Дає вам повне розуміння структури, принципу роботи, переваг і недоліків осьових компресорів.
Знання про осьові компресори
Осьові компресори та відцентрові компресори належать до компресорів швидкісного типу, і обидва називаються турбінними компресорами;Значення швидкісних компресорів означає, що їхні принципи роботи покладаються на те, що лопаті виконують роботу над газом і спочатку забезпечують потік газу. Швидкість потоку значно збільшується перед перетворенням кінетичної енергії в енергію тиску.Порівняно з відцентровим компресором, оскільки потік газу в компресорі відбувається не в радіальному, а в осьовому напрямку, найбільшою особливістю компресора з осьовим потоком є те, що пропускна здатність газу на одиницю площі велика, і однакова Відповідно до передумови об’єму газу для обробки, радіальний розмір невеликий, особливо підходить для випадків, коли потрібна велика витрата.Крім того, осьовий компресор також має переваги простої конструкції, зручної експлуатації та обслуговування.Однак він явно поступається відцентровим компресорам за складним профілем лопатей, високими вимогами до технологічного процесу, вузькою стабільною робочою зоною та малим діапазоном регулювання потоку при постійній швидкості.
На наступному малюнку показана схематична схема конструкції осьового компресора серії AV:
1. Шасі
Корпус осьового компресора розрізний по горизонталі і виготовлений з чавуну (сталі).Він має хорошу жорсткість, відсутність деформації, шумопоглинання та зменшення вібрації.Затягніть болтами, щоб з’єднати верхню та нижню половини в дуже міцне ціле.
Корпус спирається на основу в чотирьох точках, і чотири точки опори встановлені з обох боків нижнього корпусу близько до середньої розрізної поверхні, щоб опора блоку мала хорошу стабільність.Дві з чотирьох опорних точок є фіксованими, а інші дві – ковзними.У нижній частині корпусу також передбачені дві напрямні шпонки в осьовому напрямку, які служать для теплового розширення агрегату під час роботи.
Для великих блоків ковзаюча опорна точка підтримується поворотним кронштейном, і використовуються спеціальні матеріали, щоб зменшити теплове розширення та зменшити зміну висоти центру блоку.Додатково встановлюється проміжна опора для підвищення жорсткості агрегату.
2. Статичний лопастний циліндр
Циліндр підшипника нерухомої лопатки є опорним циліндром для регульованих нерухомих лопаток компресора.Він виконаний у вигляді горизонтального розділення.Геометричний розмір визначається аеродинамічною конструкцією, яка є основним змістом конструкції компресора.Вхідне кільце збігається з впускним кінцем нерухомого лопастного підшипникового циліндра, а дифузор збігається з випускним кінцем.Вони відповідно з’єднані з кожухом і ущільнювальною втулкою, щоб утворити збіжний прохід у впускному кінці та розширювальний прохід у випускному кінці.Канал і канал, утворений ротором і циліндром підшипника лопаті, об’єднані, щоб утворити повний канал повітряного потоку осьового компресора.
Корпус циліндра стаціонарного лопастного циліндра відлитий із ковкого чавуну та пройшов точну механічну обробку.Два кінці відповідно спираються на кожух, кінець біля випускної сторони є ковзною опорою, а кінець біля сторони повітрозабірника є нерухомою опорою.
Існують обертові напрямні лопатки на різних рівнях і автоматичні підшипники лопатей, кривошипи, повзуни тощо для кожної напрямної лопатки на циліндрі підшипника лопатки.Стаціонарний пластинчастий підшипник - це сферичний чорнильний підшипник з хорошим самозмащувальним ефектом, термін служби якого становить більше 25 років, що є безпечним і надійним.Для запобігання витоку газу та проникненню пилу на ніжці лопатки встановлено силіконове ущільнювальне кільце.Для запобігання витоку на зовнішньому колі випускного кінця циліндра підшипника та опорі кожуха передбачені заливні ущільнювальні смужки.
3. Регулювальний циліндр і механізм регулювання лопаток
Регулювальний циліндр зварений сталевими пластинами, розрізаними горизонтально, а середня розрізна поверхня з'єднана болтами, що мають високу жорсткість.Він підтримується всередині корпусу в чотирьох точках, а чотири опорні підшипники виготовлені з незмащеного металу "Du".Дві точки з одного боку напівзакриті, що дозволяє осьовий рух;дві точки з іншого боку розроблені. Тип допускає осьове та радіальне теплове розширення, а напрямні кільця різних ступенів лопаток встановлені всередині регулювального циліндра.
