Poskytne vám komplexné pochopenie štruktúry, princípu fungovania, výhod a nevýhod kompresorov s axiálnym prietokom
Znalosti o axiálnych kompresoroch
Kompresory s axiálnym prietokom a odstredivé kompresory patria medzi kompresory rýchlostného typu a obidva sa nazývajú turbínové kompresory;význam rýchlostných kompresorov znamená, že ich pracovné princípy sa spoliehajú na lopatky, aby vykonali prácu na plyne a najprv zabezpečili prúdenie plynu Rýchlosť prúdenia sa výrazne zvýši pred premenou kinetickej energie na tlakovú energiu.V porovnaní s odstredivým kompresorom, keďže tok plynu v kompresore nie je v radiálnom smere, ale v axiálnom smere, najväčšou vlastnosťou axiálneho kompresora je, že kapacita prietoku plynu na jednotku plochy je veľká a rovnaká. Za predpokladu objemu spracovávaného plynu je radiálny rozmer malý, zvlášť vhodný pre príležitosti vyžadujúce veľký prietok.Okrem toho má axiálny kompresor výhody jednoduchej konštrukcie, pohodlnej obsluhy a údržby.Je však evidentne horší ako odstredivé kompresory, pokiaľ ide o zložitý profil lopatiek, vysoké požiadavky na výrobný proces, úzku stabilnú pracovnú plochu a malý rozsah nastavenia prietoku pri konštantnej rýchlosti.
Nasledujúci obrázok je schematický diagram konštrukcie axiálneho kompresora série AV:
1. Podvozok
Skriňa axiálneho kompresora je konštruovaná ako horizontálne delená a je vyrobená z liatiny (ocele).Má vlastnosti dobrej tuhosti, bez deformácií, absorpcie hluku a redukcie vibrácií.Utiahnite skrutkami, aby ste spojili hornú a spodnú polovicu do veľmi tuhého celku.
Kryt je podopretý na základni v štyroch bodoch a štyri oporné body sú umiestnené na oboch stranách spodného krytu blízko strednej delenej plochy, takže podpera jednotky má dobrú stabilitu.Dva zo štyroch podporných bodov sú pevné body a ďalšie dva sú posuvné body.Spodná časť krytu je tiež vybavená dvoma vodiacimi perami v axiálnom smere, ktoré slúžia na tepelnú rozťažnosť jednotky počas prevádzky.
Pri veľkých jednotkách je posuvný oporný bod podopretý výkyvnou konzolou a na zníženie tepelnej rozťažnosti a zníženie zmeny výšky stredu jednotky sa používajú špeciálne materiály.Okrem toho je na zvýšenie tuhosti jednotky nastavená medziľahlá podpera.
2. Statický valec ložiska lopatiek
Stacionárny ložiskový valec lopatiek je nosný valec pre nastaviteľné stacionárne lopatky kompresora.Je riešený ako horizontálne delené.Geometrický rozmer je určený aerodynamickým dizajnom, ktorý je hlavným obsahom konštrukcie kompresora.Vstupný krúžok zodpovedá saciemu koncu stacionárneho ložiskového valca lopatiek a difúzor zodpovedá výfukovému koncu.Sú jednotlivo spojené s puzdrom a tesniacou manžetou, aby vytvorili zbiehajúci sa priechod nasávacieho konca a expanzný priechod výfukového konca.Kanál a kanál tvorený rotorom a ložiskovým valcom lopatiek sú kombinované tak, aby vytvorili kompletný kanál na prúdenie vzduchu kompresora s axiálnym prúdením.
Telo valca stacionárneho lopatkového ložiskového valca je odliate z tvárnej liatiny a je precízne opracované.Oba konce sú podopreté na plášti, koniec blízko výfukovej strany je posuvná podpera a koniec blízko strany nasávania vzduchu je pevná podpera.
