Zapewnia kompleksowe zrozumienie struktury, zasady działania, zalet i wad sprężarek osiowych
Znajomość sprężarek osiowych
Obie sprężarki osiowe i odśrodkowe należą do sprężarek prędkościowych i obie nazywane są sprężarkami turbinowymi;Znaczenie sprężarek typu speed oznacza, że ich zasada działania opiera się na tym, że łopatki wykonują pracę z gazem, a najpierw powodują przepływ gazu. Prędkość przepływu znacznie wzrasta przed przekształceniem energii kinetycznej w energię ciśnienia.W porównaniu ze sprężarką odśrodkową, ponieważ przepływ gazu w sprężarce nie odbywa się w kierunku promieniowym, ale w kierunku osiowym, największą cechą sprężarki osiowej jest to, że przepustowość gazu na jednostkę powierzchni jest duża i taka sama Przy założeniu objętości gazu procesowego wymiar promieniowy jest mały, szczególnie odpowiedni w sytuacjach wymagających dużego przepływu.Ponadto sprężarka osiowa ma również zalety prostej konstrukcji, wygodnej obsługi i konserwacji.Jednak w oczywisty sposób ustępuje sprężarkom odśrodkowym pod względem złożonego profilu łopatek, wysokich wymagań procesu produkcyjnego, wąskiego stabilnego obszaru roboczego i małego zakresu regulacji przepływu przy stałej prędkości.
Poniższy rysunek przedstawia schematyczny diagram struktury sprężarki osiowej serii AV:
1. Podwozie
Obudowa sprężarki osiowej jest dzielona poziomo i wykonana jest z żeliwa (stal).Charakteryzuje się dobrą sztywnością, brakiem odkształceń, pochłanianiem hałasu i redukcją wibracji.Dokręcić śrubami, aby połączyć górną i dolną połówkę w bardzo sztywną całość.
Obudowa opiera się na podstawie w czterech punktach, a cztery punkty podparcia są umieszczone po obu stronach dolnej obudowy w pobliżu środkowej powierzchni podziału, dzięki czemu podparcie urządzenia charakteryzuje się dobrą stabilnością.Dwa z czterech punktów podparcia to punkty stałe, a dwa pozostałe to punkty ruchome.W dolnej części obudowy znajdują się także dwa wypusty prowadzące w kierunku osiowym, które służą do zmniejszania rozszerzalności cieplnej urządzenia podczas pracy.
W przypadku dużych jednostek przesuwny punkt podparcia jest podtrzymywany przez wspornik wahliwy, a specjalne materiały służą do zmniejszenia rozszerzalności cieplnej i zmniejszenia zmiany wysokości środkowej jednostki.Dodatkowo zainstalowano podporę pośrednią, aby zwiększyć sztywność urządzenia.
2. Cylinder z łożyskiem statycznym łopatkowym
Cylinder łożyskowy nieruchomych łopatek jest cylindrem podtrzymującym regulowane nieruchome łopatki sprężarki.Zaprojektowano go jako podział poziomy.Rozmiar geometryczny jest określony przez konstrukcję aerodynamiczną, która jest podstawową treścią projektu konstrukcji sprężarki.Pierścień wlotowy pasuje do końca wlotowego cylindra łożyska nieruchomej łopatki, a dyfuzor pasuje do końca wydechowego.Są one odpowiednio połączone z obudową i tuleją uszczelniającą, tworząc zbieżny kanał końca wlotowego i kanał rozprężny końca wylotowego.Kanał i kanał utworzony przez wirnik i cylinder łożyskowy łopatek są połączone, tworząc kompletny kanał przepływu powietrza sprężarki osiowej.
Korpus cylindra nieruchomego łożyska łopatkowego jest odlany z żeliwa sferoidalnego i poddany precyzyjnej obróbce.Obydwa końce są odpowiednio podparte na obudowie, koniec w pobliżu strony wylotowej jest podporą przesuwną, a koniec w pobliżu strony wlotu powietrza jest podporą stałą.
