(xiàn)象有密切關(guān)系。圖3-27上給出了在軸流式壓氣機(jī)流道中，發(fā)生氣流脫離現(xiàn)象時的物理模型。a)Gv>Gv0時b)Gv<Gv0(設(shè)計值)時圖3-27當(dāng)空氣的容積流量偏離設(shè)計時，在動葉和靜葉流道中發(fā)生的氣流脫離現(xiàn)象我們知道：當(dāng)壓氣機(jī)在設(shè)計工況下運行時，氣流進(jìn)入工作葉柵時的沖角接近于零。但是當(dāng)空氣體積流量增大時(參見圖3-27a)，氣流的軸向速度c1a就要加大。假如壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速ny恒定不變，那么β1和α2角就會增大，由此產(chǎn)生了負(fù)沖角(i<0)。當(dāng)空氣體積流量繼續(xù)增大，而使負(fù)沖角加大到一定程度，在葉片的內(nèi)弧面上就會發(fā)生氣流邊界層的局部脫離現(xiàn)象。但是，這個脫離區(qū)不會繼續(xù)發(fā)展。這是由于當(dāng)氣流沿著葉片的內(nèi)弧側(cè)流動時，在慣性力的作用下，氣體的脫離區(qū)會朝著葉片的內(nèi)弧面方向擠攏和靠近，因而可以防止脫離區(qū)的進(jìn)一步發(fā)展。此外，在負(fù)沖角的工況下，壓氣機(jī)的級壓縮比有所減小，在那時，即使產(chǎn)生了氣流的局部脫離區(qū)，也不至于發(fā)展形成氣流的倒流現(xiàn)象?？墒牵?dāng)流經(jīng)工作葉柵的空氣體積流量減小時(參見圖3-27b)，情況將完全相反了。那時，氣流的β1和α2角都會減小。然而，當(dāng)β1和α2角減小到一定程度后，就會在葉片的背弧側(cè)產(chǎn)生氣流邊界層的脫離現(xiàn)象。只要這種脫離現(xiàn)象一出現(xiàn)，脫離區(qū)就有不斷發(fā)展擴(kuò)大的趨勢。這是由于當(dāng)氣流沿著葉片的背弧面流動時，在慣性力的作用下，存在著一種使氣流離開葉片的背面而分離出去的自然傾向。此外，在正沖角的工況下，壓氣機(jī)的級壓比會增高，因而，當(dāng)氣流發(fā)生較大的脫離時，氣流就會朝著葉柵的進(jìn)氣方向倒流，這就為發(fā)生喘振現(xiàn)象提供了前提。試驗表明：在葉片較長的壓氣機(jī)中，氣流的脫離現(xiàn)象多半發(fā)生在葉高方向的局部范圍內(nèi)(例如葉片的頂部)。但是在葉片較短的級中，氣流的脫離現(xiàn)象卻有可能在整個葉片的高度上同時發(fā)生。應(yīng)該指出：上述的氣流脫離現(xiàn)象往往并不是在壓氣機(jī)工作葉柵的整圈范圍內(nèi)同時發(fā)生的。研究表明：在環(huán)形葉柵的整圈流道內(nèi)，可以同時產(chǎn)生幾個比較大的脫離區(qū)，而這些脫離區(qū)的寬度只不過涉及到一個或幾個葉片的通道。而且，這些脫離區(qū)并不是固定不動的，它們將圍繞壓氣機(jī)工作葉輪的軸線，沿著葉輪的旋轉(zhuǎn)方向，以低于轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)速度，連續(xù)地旋轉(zhuǎn)著。因而這種脫離現(xiàn)象又稱為旋轉(zhuǎn)脫離(旋轉(zhuǎn)失速)。那么，這種旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象是怎樣產(chǎn)生的呢？這個問題可以用圖3-28所示的情況來說明。當(dāng)時，壓氣機(jī)的動葉柵正以速度u朝右側(cè)方向移動。假如由于空氣體積流量的減少，在葉片2的背弧面上首先出現(xiàn)了氣流的強烈脫離現(xiàn)象，可以設(shè)想：當(dāng)時，處于葉片2和3之間的那個通道就會部分地、或是全部地被脫離氣流所堵塞。這樣就會在這個通道的進(jìn)口部分。形成一個氣流停滯區(qū)(或稱低速區(qū))，它將迫使位于停滯區(qū)附近的氣流，逐漸改變其原有的流動方向，即：使位于停滯區(qū)右邊的那些氣流的沖角減小，因而葉片1的繞流情況得到改善，氣流的脫離現(xiàn)象將逐漸消失；同時使位于停滯區(qū)左邊的那些氣流的沖角加大，從而促使在葉片3的背弧側(cè)開始發(fā)生氣流的脫離現(xiàn)象。