Pre každú vodiacu lopatku na valci lopatkového ložiska sú otočné vodiace lopatky v rôznych úrovniach a automatické lopatkové ložiská, kľuky, posúvače atď.Stacionárne listové ložisko je guľové ložisko atramentu s dobrým samomazacím účinkom a jeho životnosť je viac ako 25 rokov, čo je bezpečné a spoľahlivé.Silikónový tesniaci krúžok je nainštalovaný na lopatke, aby sa zabránilo úniku plynu a vniknutiu prachu.Plniace tesniace pásy sú umiestnené na vonkajšom kruhu výfukového konca ložiskového valca a podpery plášťa, aby sa zabránilo úniku.
3. Nastavovací valec a mechanizmus nastavenia lopatiek
Nastavovací valec je zvarený oceľovými doskami, delenými horizontálne a stredná delená plocha je spojená skrutkami, čo má vysokú tuhosť.Je podopretý vo vnútri krytu v štyroch bodoch a štyri podporné ložiská sú vyrobené z nemazaného kovu „Du“.Dva body na jednej strane sú polouzavreté, čo umožňuje axiálny pohyb;dva body na druhej strane sú vyvinuté Typ umožňuje axiálnu a radiálnu tepelnú rozťažnosť a vo vnútri nastavovacieho valca sú inštalované vodiace krúžky rôznych stupňov lopatiek.
Mechanizmus nastavenia statorových lopatiek sa skladá zo servomotora, spojovacej dosky, nastavovacieho valca a oporného valca lopatiek.Jeho funkciou je nastavenie uhla statorových lopatiek na všetkých úrovniach kompresora tak, aby vyhovoval premenlivým pracovným podmienkam.Dva servomotory sú inštalované na oboch stranách kompresora a sú spojené s nastavovacím valcom cez spojovaciu dosku.Servomotor, olejová stanica, ropovod a sada automatických riadiacich nástrojov tvoria hydraulický servo mechanizmus na nastavenie uhla lopatky.Keď pôsobí vysokotlakový olej 130 barov z olejovej stanice, piest servomotora je tlačený do pohybu a spojovacia doska poháňa nastavovací valec, aby sa pohyboval synchrónne v axiálnom smere, a posúvač poháňa lopatku statora, aby sa otáčala. cez kľuku, aby sa dosiahol účel nastavenia uhla lopatky statora.Z požiadaviek na aerodynamický dizajn je možné vidieť, že veľkosť nastavenia uhla lopatiek každého stupňa kompresora je odlišná a vo všeobecnosti sa veľkosť nastavenia postupne znižuje od prvého stupňa po posledný stupeň, čo možno realizovať výberom dĺžky. kľuky, to znamená od prvého stupňa po posledný stupeň s narastajúcou dĺžkou.
Nastavovací valec sa tiež nazýva „stredný valec“, pretože je umiestnený medzi puzdrom a valčekom ložiska čepele, zatiaľ čo puzdro a valec ložiska čepele sa nazývajú „vonkajší valec“ a „vnútorný valec“.Táto trojvrstvová konštrukcia valca výrazne znižuje deformáciu a koncentráciu napätia jednotky v dôsledku tepelnej rozťažnosti a zároveň zabraňuje prachu a mechanickému poškodeniu nastavovacieho mechanizmu spôsobeného vonkajšími faktormi.
4. rotor a lopatky
Rotor sa skladá z hlavného hriadeľa, pohyblivých lopatiek na všetkých úrovniach, dištančných blokov, blokovacích skupín lopatiek, včelích lopatiek atď. Rotor má štruktúru rovnakého vnútorného priemeru, čo je vhodné na spracovanie.
Vreteno je kované z vysoko legovanej ocele.Chemické zloženie materiálu hlavného hriadeľa musí byť prísne testované a analyzované a index výkonu je kontrolovaný testovacím blokom.Po hrubom opracovaní je potrebná skúška chodom za tepla, aby sa overila jeho tepelná stabilita a odstránila sa časť zvyškového napätia.Po kvalifikácii vyššie uvedených indikátorov môže byť uvedený do dokončovacieho obrábania.Po dokončení dokončovania je potrebná kontrola sfarbenia alebo kontrola magnetických častíc na čapoch na oboch koncoch a trhliny nie sú povolené.
