Átfogó ismereteket nyújt az axiális áramlású kompresszorok szerkezetéről, működési elvéről, előnyeiről és hátrányairól
Axiális kompresszorok ismerete
Az axiális áramlású kompresszorok és a centrifugális kompresszorok egyaránt a sebesség típusú kompresszorokhoz tartoznak, és mindkettőt turbinás kompresszornak nevezik;A sebesség típusú kompresszorok jelentése azt jelenti, hogy működési elveik a lapátokon alapulnak, hogy a gázon dolgozzanak, és először a gáz áramlását hozza létre. Az áramlási sebesség nagymértékben megnő, mielőtt a kinetikus energiát nyomási energiává alakítaná.A centrifugális kompresszorhoz képest, mivel a kompresszorban a gáz áramlása nem radiális, hanem axiális irányban halad, az axiális áramlású kompresszor legnagyobb tulajdonsága, hogy az egységnyi területre eső gázáramlási kapacitás nagy, és azonos. A feldolgozási gázmennyiség előfeltétele mellett a radiális méret kicsi, különösen alkalmas nagy áramlást igénylő alkalmakra.Ezen túlmenően az axiális áramlású kompresszor előnye az egyszerű felépítés, a kényelmes kezelés és karbantartás.Azonban nyilvánvalóan alulmúlja a centrifugális kompresszorokat az összetett lapátprofil, a magas gyártási eljárási követelmények, a szűk stabil munkaterület és az állandó fordulatszám melletti kis áramlási beállítási tartomány tekintetében.
A következő ábra az AV sorozatú axiális áramlási kompresszor felépítésének vázlatos diagramja:
1. Alváz
Az axiális áramlású kompresszor háza vízszintesen osztható, öntöttvasból (acélból) készül.Jellemzői a jó merevség, nincs deformáció, zajelnyelés és rezgéscsökkentés.Húzza meg csavarokkal, hogy a felső és az alsó felet egy nagyon merev egésszé kösse össze.
A ház négy ponton támaszkodik az alapra, a négy támasztópont pedig az alsó ház mindkét oldalán, közel a középső hasított felülethez van beállítva, így az egység támasztéka jó stabilitást biztosít.A négy támasztópont közül kettő fix pont, a másik kettő pedig csúszópont.A burkolat alsó része két, axiális irányú vezetőkulccsal is rendelkezik, amelyek az egység hőtágulására szolgálnak működés közben.
Nagy egységeknél a csúszó támasztópont lengőtartóval van megtámasztva, a hőtágulás kicsinyítésére és az egység középmagasságának változásának csökkentésére speciális anyagokat használnak.Ezenkívül egy közbenső támaszték van beállítva, hogy növelje az egység merevségét.
2. Statikus lapátcsapágyhenger
Az állólapátos csapágyhenger a kompresszor állítható, álló lapátjainak tartóhengere.Vízszintes osztásnak készült.A geometriai méretet az aerodinamikai kialakítás határozza meg, amely a kompresszor szerkezeti kialakításának alapvető tartalma.A bemeneti gyűrű illeszkedik az álló lapátcsapágyas henger szívóvégéhez, a diffúzor pedig a kipufogóvéghez.Ezek rendre össze vannak kötve a házzal és a tömítőhüvellyel, hogy kialakítsák a szívóvég összefolyó járatát és a kipufogóvég tágulási járatát.Egy csatorna és a forgórész és a lapátcsapágyhenger által alkotott csatorna egyesítve az axiális áramlású kompresszor teljes légáramlási csatornáját alkotja.
Az álló lapátcsapágyas henger hengerteste gömbgrafitos vasból van öntve és precíziós megmunkálású.A két vége rendre a burkolaton van megtámasztva, a kipufogóoldalhoz közeli vége egy csúszó támaszték, a levegőbemeneti oldalhoz közeli vége pedig egy rögzített támaszték.