由此可見，氣流的脫離區(qū)并不是恒定地固定在一個葉片上的，它會以某一個與動葉柵的運動方向相反的速度u′，從右側(cè)朝左側(cè)方向逐漸轉(zhuǎn)移。試驗表明：脫離區(qū)的轉(zhuǎn)移速度u′一般要比動葉柵的圓周速度u低50%-70%。因此，在地面上當(dāng)人們觀察這個脫離區(qū)時將發(fā)現(xiàn)：它會以一個比壓氣機(jī)工作轉(zhuǎn)子的轉(zhuǎn)速ny低得多的旋轉(zhuǎn)速度，沿著轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)方向連續(xù)地旋轉(zhuǎn)著。這種旋轉(zhuǎn)脫離現(xiàn)象無論在單級壓氣機(jī)中，或是在多級壓氣機(jī)中都會發(fā)生。只要這種現(xiàn)象一旦出現(xiàn)，就會導(dǎo)致壓氣機(jī)級后的空氣流量和壓力，同時發(fā)生一定程度的波動。圖3-28壓氣機(jī)動葉柵中的旋轉(zhuǎn)脫流現(xiàn)象圖3-29漸進(jìn)失速級的特性線實驗發(fā)現(xiàn)：旋轉(zhuǎn)脫離(失速)可以分為兩類。如果在失速的運行區(qū)域內(nèi)，壓氣機(jī)的特性曲線是連續(xù)的，這類現(xiàn)象稱為漸進(jìn)失速，如圖3-29所示。漸進(jìn)失速意味著：隨空氣流量的減少，失速區(qū)的數(shù)目增多，氣流受停滯的面積逐漸擴(kuò)大。一般在小輪轂比的級中，當(dāng)流量降低到小于失速值時，常在葉片的一端出現(xiàn)幾個失速區(qū)，它們的位置在葉片環(huán)形面積上是對稱分布的，失速區(qū)的傳播速度也是恒定的。當(dāng)流量進(jìn)一步減小時，失速區(qū)在徑向和周向擴(kuò)大，失速區(qū)的數(shù)目也逐漸增多。通常，失速區(qū)的數(shù)目在1-12個范圍內(nèi)。另一類失速稱為突變失速，它常發(fā)生在大輪轂比的級中。那時，沿全部葉片高度方向幾乎同時出現(xiàn)失速現(xiàn)象，并且迅速擴(kuò)展成占圓周1/2-1/3的大失速區(qū)。失速區(qū)的數(shù)目一般只有1-2個。圖3-30突變失速級的特性曲線圖3-30中給出了突變失速級的特性曲線。那時級的特性曲線是不連續(xù)的。當(dāng)空氣流量降低到圖3-30中的A點以下時，首先開始出現(xiàn)局部失速，這時級的壓縮比開始下降。當(dāng)流量進(jìn)一步減小，在B點出現(xiàn)突變失速時，壓氣機(jī)的工作點就會從B點跳到C點，那時，級的壓縮比急劇地下降，使等速線間斷，并明顯地分為不連續(xù)的兩個區(qū)段。倘若進(jìn)一步減少流量，失速區(qū)將擴(kuò)大，級的壓縮比繼續(xù)下降。流量和壓縮比的脈動幅度也都會增高。如果這時開始增大流量，那么達(dá)到C點的流量后，失速區(qū)仍將相對地保持穩(wěn)定，旋轉(zhuǎn)失速并不消除，而是要到流量增加到D時，旋轉(zhuǎn)失速特性線上段的A點上去，重新恢復(fù)穩(wěn)定工作。由于在這種失速條件下沿全葉高方向幾乎同時出現(xiàn)強烈的氣流脈動，因此，葉片受到的激振力要比漸進(jìn)型大得多。所以突變失速是一種更加危險的不穩(wěn)定狀態(tài)。圖3-30突變失速級的特性曲線總的來說，當(dāng)壓氣機(jī)在低轉(zhuǎn)速區(qū)工作時，經(jīng)常會出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象。它最嚴(yán)重的后果是會使葉片損壞，從而有可能使整臺壓氣機(jī)破壞。通過以上分析可以看清：氣流脫離現(xiàn)象(失速)是壓氣機(jī)工作過程中有可能出現(xiàn)的一種特殊的內(nèi)部流動形態(tài)。只有當(dāng)空氣體積流量減少到一定程度后，氣流的正沖角就會加大到某個臨界值，以致在壓氣機(jī)葉柵中，迫使氣流產(chǎn)生強烈的旋轉(zhuǎn)失速流動。