Pohyblivé lopatky a stacionárne lopatky sú vyrobené z výkovkov z nehrdzavejúcej ocele a suroviny je potrebné skontrolovať na chemické zloženie, mechanické vlastnosti, nekovové troskové inklúzie a praskliny.Po vyleštení čepele sa vykoná mokré pieskovanie, aby sa zvýšila odolnosť proti únave povrchu.Formovacia čepeľ potrebuje zmerať frekvenciu a ak je to potrebné, musí frekvenciu opraviť.
Pohyblivé čepele každého stupňa sú inštalované v otočnej vertikálnej koreňovej drážke čepele v tvare stromu pozdĺž obvodového smeru a rozperné bloky sa používajú na umiestnenie dvoch čepelí a blokovacie rozperné bloky sa používajú na umiestnenie a uzamknutie dvoch pohyblivých čepelí. inštalované na konci každej etapy.tesný.
Na oboch koncoch kolesa sú opracované dva balančné kotúče a je ľahké vyvažovať závažia v dvoch rovinách.Vyvažovacia doska a tesniaca manžeta tvoria vyvažovací piest, ktorý funguje cez vyvažovaciu rúrku na vyrovnávanie časti axiálnej sily generovanej pneumatickým systémom, znižuje zaťaženie axiálneho ložiska a robí ložisko v bezpečnejšom prostredí.
5. Žľaza
Na sacej a výfukovej strane kompresora sú tesniace manžety na konci hriadeľa a tesniace platne zapustené v zodpovedajúcich častiach rotora tvoria labyrintové tesnenie, aby sa zabránilo úniku plynu a vnútornému presakovaniu.Na uľahčenie inštalácie a údržby sa nastavuje pomocou nastavovacieho bloku na vonkajšom kruhu tesniacej manžety.
6. Ložisková skriňa
Radiálne ložiská a axiálne ložiská sú usporiadané v ložiskovej skrini a olej na mazanie ložísk sa zhromažďuje z ložiskovej skrine a vracia sa do olejovej nádrže.Zvyčajne je dno krabice vybavené vodiacim zariadením (ak je integrované), ktoré spolupracuje so základňou na vycentrovaní jednotky a tepelnej expanzii v axiálnom smere.Pre delené ložiskové puzdro sú v spodnej časti bočnej strany nainštalované tri vodiace perá na uľahčenie tepelnej rozťažnosti puzdra.Na jednej strane puzdra je tiež usporiadaný axiálny vodiaci kľúč, ktorý zodpovedá puzdru.Ložisková skriňa je vybavená monitorovacími zariadeniami, ako je meranie teploty ložísk, meranie vibrácií rotora a meranie posunu hriadeľa.
7. ložisko
Väčšinu axiálneho ťahu rotora nesie vyvažovacia doska a zvyšný axiálny ťah asi 20 ~ 40 kN nesie axiálne ložisko.Prítlačné podložky možno automaticky nastaviť podľa veľkosti záťaže, aby sa zabezpečilo rovnomerné rozloženie záťaže na každej podložke.Oporné podložky sú vyrobené z uhlíkovej ocele liatej zliatiny Babbitt.
Existujú dva typy radiálnych ložísk.Kompresory s vysokým výkonom a nízkou rýchlosťou používajú eliptické ložiská a kompresory s nízkym výkonom a vysokou rýchlosťou používajú ložiská s naklápacími podložkami.
Veľké jednotky sú vo všeobecnosti vybavené vysokotlakovými zdvíhacími zariadeniami pre pohodlné štartovanie.Vysokotlakové čerpadlo generuje v krátkom čase vysoký tlak 80MPa a pod radiálnym ložiskom je inštalovaný vysokotlakový olejový bazén na zdvihnutie rotora a zníženie štartovacieho odporu.Po naštartovaní klesne tlak oleja na 5~15MPa.
