§ 2.19. ПОМПАЖ В ЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАГНЕТАТЕЛЯХ

В системах, состоящих из центробежных или осевых машин, трубопроводов и емкостей, могут возникать изменения режимов, обусловливаемые различными причинами: регулярными или спорадическими срывами вихрей с кромок лопастей, резким изменением расхода потребителями и т.

Однако при определенном сочетании форм характеристик машины и сети снятие возбуждений не приводит к устойчивости, и в системе остаются самопроизвольные, без видимых внешних причин, колебания подачи, напора и мощности машины; это автоколебания, или помпаж.

Рис. 2.59. Схема системы, состоящей из вентилятора

с подключенной к нему сетью:

l— длина трубопровода; Ω — площадь его поперечного сечения

Автоколебания проявляются в разных системах с различной интенсивностью: от едва заметных изменений подачи, давления и мощности до значительных резких их изменений, опасных для машин и трубопроводов.

Возникновение помпажа в современных сложных высокоскоростных системах представляет большую опасность; известны случаи разрушения машин и трубопроводов вследствие интенсивных автоколебаний.

Теория автоколебания и эксперимент в этой области - сложны [7]; приведем лишь необходимые основные положения.

Рассмотрим систему (рис. 2.59), состоящую из вентилятора 2, всасывающего 1и нагнетательного 3трубопроводов. Нагнетательный трубопровод связан с воздушным объемом 4,на выходе из которого находится переменное сопротивление в виде дросселя 5.Рабочие свойства вентилятора представляются характеристикой р_κ = f (Q_κ),

связывающей полное давление р_к в напорном трубопроводе непосредственно за вентилятором с объемным расходом воздуха Q_kв том же сечении (кривая 1на рис. 2.60).

Характеристику 2дросселя представим зависимостью р_б= φ(Q_κ), где р_б — избыточное давление перед дросселем; Q_r- объемный расход через дроссель. При последовательном прикрытии дросселя его сопротивление возрастет и характеристики 3-6 расположатся выше. Рассмотрим характеристику 2. Равновесный, не изменяющийся по времени режим работы вентилятора определяется точкой 0пересечения характеристик вентилятора и сети. Этот режим статически устойчив (аналогично нижнему положению маятника). Действительно, увеличим подачу на DQ; при этом давление, развиваемое вентилятором, уменьшается, а сопротивление дросселя возрастает. Это вызовет торможение потока, уменьшение подачи и возвращение режима в точку 0. Аналогично точкам пересечения A₁, A₃,B₂,C₁,Dхарактеристик соответствуют статически устойчивые режимы. В этих точках тангенс kугла наклона касательной к характеристике дросселя больше тангенса F^zугла наклона касательной к характеристике вентилятора, что является признаком статической устойчивости системы. В точке A₂режим статически неустойчив (аналогично верхнему положению маятника). Здесь k 0.Отсюда условие устойчивости

При этом условии в системе происходит рассеяние энергии, свободные колебания будут с течением времени затухать и помпаж невозможен. Если же b