嚴(yán)格地講，失速的分類知識對單級壓氣機(jī)是合適的。在多級壓氣機(jī)中往往兩類失速現(xiàn)象共存。通常，在多級壓氣機(jī)中使用全臺失速的概念，其含義是指多級壓氣機(jī)的性能有類似于單級壓氣機(jī)中突變失速那樣的不連續(xù)特性。但是必須注意，假如在壓氣機(jī)通流部分中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)失速比較微弱，那么，壓氣機(jī)并不一定就會馬上進(jìn)入喘振工況。只有當(dāng)體積流量繼續(xù)減小，致使旋轉(zhuǎn)失速進(jìn)一步發(fā)展后，在整臺壓氣機(jī)中才能出現(xiàn)不穩(wěn)定的喘振現(xiàn)象。那時，壓氣機(jī)的流量和壓力就會發(fā)生大幅度的、低頻的周期性波動，并伴隨有風(fēng)嘯似的喘振聲，甚至有空氣從壓氣機(jī)倒流到大氣中去。在這種情況下壓氣機(jī)就不能正常工作。圖3-31中給出了壓氣機(jī)在喘振工況下所發(fā)生的壓力和速度的波動示例，可以說明問題。a)壓氣機(jī)的正常運行情況b)喘振工況p-壓力pp-平均壓力c-速度圖3-31壓氣機(jī)在喘振工況下壓力和速度的波動情況1-壓氣機(jī)1-壓氣機(jī)2-工作系統(tǒng)(容器)3-閥門圖3-32壓氣機(jī)的工作系統(tǒng)簡圖總之，在壓氣機(jī)中出現(xiàn)的喘振現(xiàn)象是一種比較復(fù)雜的流動過程，它的發(fā)生是以壓氣機(jī)通流部分中產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象為前提的，但也與壓氣機(jī)后面的工作系統(tǒng)有關(guān)。試驗表明：工作系統(tǒng)的體積越大，喘振時空氣流量和壓力的震蕩周期就越長，而且對于同一臺壓氣機(jī)來說，如果與它配合進(jìn)行工作的系統(tǒng)不同，那么，在整個系統(tǒng)中發(fā)生的喘振現(xiàn)象也就不一樣。喘振對壓氣機(jī)有極大的破壞性。出現(xiàn)喘振時，壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速和功率都不穩(wěn)定，整臺發(fā)動機(jī)都會出現(xiàn)強烈的振動，并伴有突發(fā)的、低沉的氣流轟鳴聲，有時會使發(fā)動機(jī)熄火停車。倘若喘振狀態(tài)下的工作時間過長，壓氣機(jī)和燃?xì)馔钙饺~片以及燃燒室的部件都有可能因振動和高溫而損壞，所以在燃?xì)廨啓C(jī)的工作過程中決不允許出現(xiàn)壓氣機(jī)的喘振工況。最后應(yīng)該指出：喘振和旋轉(zhuǎn)失速是兩種完全不同的氣流脈動現(xiàn)象。喘振時通過壓氣機(jī)的流量會出現(xiàn)較大幅度的脈動。而旋轉(zhuǎn)失速則是一種繞壓氣機(jī)軸旋轉(zhuǎn)的低流量區(qū)，那時通過壓氣機(jī)的平均流量是不變的。研究表明：當(dāng)壓氣機(jī)在低于設(shè)計轉(zhuǎn)速ny0的情況下工作時，在壓氣機(jī)的前幾級中將會出現(xiàn)較大的正沖角，而后幾級中卻會形成負(fù)沖角。因而當(dāng)空氣流量降低到某個極限時，在壓氣機(jī)中容易發(fā)生因前幾級出現(xiàn)旋轉(zhuǎn)失速而導(dǎo)致的喘振現(xiàn)象。反之，當(dāng)壓氣機(jī)的前幾級在高于設(shè)計轉(zhuǎn)速ny0情況工作知，壓氣機(jī)的后幾級中則會發(fā)生正沖角，那時喘振現(xiàn)象多半是由于發(fā)生在后幾級中的旋轉(zhuǎn)失速現(xiàn)象引起的。最后，對壓氣機(jī)的喘振現(xiàn)象可以歸納出以下幾點看法，以便加深認(rèn)識。級壓縮比越高的壓氣機(jī)、或者是總壓縮比越高和級數(shù)越多的壓氣機(jī)，就越容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。