Axiálny kompresor pracuje za konštrukčných podmienok.Keď sa zmenia prevádzkové podmienky, jeho pracovný bod opustí návrhový bod a vstúpi do oblasti nenávrhových prevádzkových podmienok.V tomto čase sa skutočná situácia prúdenia vzduchu líši od projektovaných prevádzkových podmienok.a za určitých podmienok dochádza k nestabilnému prietoku.Zo súčasného hľadiska existuje niekoľko typických nestabilných pracovných podmienok: menovite pracovný stav rotujúceho zastavenia, pracovný stav pri náraze a blokujúci pracovný stav, pričom tieto tri pracovné podmienky patria k aerodynamicky nestabilným pracovným podmienkam.
Keď kompresor s axiálnym prietokom pracuje v týchto nestabilných pracovných podmienkach, nielenže sa značne zhorší pracovný výkon, ale niekedy sa vyskytnú silné vibrácie, takže stroj nemôže normálne fungovať a dokonca dôjde aj k vážnym poškodeniam.
1. Otočný blok kompresora s axiálnym prietokom
Oblasť medzi minimálnym uhlom stacionárnej lopatky a čiarou minimálneho pracovného uhla charakteristickej krivky kompresora s axiálnym prietokom sa nazýva oblasť rotujúceho zastavenia a rotačné prerušenie sa delí na dva typy: progresívne zastavenie a náhle prerušenie.Keď je objem vzduchu menší ako limit rotačného zastavenia hlavného ventilátora s axiálnym prietokom, prúd vzduchu na zadnej strane lopatky sa preruší a prúd vzduchu vo vnútri stroja vytvorí pulzujúce prúdenie, ktoré spôsobí, že lopatka sa preruší. generovať striedavý stres a spôsobiť únavové poškodenie.
Aby sa predišlo zastaveniu motora, musí sa operátor oboznámiť s charakteristickou krivkou motora a počas procesu štartovania rýchlo prejsť zónou zastavenia.Počas procesu prevádzky by minimálny uhol statorového listu nemal byť nižší ako špecifikovaná hodnota podľa predpisov výrobcu.
2. Prepätie axiálneho kompresora
Keď kompresor pracuje v spojení s potrubnou sieťou s určitým objemom, keď kompresor pracuje pri vysokom kompresnom pomere a nízkom prietoku, akonáhle je prietok kompresora nižší ako určitá hodnota, prúdenie vzduchu lopatiek zadného oblúka bude vážne oddelené, kým sa priechod nezablokuje a prúd vzduchu bude silne pulzovať.A vytvorte osciláciu so vzduchovou kapacitou a odporom vzduchu výstupnej potrubnej siete.V tomto čase parametre prúdenia vzduchu sieťového systému ako celku veľmi kolíšu, to znamená, že objem vzduchu a tlak sa periodicky menia s časom a amplitúdou;výkon a zvuk kompresora sa pravidelne menia..Vyššie uvedené zmeny sú veľmi vážne, spôsobujú silné vibrácie trupu a dokonca ani stroj nedokáže udržať normálnu prevádzku.Tento jav sa nazýva prepätie.
Keďže rázové rázy sú jav, ktorý sa vyskytuje v celom strojnom a sieťovom systéme, nesúvisí len s vnútornými prietokovými charakteristikami kompresora, ale závisí aj od charakteristík potrubnej siete a jeho amplitúde a frekvencii dominuje objem. potrubnej siete.
Následky prepätia sú často vážne.Spôsobí to, že komponenty rotora a statora kompresora budú vystavené striedavému namáhaniu a prasknutiu, čo spôsobí abnormálny tlak medzi stupňami, ktorý spôsobí silné vibrácie, čo má za následok poškodenie tesnení a axiálnych ložísk a spôsobí kolíziu rotora a statora., čo spôsobuje vážne nehody.Najmä pri vysokotlakových kompresoroch s axiálnym prietokom môže rázová vlna v krátkom čase zničiť stroj, takže kompresor nesmie pracovať v podmienkach rázovej rázy.
