سرج و استال در توربو کمپرسور گازی
سرج و استال
سرج و استال ، جلوگیری از آن ها و حفظ مشخصه های پایداری در سیستم هوای فشرده یکی از موضوعات اصلی در طراحی توربین گاز محسوب می شود هنگامی که در یک سیستم فشرده سازی پایداری در دسترس نباشد ناپایداری ایرودینامیکی در کمپرسور به صورت دو پدیده استال و سرج قابل شناسایی است.
استال (Stall) در توربو کمپرسور گازی :
اگر زاویه حمله پره ( زاویه ورود هوا به پره با امتداد خط مغز پره ) از حد معینی تجاوز کند لایه مرزی از روی پره جدا شده و پدیده جدایی اتفاق می افتد. به این جدایی پدیده استال میگویند.
هنگامی که در یک کمپرسور استال اتفاق می افتد جریان هوا بر روی پره های کمپرسور جدا می شود و توانایی کمپرسور در افزایش فشار و تولید دبی هوا شدیدا کاهش می یابد از جمله عوامل اصلی در ایجاد پدیده استال در پره های کمپرسور می توان به تغییر زوایه حمله هوا از روی پره اشاره کرد تغییرات سرعت هوای عبوری از سطح پره و همچنین خود زاویه نصب پره از جمله عوامل موثر در ایجاد تغییرات زاویه حمله هوای پره کمپرسور محسوب می شود.
در پدیده استال میزان نیروهای لیفت پره کم می شود و علاوه بر آن دبی عبوری از بین پره ها کاهش می یابد. پس از اینکه سطح عبوری هوا کاهش یافت ، دبی جرمی عبوری از بین پره ها و در نتیجه کمپرسور کم می شود. اگر در یک پره در یک ردیف پره های کمپرسور پدیده استال رخ دهد ، دبی اضافی متوجه پره دیگر میشود و در نتیجه در آنجا نیز این پدیده استال رخ میدهد و الی آخر .
در این شرایط اصطلاحا پدیده استال شروع به دوران میکند . این پدیده همراه با سر و صدا و ارتعاش زیاد در کمپرسور خواهد بود ، در نتیجه صدمه و خرابی کمپرسور را در پی خواهد داشت.
روش های جلوگیری از استال
راه کارهای زیر برای جلوگیری از پدیده استال در کمپرسور پیشنهاد می شود :
- استفاده از استاتورهای گام متغیر (برای کنترل زوایای جریان)
- استفاده از بلید ولوهای کمپرسور
- بررسی پیوسته وضعیت کیسینگ (پوسته)
- کنترل کلیرنس نوک پره ها
سرج (Surge) در توربو کمپرسور گازی :
زمانی که تمام جریان هوای عبوری از روی پره کمپرسور جدا شود و جدایی کامل گردد در این حالت اصطلاحا کمپرسور خفه کرده است، به این پدیده سرژ می گویند.
در این شرایط دبی کمپرسور بسیار ناچیز می گردد . این پدیده توام با ارتعاش شدید کمپرسور بوده که در زمان کوتاهی سبب خرابی کمپرسور می شود. در بیشتر مواقع در ارتعاش زیاد ، پره های متحرک به پوسته کمپرسور برخورد کرده و می شکنند.
زمان تبدیل استال به سرژ کوتاه است.
نقش سیستم احتراق توربین گازی در پدیده سرج و استال
روشن شدن مشعل در محفظه احتراق می تواند به عنوان یک محدود کننده جریان قرار گیرد و علاوه بر این زمانی که توربین در حالت استارت در دورهای پایین قرار دارد کمپرسور توانایی کامل برای تراکم هوا را ندارد و زمان ورود سوخت اصلی به محفظه احتراق در صورت تنظیم نبودن میزان سوخت و نسبت هوا و همچنین در صورت اضافه بودن سوخت ورودی هنگام روشن شدن نیاز به هوای بیشتری دارد.
بنابراین در خروجی کمپرسور فشار هوا و جریان پیوسته آن اختلال بوجود آمده و متعاقب آن کمپرسور توانائی فشرده کردن و یکنواخت کردن جریان را نداشته و دچار پدیده نامطلوب استال خواهد شد .
محفظه احتراق آزاد شدن انرژی شیمیائی و در نتیجه افزایش یافتن آنتالپی های هوای احتراق را سهولت می بخشد. سرانجام، توربین انرژی جنبشی و آنتالپی را از گازهای محترق شده بازیابی کرده و قدرتی بیشتر از آنچه مورد نیاز کمپرسور می باشد، تولید میکند.
هرگونه اختلال در سیستم کنترل سوخت توربین که باعث سوخت بیش از اندازه به درون محفظه احتراق گردد می تواند منجر به وقوع پدیده سرج گردد.
با در نظر گرفتن تمایل طراحان برای دستیابی به کمپرسورهایی با نسبت فشار و راندمان بالا، شناخت و دانش بیشتر درباره ناپایداری ها و عواملی که سبب محدودیت نسبت فشار و راندمان می شود، امری ضروری به نظر می رسد.
برای افزایش دانش خود در مورد توربین گاز به فروشگاه مراجعه کنید.