這是由于在這種壓氣機(jī)的葉柵中，氣流的擴(kuò)壓程度比較大，因而也就容易使氣流生產(chǎn)脫離(失速)現(xiàn)象。多級軸流式壓氣機(jī)的喘振邊界線不一定是一條平滑的曲線，而往往可能是一條折線。據(jù)分析認(rèn)為：其原因可能是由于在不同的轉(zhuǎn)速工況下，進(jìn)入喘振工況的級并不相同的緣故。在多級軸流式壓氣機(jī)中，因最后幾級氣流的旋轉(zhuǎn)失速而引起的喘振現(xiàn)象會更加危險，因為那時機(jī)組的負(fù)荷一定很高，而這些級的葉片又比較短，氣流的失速現(xiàn)象很可能在整個葉高范圍內(nèi)發(fā)生，再加上當(dāng)?shù)氐膲毫τ指撸瑝毫Φ牟▌颖容^厲害，因而氣流的大幅度脈動就會對機(jī)組產(chǎn)生非常嚴(yán)重的影響。進(jìn)排氣口的氣流流動不均勻的壓氣機(jī)就越容易發(fā)生喘振現(xiàn)象。防止在壓氣機(jī)中發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施概括來說，目前防止發(fā)生喘振現(xiàn)象的措施有五個方面，即(1)在計壓氣機(jī)時應(yīng)合理選擇各級之間流量系數(shù)Φ=ca/u的配合關(guān)系，力求擴(kuò)大壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍。很明顯，隨著流量系數(shù)值的減小，氣流的正沖角將增大，壓氣機(jī)級會逐漸趨近于喘振工況。當(dāng)達(dá)到某個極限值φ1時，在壓氣機(jī)的級中就會產(chǎn)生強烈的氣流脫離現(xiàn)象，以致進(jìn)入喘振區(qū)。由于在低速工況下，壓氣機(jī)的前幾級最容易發(fā)生喘振，因而在設(shè)計那種需要經(jīng)常在低于設(shè)計轉(zhuǎn)速工況下運行的壓氣機(jī)時，就應(yīng)該把壓氣機(jī)前幾級的流量系數(shù)選得大些，也就是說，這些級的外加功量應(yīng)該取得小些，這樣就能保證壓氣機(jī)前幾級不容易進(jìn)入喘振工況。反之，在設(shè)計轉(zhuǎn)速恒定不變的壓氣機(jī)，或者運轉(zhuǎn)速度允許比設(shè)計轉(zhuǎn)速稍微高一些的壓氣機(jī)時，人們就應(yīng)該把這類壓氣機(jī)的后幾級流量系數(shù)選得大些，以擴(kuò)大后面幾級葉柵的穩(wěn)定工作范圍。(2)在軸流式壓氣機(jī)的第一級，或者前面若干級中，裝設(shè)可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的防喘措施。為什么這種措施能夠起到防喘振的作用呢？這個問題很容易從圖3-33中獲得解釋。a)導(dǎo)葉安裝角γp恒定不動的情況b)入口導(dǎo)葉可旋轉(zhuǎn)的情況圖3-33壓氣機(jī)入口導(dǎo)葉恒定不動和可以旋轉(zhuǎn)時，氣流速度三角形的變化情況圖3-33a中表示出了：當(dāng)壓氣機(jī)采用固定導(dǎo)葉時，在壓氣機(jī)第一級動葉前，由于空氣流量的改變而引起了氣流速度三角形的變化關(guān)系。那時，氣流流進(jìn)動葉時的絕對速度：c1、c1′、c1″的方向?qū)嶋H上是不變的。因此，當(dāng)動葉的圓周速度u恒定不變時，或者是當(dāng)氣流的軸向速度c2與圓周速度u不能按照同一個比例關(guān)系進(jìn)行變化時，那么，氣流流進(jìn)動葉時的沖角i就要發(fā)生變化。圖3-33a中的①表示出了：在設(shè)計工況下，氣流進(jìn)入動葉時的流動情況，那時，進(jìn)氣沖角i=0；②表示出了：空氣流量大于設(shè)計值時，或者是氣流軸向速度的增長率大于圓周速度增長率時(反之，當(dāng)軸向速度的減小率小于圓周速度的減小率時)氣流的流動情況，那時將產(chǎn)生負(fù)沖角(i<0)；③則表示出了：空氣流量小于設(shè)計值時，或者是氣流軸向速度的增長率小于圓周速度的增長率時(反之，當(dāng)軸向速度的減小率大于圓周速度的減小率時)氣流的流動狀況——這種情況正是燃?xì)廨啓C(jī)啟動時，在壓氣機(jī)中經(jīng)常遇到的狀況，那時，將產(chǎn)生正沖角(i>0)。