Na cylindrze łożyska łopatek znajdują się obrotowe łopatki kierujące na różnych poziomach oraz automatyczne łożyska łopatek, korby, suwaki itp. dla każdej łopatki kierującej.Stacjonarne łożysko piórowe jest sferycznym łożyskiem atramentowym o dobrym działaniu samosmarującym, a jego żywotność wynosi ponad 25 lat, co jest bezpieczne i niezawodne.Na trzonku łopatki zamontowany jest silikonowy pierścień uszczelniający, który zapobiega wyciekom gazu i przedostawaniu się pyłu.Na zewnętrznym okręgu końca wydechowego cylindra łożyskowego i wsporniku obudowy znajdują się paski uszczelniające, które zapobiegają wyciekom.
3. Cylinder regulacyjny i mechanizm regulacji łopatek
Cylinder regulacyjny jest przyspawany płytami stalowymi, podzielonymi poziomo, a środkowa powierzchnia podziału jest połączona śrubami, co zapewnia dużą sztywność.Jest on podparty wewnątrz obudowy w czterech punktach, a cztery łożyska podporowe wykonane są z niesmarowanego metalu „Du”.Dwa punkty po jednej stronie są półzamknięte, co umożliwia ruch osiowy;dwa punkty po drugiej stronie są rozwinięte. Typ umożliwia osiową i promieniową rozszerzalność cieplną, a wewnątrz cylindra regulacyjnego instalowane są pierścienie prowadzące różnych stopni łopatek.
Mechanizm regulacji łopatek stojana składa się z serwosilnika, płyty łączącej, cylindra regulacyjnego i cylindra podtrzymującego łopatki.Jego funkcją jest regulacja kąta łopatek stojana na wszystkich poziomach sprężarki, aby dostosować ją do zmiennych warunków pracy.Dwa serwomotory są zamontowane po obu stronach sprężarki i połączone z cylindrem regulacyjnym poprzez płytę łączącą.Serwosilnik, stacja naftowa, rurociąg naftowy i zestaw automatycznych przyrządów sterujących tworzą hydrauliczny serwomechanizm do regulacji kąta łopatki.Kiedy działa olej pod wysokim ciśnieniem 130 barów ze stacji oleju napędowego, tłok serwomotoru jest popychany w celu ruchu, a płyta łącząca napędza cylinder regulacyjny, aby poruszał się synchronicznie w kierunku osiowym, a suwak napędza łopatkę stojana w celu obracania się przez korbę, aby osiągnąć cel regulacji kąta łopatki stojana.Z wymagań konstrukcji aerodynamicznej wynika, że wielkość regulacji kąta łopatek każdego stopnia sprężarki jest inna i ogólnie wielkość regulacji zmniejsza się sukcesywnie od pierwszego do ostatniego stopnia, co można zrealizować poprzez wybór długości korby, czyli od pierwszego do ostatniego stopnia, zwiększając długość.
Cylinder regulacyjny nazywany jest także „cylindrem środkowym”, ponieważ jest umieszczony pomiędzy obudową a cylindrem łożyska ostrza, natomiast obudowa i cylinder łożyska ostrza nazywane są odpowiednio „cylindrem zewnętrznym” i „cylindrem wewnętrznym”.Ta trójwarstwowa konstrukcja cylindra znacznie zmniejsza odkształcenia i koncentrację naprężeń zespołu na skutek rozszerzalności cieplnej, a jednocześnie chroni mechanizm regulacji przed kurzem i uszkodzeniami mechanicznymi powodowanymi przez czynniki zewnętrzne.
4. rotor i łopaty
Wirnik składa się z wału głównego, ruchomych ostrzy na wszystkich poziomach, bloków dystansowych, grup blokujących ostrza, ostrzy pszczół itp. Wirnik ma strukturę o jednakowej średnicy wewnętrznej, co jest wygodne w obróbce.