Különböző szinteken forgatható vezetőlapátok és automatikus lapátcsapágyak, hajtókarok, csúszkák stb. találhatók minden egyes vezetőlapáthoz a lapátcsapágy-hengeren.A helyhez kötött lapcsapágy jó önkenő hatású gömb alakú tintacsapágy, élettartama több mint 25 év, ami biztonságos és megbízható.A lapátszáron szilikon tömítőgyűrű található, amely megakadályozza a gázszivárgást és a por bejutását.A csapágyhenger kipufogóvégének külső körén és a ház támasztékán kitöltő tömítőcsíkok vannak a szivárgás megakadályozása érdekében.
3. Beállító henger és lapát állító mechanizmus
Az állítóhenger acéllemezekkel van hegesztve, vízszintesen osztva, a középső hasított felület csavarokkal van összekötve, amely nagy merevséggel rendelkezik.A burkolaton belül négy ponton van megtámasztva, a négy tartócsapágy pedig nem kenhető „Du” fémből készült.Az egyik oldalon lévő két pont félig zárt, lehetővé téve a tengelyirányú mozgást;a másik oldalon lévő két pont kidolgozott A típus axiális és radiális hőtágulást tesz lehetővé, az állítóhenger belsejében különböző fokozatú lapátok vezetőgyűrűi vannak beépítve.
Az állórészlapát-beállító mechanizmus egy szervomotorból, egy csatlakozólemezből, egy állítóhengerből és egy lapáttámasztó hengerből áll.Feladata az állórész lapátok szögének beállítása a kompresszor minden szintjén, hogy megfeleljen a változó munkakörülményeknek.A kompresszor mindkét oldalára két szervomotor van felszerelve, amelyek a csatlakozólapon keresztül csatlakoznak a beállító hengerhez.A szervomotor, az erőműolaj állomás, az olajvezeték és az automatikus vezérlőműszerkészlet egy hidraulikus szervo mechanizmust alkot a lapát szögének beállításához.Amikor a 130 bar-os nagynyomású olaj az erőműolajállomásról hat, a szervomotor dugattyúja mozgásba lendül, és a csatlakozólemez a beállító hengert szinkron tengelyirányú mozgásra hajtja, a csúszka pedig az állórész lapátját forgatja. a hajtókaron keresztül, hogy elérjük az állórész lapátjának szögének beállítását.Az aerodinamikai tervezési követelményekből látható, hogy a kompresszor egyes fokozatainak lapátszögének beállítási mértéke eltérő, és általában a beállítás mértéke az első fokozattól az utolsó fokozatig egymás után csökken, ami a hossz kiválasztásával valósítható meg. a hajtókar, azaz az első fokozattól az utolsó fokozatig növekvő hosszban.
A beállító hengert „középső hengernek” is nevezik, mert a ház és a pengecsapágyhenger között helyezkedik el, míg a házat és a pengecsapágyhengert „külső hengernek”, illetve „belső hengernek” nevezik.Ez a háromrétegű hengeres szerkezet nagymértékben csökkenti az egység hőtágulásból eredő deformációját és feszültségkoncentrációját, ugyanakkor meggátolja a beállító mechanizmust a portól és a külső tényezők okozta mechanikai sérülésektől.
4. rotor és lapátok
A forgórész a főtengelyből, minden szinten mozgó lapátból, távtartó blokkokból, pengereteszelő csoportokból, méhlapátokból stb. áll. A rotor azonos belső átmérőjű szerkezettel rendelkezik, ami kényelmesen megmunkálható.
Az orsó erősen ötvözött acélból van kovácsolva.A főtengely anyagának kémiai összetételét szigorúan ellenőrizni és elemezni kell, a teljesítményindexet pedig a tesztblokk ellenőrzi.Nagyoló megmunkálás után melegfutási teszt szükséges a termikus stabilitás ellenőrzésére és a maradék feszültség egy részének kiküszöbölésére.A fenti mutatók minősítése után simító megmunkálásba helyezhető.A kidolgozás befejezése után színezés vagy mágneses részecske vizsgálat szükséges a csapoknál mindkét végén, repedések nem megengedettek.
