Omogoča vam celovito razumevanje strukture, principa delovanja, prednosti in slabosti kompresorjev z aksialnim tokom
Poznavanje aksialnih kompresorjev
Kompresorji z aksialnim tokom in centrifugalni kompresorji spadajo med kompresorje hitrostnega tipa in se imenujejo turbinski kompresorji;pomen kompresorjev hitrostnega tipa pomeni, da se njihova načela delovanja zanašajo na to, da lopatice opravljajo delo s plinom in najprej omogočijo pretok plina. Hitrost pretoka se močno poveča, preden se kinetična energija pretvori v tlačno energijo.V primerjavi s centrifugalnim kompresorjem, ker pretok plina v kompresorju ni vzdolž radialne smeri, ampak vzdolž aksialne smeri, je največja značilnost kompresorja z aksialnim pretokom velika zmogljivost pretoka plina na enoto površine in enako Pod predpostavko prostornine procesnega plina je radialna dimenzija majhna, še posebej primerna za priložnosti, ki zahtevajo velik pretok.Poleg tega ima kompresor z aksialnim tokom tudi prednosti preproste strukture, priročnega delovanja in vzdrževanja.Vendar pa je očitno slabši od centrifugalnih kompresorjev v smislu zapletenega profila lopatic, visokih zahtev glede proizvodnega procesa, ozkega stabilnega delovnega območja in majhnega območja prilagajanja pretoka pri konstantni hitrosti.
Naslednja slika je shematski diagram zgradbe kompresorja z aksialnim pretokom serije AV:
1. Šasija
Ohišje kompresorja z aksialnim tokom je zasnovano za vodoravne cepitve in je izdelano iz litega železa (jekla).Ima lastnosti dobre togosti, brez deformacij, absorpcije hrupa in zmanjšanja vibracij.Zategnite z vijaki, da povežete zgornjo in spodnjo polovico v zelo trdno celoto.
Ohišje je podprto na podstavku v štirih točkah, štiri podporne točke pa so nameščene na obeh straneh spodnjega ohišja blizu srednje razcepljene površine, tako da ima opora enote dobro stabilnost.Dve od štirih podpornih točk sta fiksni, drugi dve pa drsni točki.V spodnjem delu ohišja sta tudi dva vodilna ključa vzdolž aksialne smeri, ki služita za toplotno raztezanje agregata med delovanjem.
Pri velikih enotah je drsna podporna točka podprta z nihajnim nosilcem, za zmanjšanje toplotnega raztezanja in zmanjšanje spremembe višine središča enote pa so uporabljeni posebni materiali.Poleg tega je nastavljena vmesna podpora za povečanje togosti enote.
2. Statični lamelni ležajni valj
Stacionarni ležajni valj je podporni valj za nastavljive stacionarne lopatice kompresorja.Zasnovan je kot horizontalni razcep.Geometrijska velikost je določena z aerodinamično zasnovo, ki je bistvena vsebina zasnove strukture kompresorja.Dovodni obroč se ujema z dovodnim koncem valja stacionarnega ležaja lopatic, difuzor pa se ujema z izpušnim delom.Povezana sta z ohišjem in tesnilnim tulcem, da tvorita konvergentni prehod sesalnega konca in ekspanzijski prehod izpušnega konca.Kanal in kanal, ki ga tvorita rotor in valj ležaja lopatic, sta združena v celoten kanal za pretok zraka kompresorja z aksialnim pretokom.
Telo valja stacionarnega cilindra z ležajnimi lopaticami je ulito iz nodularnega železa in je bilo natančno strojno obdelano.Oba konca sta podprta na ohišju, konec blizu izpušne strani je drsna podpora, konec blizu strani za dovod zraka pa je fiksna podpora.
Obstajajo vrtljive vodilne lopatice na različnih nivojih in samodejni ležaji lopatic, gonilke, drsniki itd. za vsako vodilno lopatico na valju ležaja lopatic.Stacionarni listni ležaj je sferični ležaj s črnilom z dobrim samomazalnim učinkom, njegova življenjska doba pa je več kot 25 let, kar je varno in zanesljivo.Na steblo lopatice je nameščen silikonski tesnilni obroč, ki preprečuje uhajanje plina in vdor prahu.Tesnilni trakovi za polnjenje so na voljo na zunanjem krogu izpušnega konca ležajnega valja in podpori ohišja, da se prepreči puščanje.
3. Nastavitveni valj in mehanizem za nastavitev lopatic
Nastavitveni valj je zvarjen z jeklenimi ploščami, vodoravno razcepljenimi, srednja razcepna površina pa je povezana s sorniki, ki imajo visoko togost.Podprt je znotraj ohišja na štirih točkah, štirje nosilni ležaji pa so izdelani iz nenamazane kovine "Du".Dve konici na eni strani sta napol zaprti, kar omogoča aksialno gibanje;dve točki na drugi strani sta razviti Tip omogoča aksialno in radialno toplotno raztezanje, vodilni obroči različnih stopenj lopatic pa so nameščeni znotraj nastavitvenega cilindra.
