Abstract
The easiest way to see the phenomena of compressor surge is to show the static and dynamic operation characteristic on the map. Its operation zone will be restricted by the surge limit and, static and transient process must have some margin for it. Effect of rotor moment of inertia, air/gas volumes and heat transfer are factors to cause the transition from the static line. In case a large volume such as heat exchanger exists in the system it will exert a substantial influence to dynamic characteristics. In the present paper, influence of air volume bled from the compressor exit on transient process is investigated with an example of an auxiliary power unit micro-turbine engine. Turbine mass, pressure ratio, rotation speed, power and moment are calculated based on mass and work conservation. Result from the present study can give guidance to design the control system. A computer program is developed to calculate the dynamic process using the MathCAD commercial software.
압축기의 써지 현상을 관찰하는 가장 쉬운 방법의 하나로는 부분품의 성능특성도상에 정적 그리고 동적 운용 특성을 나타내는 것이 될 수 있다. 이 경우 엔진의 작동범위가 써지 범위에 의하여 제한될 것이고 따라서 엔진은 엔진의 정적 또는 과도 성능의 전 과정에 걸쳐 일정한 써지 한계를 갖도록 요구되고 있다. 로터의 극관성 모멘트, 닥트 내 공기/가스의 용적 그리고 열전달 효과 등은 엔진의 작동이 정적 특성으로부터 일탈하게 되는 주요 요소들이다. 시스템 내에서 열교환기가 존재하는 경우처럼 큰 용적의 경우 그것은 동적 작동 특성에 상당한 영향을 주게 될 것인데 본 논문에서는 보조동력기관으로 사용되는 마이크로터빈의 예를 들어 엔진의 과도성능 특성에 압축기의 출구에서 추출되는 냉각공기가 미치는 영향을 조사코자 하였다. 질량 및 일 그리고 회전수 일치 법칙에 근거하여 터빈을 흐르는 가스 유량, 압력비, 회전 속도, 동력 그리고 모멘트가 계산되었다. 본 연구의 결과는 제어시스템 설계를 위한 기초 자료로 활용될 수 있을 것이다. 이러한 과도 성능을 계산하기 위한 프로그램을 개발을 위해서 상업용 MathCAD 소프트웨어를 사용하였다.