Механізм регулювання лопаті статора складається з серводвигуна, сполучної пластини, регулювального циліндра та опорного циліндра лопаті.Його функція полягає в тому, щоб регулювати кут нахилу лопатей статора на всіх рівнях компресора відповідно до змінних умов роботи.Два серводвигуни встановлені з обох боків компресора і з'єднані з регулювальним циліндром через сполучну пластину.Серводвигун, силова масляна станція, маслопровід і набір автоматичних приладів керування утворюють гідравлічний сервомеханізм для регулювання кута лопатки.Коли діє масло під високим тиском 130 бар із силової масляної станції, поршень серводвигуна штовхається, щоб рухатися, а сполучна пластина приводить у рух регулювальний циліндр синхронно в осьовому напрямку, а повзун приводить в обертання лопатку статора. через кривошип, щоб досягти мети регулювання кута лопатки статора.З вимог аеродинамічного дизайну видно, що величина регулювання кута лопатки кожного ступеня компресора різна, і, як правило, величина регулювання послідовно зменшується від першої ступені до останньої, що можна реалізувати шляхом вибору довжини кривошипа, тобто від першої стадії до останньої стадії збільшується в довжину.
Регулювальний циліндр також називають «середнім циліндром», оскільки він розміщений між кожухом і циліндром підшипника лопаті, тоді як кожух і циліндр підшипника лопаті називаються «зовнішнім циліндром» і «внутрішнім циліндром» відповідно.Така тришарова циліндрична конструкція значно зменшує деформацію та концентрацію напруг блоку внаслідок теплового розширення, і водночас захищає механізм регулювання від пилу та механічних пошкоджень, викликаних зовнішніми факторами.
4. ротор і лопаті
Ротор складається з головного вала, рухомих лопатей на всіх рівнях, розпірних блоків, блокуючих груп лопатей, бджолиних лопатей тощо. Ротор має структуру з рівним внутрішнім діаметром, що зручно для обробки.
Шпиндель кований з високолегованої сталі.Хімічний склад матеріалу головного вала потребує суворої перевірки та аналізу, а індекс продуктивності перевіряється тестовим блоком.Після грубої обробки необхідне випробування гарячим ходом, щоб перевірити його термічну стабільність і усунути частину залишкової напруги.Після того, як вищевказані показники кваліфіковані, його можна вводити в чистову обробку.Після завершення фінішної обробки необхідна перевірка забарвлення або магнітопорошкова перевірка цапф з обох кінців, і тріщини не допускаються.
Рухомі лопаті та нерухомі лопаті виготовлені із заготовок для кування з нержавіючої сталі, а сировину необхідно перевірити на хімічний склад, механічні властивості, неметалічні шлакові включення та тріщини.Після полірування леза виконується мокра піскоструминна обробка для підвищення стійкості поверхні до втоми.Формуюча лопатка потребує вимірювання частоти, і, якщо необхідно, її потрібно відновити.
Рухомі лопаті кожного ступеня встановлюються в поворотну вертикальну деревоподібну канавку лопаті вздовж окружного напрямку, а розпірні блоки використовуються для позиціонування двох лопатей, а фіксуючі розпірні блоки використовуються для позиціонування та фіксації двох рухомих лопатей встановлюється в кінці кожного етапу.туго.
На обох кінцях колеса оброблені два диски балансу, що дозволяє легко балансувати ваги в двох площинах.Балансувальна пластина та ущільнювальна втулка утворюють балансувальний поршень, який функціонує через балансувальну трубу, щоб збалансувати частину осьової сили, створюваної пневматикою, зменшити навантаження на упорний підшипник і зробити підшипник безпечнішим.
5. Залоза
На стороні впуску та стороні випуску компресора є ущільнювальні муфти на кінці вала відповідно, а ущільнювальні пластини, вбудовані у відповідні частини ротора, утворюють лабіринтове ущільнення для запобігання витоку газу та внутрішньому просочуванню.Для полегшення монтажу та обслуговування його регулюють за допомогою регулювального блоку на зовнішньому колі ущільнювальної втулки.