Wrzeciono jest kute ze stali wysokostopowej.Skład chemiczny materiału głównego wału musi zostać dokładnie przetestowany i przeanalizowany, a wskaźnik wydajności jest sprawdzany za pomocą bloku testowego.Po obróbce zgrubnej wymagana jest próba pracy na gorąco w celu sprawdzenia stabilności termicznej i wyeliminowania części naprężeń szczątkowych.Po zakwalifikowaniu powyższych wskaźników można je poddać obróbce wykańczającej.Po zakończeniu wykończenia wymagana jest kontrola zabarwienia lub kontrola cząstek magnetycznych na czopach na obu końcach, a pęknięcia nie są dozwolone.
Ostrza ruchome i ostrza stacjonarne wykonane są z półfabrykatów kutych ze stali nierdzewnej, a surowce należy sprawdzić pod kątem składu chemicznego, właściwości mechanicznych, wtrąceń niemetalicznych żużla i pęknięć.Po wypolerowaniu ostrza przeprowadza się piaskowanie na mokro w celu zwiększenia odporności zmęczeniowej powierzchni.Ostrze formujące musi zmierzyć częstotliwość i, jeśli to konieczne, naprawić częstotliwość.
Ruchome ostrza każdego stopnia są instalowane w obracającym się pionowym rowku nasady ostrza w kształcie drzewa wzdłuż kierunku obwodowego, a bloki dystansowe służą do pozycjonowania dwóch ostrzy, a blokujące bloki dystansowe służą do pozycjonowania i blokowania dwóch ruchomych ostrzy instalowane na końcu każdego etapu.obcisły.
Na obu końcach koła znajdują się dwie tarcze równoważące, dzięki czemu łatwo jest zrównoważyć ciężarki w dwóch płaszczyznach.Płytka równoważąca i tuleja uszczelniająca tworzą tłok równoważący, który poprzez rurę równoważącą równoważy część siły osiowej generowanej przez układ pneumatyczny, zmniejsza obciążenie łożyska oporowego i sprawia, że łożysko znajduje się w bezpieczniejszym środowisku
5. Gruczoł
Tuleje uszczelniające końca wału znajdują się odpowiednio po stronie ssącej i wydechowej sprężarki, a płytki uszczelniające osadzone w odpowiednich częściach wirnika tworzą uszczelnienie labiryntowe, aby zapobiec wyciekom gazu i przesiąkaniu do wnętrza.Aby ułatwić montaż i konserwację, reguluje się ją za pomocą bloku regulacyjnego znajdującego się na zewnętrznym okręgu tulei uszczelniającej.
6. Skrzynia łożyskowa
Łożyska promieniowe i łożyska wzdłużne są umieszczone w skrzyni łożyskowej, a olej do smarowania łożysk jest pobierany ze skrzyni łożyskowej i zawracany do zbiornika oleju.Zwykle spód skrzynki wyposażony jest w urządzenie prowadzące (jeśli jest zintegrowane), które współpracuje z podstawą w celu wycentrowania jednostki i rozszerzenia termicznego w kierunku osiowym.W przypadku obudowy łożyska dzielonego na dole boku zamontowano trzy wpusty prowadzące, aby ułatwić rozszerzalność cieplną obudowy.Osiowy wpust prowadzący jest również umieszczony po jednej stronie obudowy, tak aby pasował do obudowy.Skrzynia łożyskowa wyposażona jest w urządzenia monitorujące, takie jak pomiar temperatury łożysk, pomiar drgań wirnika i pomiar przemieszczenia wału.
7. łożysko
Większość ciągu osiowego wirnika przenoszona jest przez płytkę równoważącą, a pozostały nacisk osiowy wynoszący około 20 ~ 40 kN jest przenoszony przez łożysko oporowe.Podkładki dociskowe można automatycznie regulować w zależności od wielkości ładunku, aby zapewnić równomierne rozłożenie obciążenia na każdej podkładce.Podkładki oporowe wykonane są ze stali węglowej, odlewanej ze stopu Babbitt.