A mozgó pengék és a helyhez kötött pengék rozsdamentes acél kovácslapokból készülnek, az alapanyagok kémiai összetételét, mechanikai tulajdonságait, nemfémes salakzárványait és repedéseit ellenőrizni kell.A penge polírozása után nedves homokfúvást hajtanak végre a felület fáradtságállóságának növelése érdekében.Az alakítólapátnak meg kell mérnie a frekvenciát, és szükség esetén meg kell javítania a frekvenciát.
Az egyes fokozatok mozgó pengéi a kerületi irányban forgó függőleges, fa alakú penge gyökérhornyába vannak beépítve, és a távtartó blokkokkal a két penge, a reteszelő távtartó blokkokkal pedig a két mozgó penge pozicionálására és reteszelésére szolgálnak. minden szakasz végén telepítve.szoros.
A kerék mindkét végén két kiegyensúlyozó tárcsa van megmunkálva, a súlyok két síkban történő kiegyensúlyozása egyszerű.A kiegyensúlyozó lemez és a tömítőhüvely kiegyensúlyozó dugattyút alkot, amely a kiegyensúlyozó csövön keresztül működik, hogy kiegyensúlyozza a pneumatika által generált axiális erő egy részét, csökkentse a nyomócsapágy terhelését, és biztonságosabb környezetet biztosítson a csapágynak.
5. Mirigy
A kompresszor szívóoldalán, illetve kipufogóoldalán tengelyvégi tömítőhüvelyek találhatók, a rotor megfelelő részeibe ágyazott tömítőlemezek pedig labirintustömítést képeznek, hogy megakadályozzák a gázszivárgást és a belső szivárgást.A beszerelés és karbantartás megkönnyítése érdekében a tömítőhüvely külső körén lévő beállítóblokkon keresztül kell beállítani.
6. Csapágydoboz
A radiális csapágyak és a nyomócsapágyak a csapágydobozban vannak elrendezve, és a csapágyak kenéséhez szükséges olajat a csapágydobozból összegyűjtik és visszavezetik az olajtartályba.Általában a doboz alja egy vezetőeszközzel van felszerelve (ha be van építve), amely együttműködik az alappal, hogy az egységet középpontba állítsa és axiális irányban termikusan kitáguljon.Az osztott csapágyházhoz három vezetőkulcs van beszerelve az oldal aljára, hogy megkönnyítse a ház hőtágulását.A burkolat egyik oldalán egy axiális vezetőkulcs is található, hogy illeszkedjen a házhoz.A csapágydoboz felügyeleti eszközökkel van felszerelve, mint például a csapágyhőmérséklet mérése, a rotor rezgésének mérése és a tengely elmozdulásának mérése.
7. csapágy
A forgórész axiális tolóerejének nagy részét a kiegyensúlyozó lemez viseli, a fennmaradó, körülbelül 20-40 kN axiális tolóerőt pedig a tolócsapágy viseli.A nyomólapok automatikusan beállíthatók a terhelés méretének megfelelően, így biztosítva, hogy a terhelés egyenletesen oszlik el az egyes betéteken.A nyomóbetétek szénacél öntött Babbitt ötvözetből készülnek.
Kétféle radiális csapágy létezik.A nagy teljesítményű és alacsony fordulatszámú kompresszorok elliptikus csapágyakat használnak, a kis teljesítményű és nagy sebességű kompresszorok pedig billenő csapágyakat használnak.
A nagyméretű egységek általában nagynyomású emelőberendezésekkel vannak felszerelve az indítás megkönnyítése érdekében.A nagynyomású szivattyú rövid időn belül 80 MPa nagy nyomást generál, a radiális csapágy alá pedig egy nagynyomású olajmedencét szerelnek fel a forgórész megemelésére és az indítási ellenállás csökkentésére.Indítás után az olajnyomás 5-15 MPa-ra csökken.