6. Підшипникова коробка
У підшипниковій коробці розташовані радіальні підшипники та опорні підшипники, а масло для змащування підшипників збирається з підшипникової коробки та повертається в масляний бак.Зазвичай дно коробки оснащене направляючим пристроєм (якщо інтегровано), який взаємодіє з основою, щоб зробити блок центром і термічно розширюватися в осьовому напрямку.Для роз’ємного корпусу підшипника внизу збоку встановлено три напрямні шпонки для полегшення теплового розширення корпусу.Осьова направляюча шпонка також розташована на одній стороні корпусу, щоб відповідати корпусу.Коробка підшипників оснащена пристроями контролю, такими як вимірювання температури підшипників, вимірювання вібрації ротора та вимірювання переміщення валу.
7. підшипник
Більша частина осьової тяги ротора сприймається балансирною пластиною, а решта осьової тяги приблизно 20~40 кН сприймається упорним підшипником.Упорні колодки можна автоматично регулювати відповідно до розміру навантаження, щоб забезпечити рівномірний розподіл навантаження на кожну колодку.Упорні колодки виготовлені з литого бабітового сплаву вуглецевої сталі.
Існує два типи радіальних підшипників.Компресори з високою потужністю та низькою швидкістю використовують еліптичні підшипники, а компресори з низькою потужністю та високою швидкістю використовують підшипники з нахилом.
Для зручності запуску великогабаритні агрегати зазвичай оснащені домкратними пристроями високого тиску.Насос високого тиску створює високий тиск 80 МПа за короткий час, а під радіальним підшипником встановлено резервуар мастила високого тиску, щоб підняти ротор і зменшити опір запуску.Після запуску тиск масла падає до 5~15 МПа.
Осьовий компресор працює в проектних умовах.При зміні умов експлуатації його робоча точка залишить проектну точку та увійде в зону непроектних умов експлуатації.У цей час фактична ситуація повітряного потоку відрізняється від проектного робочого стану., і за певних умов виникає умова нестабільного потоку.З поточної точки зору існує кілька типових нестабільних робочих умов: а саме, робочий стан обертового зриву, робочий стан із перенапругою та блокуючий робочий стан, і ці три робочі умови належать до аеродинамічних нестабільних робочих умов.
Коли осьовий компресор працює в таких нестабільних робочих умовах, продуктивність не тільки значно погіршується, але іноді виникають сильні вібрації, так що машина не може нормально працювати, і навіть можуть виникнути серйозні пошкодження.
1. Обертова зупинка осьового компресора
Область між мінімальним кутом стаціонарної лопатки та лінією мінімального робочого кута характеристичної кривої компресора осьового потоку називається зоною обертового зриву, а обертовий зрив поділяється на два типи: прогресивний зрив і різкий зрив.Коли об’єм повітря менший за межу обертової лінії зриву основного вентилятора з осьовим потоком, потік повітря на задній частині лопаті відривається, а потік повітря всередині машини утворює пульсуючий потік, який спричиняє лопаті. створюють змінний стрес і викликають пошкодження від втоми.
Щоб запобігти зупинці, оператор повинен бути знайомий з характерною кривою двигуна та швидко проходити через зону зупинки під час процесу запуску.У процесі експлуатації мінімальний кут лопаті статора не повинен бути меншим за вказане значення відповідно до нормативів виробника.
2. Осьовий компресор
Коли компресор працює в поєднанні з трубопровідною мережею з певним об’ємом, коли компресор працює з високим ступенем стиснення та низькою швидкістю потоку, як тільки швидкість потоку компресора стане меншою за певне значення, зворотний дуговий потік повітря лопатей буде серйозно розділені, поки прохід не буде заблокований, і повітряний потік буде сильно пульсувати.І утворюють коливання з повітроємністю та опором повітря вихідної мережі труб.У цей час параметри повітряного потоку мережевої системи в цілому сильно коливаються, тобто об’єм і тиск повітря періодично змінюються з часом і амплітудою;потужність і звук компресора періодично змінюються..Вищезазначені зміни є дуже серйозними, спричиняючи сильну вібрацію фюзеляжу, і навіть машина не може підтримувати нормальну роботу.Це явище називається сплеском.