由此可見，在低轉(zhuǎn)速情況下，壓氣機(jī)的前幾級是很容易進(jìn)入喘振工況的。從圖3-33b中可以清楚地看出壓氣機(jī)入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的作用。當(dāng)流進(jìn)壓氣機(jī)的空氣流量發(fā)生變化時，我們可以關(guān)小或開大可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角γp，使氣流絕對速度：c1、c1′和c1″的方向發(fā)生變化，這樣就能保證氣流進(jìn)入動葉時的相對速度：w1、w1′、w1″的方向恒定不變。由此可見，在變工況條件下，當(dāng)壓氣機(jī)中出現(xiàn)了軸向速度與圓周速度的配合關(guān)系如圖3-33a中③那樣的情況時，我們只要把壓氣機(jī)導(dǎo)向葉片的安裝角γp關(guān)小，就能減小或消除氣流進(jìn)入動葉時的正沖角，從而達(dá)到防喘的目的。由于在低轉(zhuǎn)速工況下，壓氣機(jī)的前幾級最容易進(jìn)入喘振工況，因而通?？偸前褖簹鈾C(jī)的第一級入口導(dǎo)葉，設(shè)計成為可以旋轉(zhuǎn)的。圖3-34中給出了在某臺20MW的燃?xì)廨啓C(jī)上采用的壓氣機(jī)第一級入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的示意圖。這時，在每一個可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的頂部都安裝了一個小齒輪，旋轉(zhuǎn)這些小齒輪就可以改變?nèi)肟趯?dǎo)葉的安裝角。這些小齒輪的轉(zhuǎn)動則是依靠兩個半圓形的齒條來帶動的。而齒條的動作卻由專門設(shè)計的油動機(jī)來操縱。在這臺燃?xì)廨啓C(jī)中，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到額定轉(zhuǎn)速n0的95%之前，第一級入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角將始終維持為γp=44°。但是，當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到95%n0時，帶動齒條動作的油動機(jī)，在液壓油的作用下，通過活塞和連桿的動作，可以使兩個半圓形的齒條旋轉(zhuǎn)一定角度。這樣，就可以把每個可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角γp，迅速地開到γp=80°的位置上去。此后，當(dāng)機(jī)組進(jìn)入正常運行狀態(tài)后，壓氣機(jī)第一級入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角將始終維持在γp=80°的位置上工作。只是當(dāng)機(jī)組發(fā)出停機(jī)信號，并使轉(zhuǎn)速下降到87.5%n0時，才能再次通過油動機(jī)去推動半圓形齒條作反向旋轉(zhuǎn)運動，使壓氣機(jī)第一級入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的安裝角重新關(guān)小到γp=44°的位置上去。1-齒條2-齒輪圖3-34某臺燃?xì)廨啓C(jī)上采用的入口可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的示意圖圖3-35在轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下，導(dǎo)葉的安裝角改變時，壓圖3-35在轉(zhuǎn)速恒定不變的情況下，導(dǎo)葉的安裝角改變時，壓氣機(jī)特性曲線的變化關(guān)系顯然，這個措施的效應(yīng)可以在壓氣機(jī)的特性曲線上得到反映，如圖3-35所示。