Mehanizem za nastavitev rezila statorja je sestavljen iz servo motorja, povezovalne plošče, nastavitvenega cilindra in nosilnega cilindra rezila.Njegova funkcija je prilagajanje kota statorskih lopatic na vseh ravneh kompresorja, da ustreza spremenljivim delovnim pogojem.Na obeh straneh kompresorja sta nameščena dva servo motorja, ki sta preko povezovalne plošče povezana z nastavitvenim cilindrom.Servo motor, napajalna oljna postaja, naftovod in niz avtomatskih krmilnih instrumentov tvorijo hidravlični servo mehanizem za prilagajanje kota lopatice.Ko deluje visokotlačno olje 130 barov iz oljne postaje, se bat servo motorja potisne, da se premakne, povezovalna plošča pa poganja nastavitveni valj, da se premika sinhrono v aksialni smeri, drsnik pa poganja lopatico statorja, da se vrti skozi ročico, da se doseže namen prilagajanja kota statorske lopatice.Iz zahtev za aerodinamično zasnovo je razvidno, da je velikost nastavitve kota lopatic vsake stopnje kompresorja drugačna in na splošno se višina nastavitve postopoma zmanjšuje od prve stopnje do zadnje stopnje, kar je mogoče doseči z izbiro dolžine gonilke, to je od prve stopnje do zadnje stopnje, ki se povečuje v dolžino.
Nastavitveni valj se imenuje tudi "srednji valj", ker je nameščen med ohišjem in valjem ležaja rezila, medtem ko se ohišje in valj ležaja rezila imenujeta "zunanji cilinder" oziroma "notranji cilinder".Ta trislojna cilindrična struktura močno zmanjša deformacijo in koncentracijo napetosti enote zaradi toplotnega raztezanja, hkrati pa preprečuje prah in mehanske poškodbe nastavitvenega mehanizma zaradi zunanjih dejavnikov.
4. rotor in lopatice
Rotor je sestavljen iz glavne gredi, gibljivih rezil na vseh ravneh, distančnih blokov, blokirnih skupin rezil, čebeljih rezil itd. Rotor ima strukturo enakega notranjega premera, kar je priročno za obdelavo.
Vreteno je kovano iz visoko legiranega jekla.Kemično sestavo materiala glavne gredi je treba strogo testirati in analizirati, indeks učinkovitosti pa preveri testni blok.Po grobi obdelavi je potreben preskus vročega delovanja, da se preveri njegova toplotna stabilnost in odpravi del preostale napetosti.Ko so zgornji indikatorji kvalificirani, se lahko da v končno obdelavo.Po končani končni obdelavi je potreben pregled obarvanja ali pregled magnetnih delcev na obeh koncih ležajev, razpoke pa niso dovoljene.
Gibljiva in nepremična rezila so izdelana iz surovcev za kovanje iz nerjavečega jekla, surovine pa je treba pregledati glede kemične sestave, mehanskih lastnosti, vključkov nekovinske žlindre in razpok.Ko je rezilo polirano, se izvede mokro peskanje, da se poveča odpornost proti utrujenosti površine.Oblikovalno rezilo mora izmeriti frekvenco in jo po potrebi popraviti.
Premična rezila vsake stopnje so nameščena v vrtečem se navpičnem drevesnem korenskem utoru rezila vzdolž obodne smeri, distančni bloki pa se uporabljajo za pozicioniranje dveh rezil, zaklepni distančni bloki pa se uporabljajo za pozicioniranje in zaklepanje dveh gibljivih rezil nameščen na koncu vsake stopnje.tesen.
Na obeh koncih kolesa sta obdelana dva ravnotežna diska, ki omogoča enostavno uravnoteženje uteži v dveh ravninah.Ravnotežna plošča in tesnilni tulec tvorita izravnalni bat, ki deluje prek izravnalne cevi za uravnoteženje dela aksialne sile, ki jo ustvarja pnevmatika, zmanjša obremenitev potisnega ležaja in naredi ležaj v varnejšem okolju
5. Žleza
Na sesalni in izpušni strani kompresorja so tesnilne manšete na koncu gredi, tesnilne plošče, vdelane v ustrezne dele rotorja, pa tvorijo labirintno tesnilo, ki preprečuje uhajanje plina in notranje pronicanje.Da bi olajšali montažo in vzdrževanje, se prilagodi z nastavitvenim blokom na zunanjem krogu tesnilnega tulca.