Оскільки викид – це явище, яке виникає у всій машині та системі мережі, він пов’язаний не лише з характеристиками внутрішнього потоку компресора, але також залежить від характеристик мережі трубопроводів, а його амплітуда та частота залежать від об’єму. трубної мережі.
Наслідки перенапруги часто серйозні.Це призведе до того, що компоненти ротора та статора компресора зазнають змінного напруження та руйнування, що спричинить аномальний тиск між ступенями, що спричинить сильну вібрацію, що призведе до пошкодження ущільнень та упорних підшипників, а також призведе до зіткнення ротора та статора., спричинивши серйозні аварії.Особливо для осьових компресорів високого тиску сплеск може зруйнувати машину за короткий час, тому компресор не може працювати в умовах сплеску.
З наведеного вище попереднього аналізу відомо, що сплеск в першу чергу спричинений зупинкою обертання, спричиненою нерегулюванням аеродинамічних параметрів і геометричних параметрів у каскаді лопатей компресора за змінних умов роботи.Але не всі обертові зупинки обов’язково призведуть до сплеску, останній також пов’язаний із системою трубопровідної мережі, тому утворення явища сплеску включає два фактори: внутрішньо це залежить від компресора осьового потоку. За певних умов відбувається раптова раптова зупинка. ;зовні це пов'язано з пропускною спроможністю та характерною лінією мережі труб.Перше є внутрішньою причиною, а друге – зовнішнім.Внутрішня причина лише сприяє сплеску у взаємодії зовнішніх умов.
3. Блокування осьового компресора
Зона горла лопаті компресора фіксована.При збільшенні витрати за рахунок збільшення осьової швидкості повітряного потоку збільшується відносна швидкість повітряного потоку, а від'ємний кут атаки (кут атаки - це кут між напрямком повітряного потоку і кутом установки). входу леза) також збільшується.У цей час середній потік повітря на найменшій ділянці входу каскаду досягне швидкості звуку, так що потік через компресор досягне критичного значення і не буде далі збільшуватися.Це явище називається блокуванням.Це блокування первинних лопаток визначає максимальний потік компресора.Коли тиск вихлопних газів зменшується, газ у компресорі збільшить швидкість потоку через збільшення об’єму розширення, і блокування також виникне, коли потік повітря досягне швидкості звуку в кінцевому каскаді.Оскільки повітряний потік кінцевої лопаті блокується, тиск повітря перед останньою лопаттю збільшується, а тиск повітря за останньою лопаттю зменшується, спричиняючи збільшення різниці тиску між передньою та задньою частиною останньої лопаті, так що сила на передній і задній частині кінцевого леза незбалансована, і може виникнути напруга.призвести до пошкодження леза.
При визначенні форми лопаті та параметрів каскаду осьового компресора також фіксуються його характеристики блокування.Осьові компресори не повинні працювати надто довго в зоні нижче дросельної лінії.
Взагалі кажучи, контроль проти засмічення компресора осьового потоку не повинен бути таким суворим, як контроль проти помпажу, дія керування не повинна бути швидкою, і немає необхідності встановлювати точку зупинки відключення.Що стосується того, чи встановлювати контроль проти засмічення, це також залежить від самого компресора. Запитайте про рішення.Деякі виробники врахували посилення лопатей у конструкції, щоб вони витримували збільшення напруги флаттера, тому їм не потрібно налаштовувати контроль блокування.Якщо виробник не вважає, що міцність леза потрібно підвищити, коли в конструкції виникає явище блокування, повинні бути передбачені засоби автоматичного керування проти блокування.
Схема контролю проти засмічення компресора з осьовим потоком виглядає наступним чином: на вихідному трубопроводі компресора встановлюється дросельний клапан, що запобігає засміченню, і два сигнали визначення швидкості потоку на вході та тиску на виході одночасно надходять на вхід. регулятор проти засмічення.Коли тиск на виході машини ненормально падає, а робоча точка машини падає нижче антиблокувальної лінії, вихідний сигнал регулятора надсилається на антиблокувальний клапан, щоб зменшити закриття клапана, тому тиск повітря збільшується , витрата зменшується, і робоча точка потрапляє на лінію антиблокування.Над лінією блокування машина позбавляється стану блокування.