Az axiális áramlású kompresszor a tervezési feltételek mellett működik.Amikor az üzemi feltételek megváltoznak, a működési pontja elhagyja a tervezési pontot és belép a nem tervezett üzemi állapot területére.Ekkor a tényleges légáramlási helyzet eltér a tervezett üzemi állapottól., és bizonyos körülmények között instabil áramlási állapot lép fel.Jelenlegi szempontból több tipikus instabil munkakörülmény van: a forgó istálló üzemállapota, a túlfeszültség-üzemi állapot és a blokkoló munkakörülmények, és ez a három munkakörülmény az aerodinamikai instabil munkakörülmények közé tartozik.
Ha az axiális áramlású kompresszor ilyen instabil munkakörülmények között működik, nemcsak a munkateljesítmény romlik jelentősen, hanem időnként erős rezgések is fellépnek, így a gép nem tud normálisan működni, sőt súlyos káros balesetek is előfordulhatnak.
1. Az axiális áramlású kompresszor forgó leállása
Az álló lapát minimális szöge és az axiális áramlási kompresszor jelleggörbéjének minimális működési szögvonala közötti területet forgó leállási területnek nevezzük, és a forgó leállást két típusra osztják: progresszív leállásra és hirtelen leállásra.Ha a levegő mennyisége kisebb, mint az axiális áramlású főventilátor forgási elakadási vonalának határértéke, a lapát hátulján lévő légáramlás megszakad, és a gép belsejében lévő légáramlás pulzáló áramlást fog létrehozni, ami a lapát elmozdulását okozza. váltakozó stresszt generálnak, és fáradtsági károkat okoznak.
Az elakadás megelőzése érdekében a kezelőnek ismernie kell a motor jelleggörbéjét, és az indítási folyamat során gyorsan át kell haladnia az elakadási zónán.A működési folyamat során a minimális állórész lapátszöge nem lehet kisebb, mint a gyártó előírásai szerint megadott érték.
2. Axiális kompresszor túlfeszültség
Ha a kompresszor egy bizonyos térfogatú csőhálózattal együtt működik, amikor a kompresszor nagy kompressziós aránnyal és alacsony áramlási sebességgel működik, ha a kompresszor áramlási sebessége kisebb egy bizonyos értéknél, a lapátok visszaívelt légáramlása csökken. komolyan el kell választani, amíg az átjáró el nem záródik, és a légáramlás erősen pulzálni fog.És képezzen rezgést a kilépő csőhálózat légkapacitásával és légellenállásával.Ekkor a hálózati rendszer légáramlási paraméterei összességében nagymértékben ingadoznak, vagyis a levegő mennyisége és nyomása periodikusan változik az idő és az amplitúdó függvényében;a kompresszor teljesítménye és hangja egyaránt időszakosan változik..A fent említett változások nagyon súlyosak, emiatt a törzs erősen rezeg, és még a gép sem tudja fenntartani a normál működést.Ezt a jelenséget túlfeszültségnek nevezik.
Mivel a túlfeszültség a teljes gép- és hálózati rendszerben előforduló jelenség, nem csak a kompresszor belső áramlási jellemzőivel függ össze, hanem függ a csőhálózat jellemzőitől is, amplitúdóját és frekvenciáját a térfogat dominálja. a csőhálózatról.
A túlfeszültség következményei gyakran súlyosak.Ez váltakozó feszültséget és törést okoz a kompresszor forgórészén és az állórész alkatrészein, ami a fokozatok közötti nyomás abnormalitása erős vibrációt okoz, ami a tömítések és a nyomócsapágyak károsodását, valamint a forgórész és az állórész ütközését okozza., súlyos baleseteket okozva.Különösen a nagynyomású axiális áramlású kompresszorok esetében a túlfeszültség rövid időn belül tönkreteheti a gépet, így a kompresszor nem működhet túlfeszültség alatt.