Z vyššie uvedenej predbežnej analýzy je známe, že ráz je najskôr spôsobený zastavením otáčania spôsobeným neupravením aerodynamických parametrov a geometrických parametrov v kaskáde lopatiek kompresora pri premenlivých pracovných podmienkach.Ale nie všetky rotujúce zastavenia nevyhnutne povedú k prepätiu, to druhé súvisí aj so systémom potrubnej siete, takže vznik javu prepätia zahŕňa dva faktory: interne závisí od kompresora axiálneho prietoku Za určitých podmienok dôjde k náhlemu zastaveniu ;navonok súvisí s kapacitou a charakteristickou líniou potrubnej siete.Prvá je vnútorná príčina, zatiaľ čo tá druhá je vonkajší stav.Vnútorná príčina len podporuje prepätie za spolupráce vonkajších podmienok.
3. Blokovanie axiálneho kompresora
Oblasť hrdla lopatiek kompresora je pevná.Keď sa prietok zvýši, v dôsledku zvýšenia axiálnej rýchlosti prúdu vzduchu sa relatívna rýchlosť prúdu vzduchu zvýši a negatívny uhol nábehu (uhol nábehu je uhol medzi smerom prúdenia vzduchu a uhlom inštalácie vstupu lopatky) sa tiež zvyšuje.V tomto čase priemerný prietok vzduchu na najmenšom úseku kaskádového vstupu dosiahne rýchlosť zvuku, takže prietok kompresorom dosiahne kritickú hodnotu a nebude sa ďalej zvyšovať.Tento jav sa nazýva blokovanie.Toto blokovanie primárnych lopatiek určuje maximálny prietok kompresora.Keď sa tlak výfukových plynov zníži, plyn v kompresore zvýši prietok v dôsledku zvýšenia expanzného objemu a k zablokovaniu dôjde aj vtedy, keď prúd vzduchu dosiahne rýchlosť zvuku v konečnej kaskáde.Pretože je prúdenie vzduchu finálnou lopatkou blokované, tlak vzduchu pred finálnou lopatkou sa zvyšuje a tlak vzduchu za finálnou lopatkou klesá, čo spôsobuje zvýšenie tlakového rozdielu medzi prednou a zadnou časťou finálnej lopatky, takže sila na prednú a zadnú časť finálnej čepele je nevyvážená a môže sa vytvárať napätie.spôsobiť poškodenie čepele.
Pri určovaní tvaru lopatiek a kaskádových parametrov kompresora s axiálnym prietokom sa zafixujú aj jeho blokovacie charakteristiky.Axiálne kompresory nesmú bežať príliš dlho v oblasti pod vedením sýtiča.
Všeobecne povedané, kontrola proti upchávaniu kompresora axiálneho prietoku nemusí byť taká prísna ako kontrola proti prepätiu, nevyžaduje sa rýchla činnosť ovládania a nie je potrebné nastavovať bod zastavenia.Pokiaľ ide o nastavenie kontroly proti zanášaniu, je to tiež na samotnom kompresore Požiadajte o rozhodnutie.Niektorí výrobcovia pri konštrukcii zohľadnili zosilnenie lopatiek, takže znesú aj zvýšenie flutterového namáhania, a tak nemusia nastavovať blokovaciu kontrolu.Ak sa výrobca nedomnieva, že je potrebné zvýšiť pevnosť čepele, keď sa v konštrukcii vyskytne jav blokovania, musia byť zabezpečené automatické ovládacie zariadenia proti blokovaniu.
Schéma riadenia proti upchávaniu kompresora s axiálnym prietokom je nasledovná: na výstupnom potrubí kompresora je nainštalovaný škrtiaci ventil proti upchávaniu a dva detekčné signály vstupného prietoku a výstupného tlaku sa súčasne privádzajú do regulátor proti upchávaniu.Keď výstupný tlak stroja abnormálne klesne a pracovný bod stroja klesne pod protiblokovaciu čiaru, výstupný signál regulátora sa odošle do protiblokovacieho ventilu, aby sa ventil zmenšil, takže tlak vzduchu sa zvýši , prietok sa zníži a pracovný bod sa dostane do antiblokovacej línie.Nad blokovacou čiarou sa stroj zbaví blokovacieho stavu.