從圖中可以看出：當(dāng)導(dǎo)向葉片的安裝角減小時，壓氣機(jī)的特性曲線就會向左上方移動。這正意味著壓氣機(jī)的喘振邊界線將朝著流量減小的方向變動，這對于擴(kuò)大壓氣機(jī)的穩(wěn)定工況范圍是很有利的。還應(yīng)該指出：在燃?xì)廨啓C(jī)起動時，關(guān)小壓氣機(jī)入口導(dǎo)葉安裝角的措施，對于減小機(jī)組的起動功率也是有好處的，這是由于在這種情況下，流進(jìn)壓氣機(jī)的空氣流量將會大大減少的緣故。在壓氣機(jī)通流部分的某一個或若干個截面上，安裝防喘放氣閥的措施。鑒于機(jī)組在起動工況和低轉(zhuǎn)速工況下，流經(jīng)壓氣機(jī)前幾級的空氣流量過少，以致會發(fā)生較大的正沖角，而使壓氣機(jī)進(jìn)入喘振工況，于是人們就設(shè)想出在容易進(jìn)入喘振工況的某些級的后面，開啟一個或幾個旁通放氣閥，迫使大量空氣流過放氣閥之前的那些級，那么就有可能避免在這些級中產(chǎn)生過大的正沖角，從而達(dá)到防喘的目的。圖3-36中給出了在一臺多級軸流式壓氣機(jī)上裝設(shè)防喘放氣閥的示意圖。圖3-36多級軸流式壓氣機(jī)上的防喘放氣閥當(dāng)然，選擇防喘放氣閥的安裝位置甚為重要。實踐表明：把防喘放氣閥安裝在壓氣機(jī)的最前幾級，并不能獲得很好的效果。假如把它們安裝在壓氣機(jī)的最后幾級，甚至于是安裝在壓氣機(jī)后的排氣管道上，對于擴(kuò)大壓氣機(jī)的穩(wěn)定工作范圍雖有好處，但是由于放氣壓力很高，由旁通放氣閥排出的空氣所帶走的能量損失就很大。因此，人們總是愿意把防喘放氣閥分布在壓氣機(jī)通流部分的若干截面上。這樣，既能改善那些流動情況最為惡劣的壓氣機(jī)級的工作條件，又能使放氣能量不至于太大。在PG5331燃?xì)廨啓C(jī)上，為了防止機(jī)組在起動過程中進(jìn)入喘振工況，除了采取可轉(zhuǎn)導(dǎo)葉的措施外，還在壓氣機(jī)第10級后面的抽氣管路上，安裝了兩個防喘放氣閥。從機(jī)組的起動瞬間開始，一直到機(jī)組轉(zhuǎn)速升高到95%n0之前，這兩個防喘放氣閥將始終開啟著。只是當(dāng)機(jī)組轉(zhuǎn)速超過95%n0以后，這兩個閥門才被關(guān)閉。很明顯，防喘放氣閥打開時，燃?xì)廨啓C(jī)的運行線將遠(yuǎn)離壓氣機(jī)的喘振邊界線。圖3-37選擇機(jī)組運行點時對防喘安全裕量的考慮圖3-37選擇機(jī)組運行點時對防喘安全裕量的考慮實踐表明；對于特性曲線已經(jīng)設(shè)計確定了的壓氣機(jī)來說，假如能使機(jī)組在滿負(fù)荷工況下的運行點(參見圖3-37)，離壓氣機(jī)的喘振邊界線有一定的安全裕量，即那么，機(jī)組在滿負(fù)荷工況時，就不會發(fā)生喘振現(xiàn)象，在設(shè)計和運行機(jī)組時，必須考慮這個原則。1-低壓壓氣機(jī)1-低壓壓氣機(jī)2-高壓壓氣機(jī)3-燃燒室4-高壓透平5-負(fù)荷6-低壓透平圖3-38雙軸(轉(zhuǎn)子)燃?xì)廨啓C(jī)方案圖3-38中給出了這種方案的示意圖。在這種方案中高壓壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速是恒定不變的，而低壓壓氣機(jī)的轉(zhuǎn)速將隨負(fù)荷的降低而下降。如前所述：一臺多級軸流式壓氣機(jī)，當(dāng)其轉(zhuǎn)速低于設(shè)計值時，在壓氣機(jī)的前幾級中將會產(chǎn)生較大的正沖角，因而容易進(jìn)入喘振工況。那時，整臺壓氣機(jī)中氣流的沖角偏離設(shè)計值的情況如圖3-39a所示。a)單軸(轉(zhuǎn)子)壓氣機(jī)內(nèi)各級間沖角的變化關(guān)系b)雙軸(轉(zhuǎn)子)壓氣機(jī)內(nèi)各級沖角的變化關(guān)系圖3-39