A fenti előzetes elemzésből ismert, hogy a túlfeszültséget elsősorban a kompresszorlapát-kaszkád aerodinamikai és geometriai paramétereinek változtatható munkakörülmények között bekövetkező el nem állítása okozta forgási leállás okozza.De nem minden forgó leállás vezet feltétlenül túlfeszültséghez, ez utóbbi a csőhálózati rendszerrel is összefügg, így a túlfeszültség-jelenség kialakulása két tényezőt foglal magában: belsőleg az axiális áramlási kompresszortól függ Bizonyos körülmények között hirtelen hirtelen leállás lép fel. ;külsőleg a csőhálózat kapacitásához és jellemző vonalához kapcsolódik.Az előbbi belső ok, míg az utóbbi külső állapot.A belső ok csak külső feltételek együttműködésével segíti elő a túlfeszültséget.
3. Az axiális kompresszor eltömődése
A kompresszor lapáttorka-területe rögzített.Az áramlási sebesség növekedésével a légáramlás axiális sebességének növekedése miatt a légáramlás relatív sebessége nő, és a negatív támadási szög (a támadási szög a légáramlás iránya és a beépítési szög közötti szög a penge bemenete) is növekszik.Ekkor az átlagos légáramlás a kaszkádbemenet legkisebb szakaszán eléri a hangsebességet, így a kompresszoron áthaladó áramlás eléri a kritikus értéket, és nem fog tovább növekedni.Ezt a jelenséget blokkolásnak nevezik.Az elsődleges lapátok ilyen blokkolása határozza meg a kompresszor maximális áramlását.A kipufogógáz nyomásának csökkenésekor a kompresszorban lévő gáz növeli az áramlási sebességet a tágulási térfogat növekedése miatt, és akkor is elzáródás lép fel, amikor a légáramlás a végső kaszkádban eléri a hangsebességet.Mivel a végső lapát légáramlása blokkolva van, a légnyomás a végső lapát előtt megnő, és a légnyomás a végső penge mögött csökken, aminek következtében megnő a nyomáskülönbség az utolsó lapát eleje és hátulja között, így a végső penge elejére és hátuljára ható erő kiegyensúlyozatlan, és feszültség keletkezhet.késkárosodást okoz.
Az axiális áramlású kompresszor lapát alakjának és kaszkádparamétereinek meghatározásakor a blokkolási jellemzői is rögzítettek.Az axiális kompresszorok nem működhetnek túl sokáig a fojtóvezeték alatti területen.
Általánosságban elmondható, hogy az axiális áramlású kompresszor eltömődés elleni vezérlésének nem kell olyan szigorúnak lennie, mint a túlfeszültség elleni vezérlésnek, a vezérlési műveletnek nem kell gyorsnak lennie, és nincs szükség leállási pont beállítására.Az eltömődésgátló vezérlés beállítása szintén a kompresszoron múlik. Kérjen döntést.Egyes gyártók a tervezésnél figyelembe vették a lapátok erősítését, így bírják a lebegési igénybevétel növekedését, így nem kell blokkolásvezérlést beállítani.Ha a gyártó úgy ítéli meg, hogy nem kell növelni a penge szilárdságát, amikor a blokkoló jelenség fellép a tervezésben, akkor blokkolásgátló automatikus vezérlést kell biztosítani.
Az axiális áramlású kompresszor eltömődés elleni szabályozási sémája a következő: a kompresszor kimeneti csővezetékére egy dugulásgátló pillangószelep van felszerelve, és a bemeneti áramlási sebesség és a kimeneti nyomás két érzékelőjele egyidejűleg kerül bemenetre a kompresszorba. dugulásgátló szabályozó.Ha a gép kimeneti nyomása rendellenesen csökken, és a gép munkapontja a blokkolásgátló vonal alá esik, a szabályozó kimeneti jele a blokkolásgátló szelephez kerül, hogy a szelepet kisebbre zárja, így a légnyomás nő. , az áramlási sebesség csökken, és a munkapont belép a blokkolásgátló vonalba.A blokkoló vonal felett a gép megszabadul a blokkoló állapottól.