6. Ležajna škatla
Radialni ležaji in potisni ležaji so razporejeni v ležajni škatli, olje za mazanje ležajev pa se zbira iz ležajne škatle in se vrača v rezervoar za olje.Običajno je dno škatle opremljeno z vodilno napravo (ko je vgrajena), ki sodeluje z osnovo, da postavi enoto v središče in se toplotno razširi v aksialni smeri.Za ohišje z deljenim ležajem so na dnu stranice nameščeni trije vodilni ključi, ki olajšajo toplotno raztezanje ohišja.Na eni strani ohišja je nameščen tudi aksialni vodilni ključ, ki ustreza ohišju.Ležajna škatla je opremljena z napravami za spremljanje, kot so merjenje temperature ležaja, merjenje vibracij rotorja in merjenje premika gredi.
7. ležaj
Večino aksialnega potiska rotorja nosi ravnotežna plošča, preostalo aksialno silo približno 20 ~ 40 kN pa nosi potisni ležaj.Potisne blazine je mogoče samodejno prilagoditi glede na velikost bremena, da se zagotovi enakomerna porazdelitev obremenitve na vsako blazino.Potisne ploščice so izdelane iz babittove zlitine iz ogljikovega jekla.
Obstajata dve vrsti radialnih ležajev.Kompresorji z visoko močjo in nizko hitrostjo uporabljajo eliptične ležaje, kompresorji z nizko močjo in visoko hitrostjo pa nagibne ležaje.
Velike enote so na splošno opremljene z visokotlačnimi dvigalkami za lažji zagon.Visokotlačna črpalka ustvari visok tlak 80 MPa v kratkem času, pod radialnim ležajem pa je nameščen visokotlačni oljni bazen za dvigovanje rotorja in zmanjšanje zagonskega upora.Po zagonu tlak olja pade na 5~15MPa.
Kompresor z aksialnim tokom deluje pod projektiranimi pogoji.Ko se obratovalni pogoji spremenijo, bo njegova delovna točka zapustila projektno točko in vstopila v območje nenačrtovanih obratovalnih pogojev.V tem času se dejanska situacija pretoka zraka razlikuje od načrtovanega delovnega stanja.in pod določenimi pogoji pride do nestabilnega toka.S trenutnega vidika obstaja več značilnih nestabilnih delovnih pogojev: in sicer delovno stanje vrtljive stojnice, delovno stanje zaradi prenapetosti in blokadno delovno stanje, ti trije delovni pogoji pa spadajo med aerodinamične nestabilne delovne pogoje.
Ko kompresor z aksialnim pretokom deluje v teh nestabilnih delovnih pogojih, se ne samo močno poslabša delovna zmogljivost, ampak se včasih pojavijo tudi močne vibracije, tako da stroj ne more normalno delovati, lahko pa pride celo do resnih poškodb.
1. Rotacijski zastoj kompresorja z aksialnim tokom
Območje med najmanjšim kotom stacionarne lopatice in črto najmanjšega delovnega kota karakteristične krivulje aksialnega pretočnega kompresorja se imenuje območje vrtečega se zastoja, vrtljivo zastoj pa je razdeljen na dve vrsti: progresivni zastoj in nenaden zastoj.Ko je prostornina zraka manjša od omejitve rotacijske linije zastoja glavnega ventilatorja z aksialnim tokom, se bo zračni tok na hrbtni strani lopatice odtrgal, zračni tok znotraj stroja pa bo oblikoval pulzirajoč tok, kar bo povzročilo, da se lopatica ustvarjajo izmenični stres in povzročajo poškodbe zaradi utrujenosti.
Da bi preprečili zastoj, mora upravljavec poznati značilno krivuljo motorja in med postopkom zagona hitro preiti skozi območje zastoja.Med postopkom delovanja najmanjši kot statorske lopatice ne sme biti nižji od navedene vrednosti v skladu s predpisi proizvajalca.
2. Prenapetost aksialnega kompresorja
Ko kompresor deluje v povezavi s cevnim omrežjem z določeno prostornino, ko kompresor deluje pri visokem kompresijskem razmerju in nizki stopnji pretoka, ko je stopnja pretoka kompresorja manjša od določene vrednosti, bo zračni tok v zadnjem loku lopatic resno ločeni, dokler se prehod ne blokira, pretok zraka pa bo močno utripal.In tvorijo nihanje z zračno kapaciteto in zračnim uporom mreže izhodnih cevi.V tem času parametri zračnega toka omrežnega sistema močno nihajo kot celota, to je, da se volumen zraka in tlak periodično spreminjata s časom in amplitudo;moč in zvok kompresorja se občasno spreminjata..Zgoraj omenjene spremembe so zelo hude, zaradi česar trup močno vibrira in celo stroj ne more vzdrževati normalnega delovanja.Ta pojav se imenuje val.
Ker je val pojav, ki se pojavi v celotnem strojnem in omrežnem sistemu, ni povezan samo z lastnostmi notranjega pretoka kompresorja, ampak je odvisen tudi od značilnosti cevnega omrežja, njegovo amplitudo in frekvenco pa prevladuje volumen cevnega omrežja.
Posledice prenapetosti so pogosto resne.To bo povzročilo, da bodo komponente rotorja kompresorja in statorja podvržene izmeničnim obremenitvam in zlomu, kar bo povzročilo nenormalen medstopenjski tlak, ki bo povzročil močne vibracije, kar bo povzročilo poškodbe tesnil in potisnih ležajev ter povzročilo trčenje rotorja in statorja., kar povzroča hude nesreče.Zlasti pri visokotlačnih kompresorjih z aksialnim tokom lahko sunki v kratkem času uničijo stroj, zato kompresorju ni dovoljeno delovati v pogojih valov.
Iz zgornje predhodne analize je znano, da val najprej povzroči zastoj vrtenja, ki ga povzroči neprilagojenost aerodinamičnih parametrov in geometrijskih parametrov v kaskadi lopatic kompresorja pri spremenljivih delovnih pogojih.Vendar ni nujno, da vsi vrteči se zastoji povzročijo sunek, slednji je povezan tudi s sistemom cevovodnega omrežja, zato nastanek pojava udarca vključuje dva dejavnika: znotraj je odvisen od kompresorja aksialnega pretoka. Pod določenimi pogoji pride do nenadnega nenadnega zastoja ;navzven je povezana z zmogljivostjo in karakteristično linijo cevnega omrežja.Prvi je notranji vzrok, drugi pa zunanje stanje.Notranji vzrok samo spodbuja val ob sodelovanju zunanjih pogojev.
3. Blokada aksialnega kompresorja
Območje grla rezila kompresorja je fiksno.Ko se pretok poveča, se zaradi povečanja aksialne hitrosti zračnega toka poveča relativna hitrost zračnega toka, negativni vpadni kot (vpadni kot je kot med smerjo zračnega toka in vgradnim kotom) vstopa v rezilo) se prav tako poveča.V tem času bo povprečni pretok zraka na najmanjšem odseku kaskadnega vstopa dosegel hitrost zvoka, tako da bo pretok skozi kompresor dosegel kritično vrednost in se ne bo več povečeval.Ta pojav imenujemo blokada.Ta blokada primarnih lopatic določa največji pretok kompresorja.Ko se tlak izpušnih plinov zmanjša, bo plin v kompresorju povečal pretok zaradi povečanja ekspanzijske prostornine, do blokade pa bo prišlo tudi, ko bo pretok zraka v končni kaskadi dosegel hitrost zvoka.Ker je pretok zraka končne lopatice blokiran, se zračni tlak pred končno lopatico poveča, zračni tlak za končno lopatico pa zmanjša, zaradi česar se razlika v tlaku med sprednjim in zadnjim delom končne lopatice poveča, tako da sila na sprednjem in zadnjem delu končnega rezila je neuravnotežena in lahko pride do napetosti.povzroči poškodbe rezila.
Ko se določijo oblika lopatic in kaskadni parametri kompresorja z aksialnim tokom, se določijo tudi njegove značilnosti blokiranja.Aksialni kompresorji ne smejo delovati predolgo v območju pod linijo dušilke.
Na splošno ni treba, da je nadzor proti zamašitvi kompresorja z aksialnim pretokom tako strog kot nadzor proti prenapetosti, ni potrebno, da je krmilno dejanje hitro in ni treba nastaviti točke izklopa.Glede na to, ali nastaviti nadzor proti zamašitvi, je tudi odvisno od samega kompresorja. Vprašajte za odločitev.Nekateri proizvajalci so pri zasnovi upoštevali ojačitev lopatic, da lahko prenesejo povečano obremenitev nihanja, zato jim ni treba nastaviti nadzora blokiranja.Če proizvajalec ne meni, da je treba povečati trdnost rezila, ko se v konstrukciji pojavi pojav blokiranja, je treba zagotoviti avtomatsko krmiljenje proti blokiranju.
Protizamašitvena krmilna shema aksialnega pretočnega kompresorja je naslednja: metuljasti protizamašitveni ventil je nameščen na izstopnem cevovodu kompresorja, oba zaznavna signala vstopnega pretoka in izstopnega tlaka pa sta istočasno vnesena v regulator proti zamašitvi.Ko izhodni tlak stroja nenormalno pade in delovna točka stroja pade pod protiblokirno linijo, se izhodni signal regulatorja pošlje v protiblokirni ventil, da se ventil zapre manj, tako da se zračni tlak poveča , se pretok zmanjša in delovna točka vstopi v linijo proti blokiranju.Nad črto blokade se stroj znebi stanja blokade.