Istnieją dwa typy łożysk promieniowych.Sprężarki o dużej mocy i niskiej prędkości wykorzystują łożyska eliptyczne, a sprężarki o małej mocy i dużych prędkościach wykorzystują łożyska przechylne.
Jednostki wielkogabarytowe są zazwyczaj wyposażone w urządzenia przeciskowe pod wysokim ciśnieniem dla wygody rozruchu.Pompa wysokociśnieniowa wytwarza w krótkim czasie wysokie ciśnienie 80 MPa, a pod łożyskiem promieniowym zamontowany jest wysokociśnieniowy basen olejowy, który podnosi wirnik i zmniejsza opory rozruchu.Po uruchomieniu ciśnienie oleju spada do 5 ~ 15 MPa.
Sprężarka osiowa pracuje w warunkach projektowych.Kiedy warunki pracy ulegną zmianie, jego punkt pracy opuści punkt projektowy i wejdzie w obszar warunków pracy innych niż projektowe.W tym momencie rzeczywista sytuacja w zakresie przepływu powietrza różni się od projektowych warunków pracy.i w pewnych warunkach występują niestabilne warunki przepływu.Z obecnego punktu widzenia istnieje kilka typowych niestabilnych warunków pracy: mianowicie warunki pracy przeciągnięcia obrotowego, warunki pracy udarowej i warunki pracy blokującej, a te trzy warunki pracy należą do niestabilnych aerodynamicznie warunków pracy.
Kiedy sprężarka osiowa pracuje w niestabilnych warunkach pracy, nie tylko wydajność pracy ulegnie znacznemu pogorszeniu, ale czasami wystąpią silne wibracje, przez co maszyna nie będzie mogła normalnie pracować, a nawet wystąpią poważne wypadki z uszkodzeniem.
1. Przeciągnięcie obrotowe sprężarki osiowej
Obszar pomiędzy minimalnym kątem nieruchomej łopatki a linią minimalnego kąta działania krzywej charakterystycznej sprężarki osiowej nazywany jest obszarem przeciągnięcia obrotowego, a przeciągnięcie obrotowe dzieli się na dwa typy: przeciągnięcie postępujące i przeciągnięcie nagłe.Gdy objętość powietrza jest mniejsza niż granica linii obrotowej głównego wentylatora o przepływie osiowym, przepływ powietrza z tyłu łopatki zostanie przerwany, a przepływ powietrza wewnątrz maszyny utworzy przepływ pulsujący, co spowoduje, że łopatka generują naprężenia przemienne i powodują uszkodzenia zmęczeniowe.
Aby zapobiec zgaśnięciu, operator ma obowiązek zapoznać się z charakterystyką silnika i szybko przejść przez strefę zgaśnięcia podczas procesu rozruchu.W trakcie eksploatacji minimalny kąt łopatek stojana nie powinien być mniejszy niż wartość podana w przepisach producenta.
2. Udar sprężarki osiowej
Gdy sprężarka pracuje w połączeniu z siecią rurociągów o określonej objętości, gdy sprężarka pracuje przy wysokim stopniu sprężania i niskim natężeniu przepływu, gdy natężenie przepływu sprężarki jest mniejsze niż określona wartość, przepływ powietrza w łuku tylnym łopatek będzie poważnie oddzielone, aż do zablokowania przejścia, a przepływ powietrza będzie silnie pulsował.I tworzą oscylację z wydajnością powietrza i oporem powietrza sieci rur wylotowych.W tym czasie parametry przepływu powietrza w systemie sieciowym jako całość ulegają znacznym wahaniom, to znaczy objętość i ciśnienie powietrza zmieniają się okresowo w czasie i amplitudzie;moc i dźwięk sprężarki zmieniają się okresowo..Wyżej wymienione zmiany są bardzo poważne, powodują, że kadłub wpada w silne drgania, a nawet maszyna nie może utrzymać normalnej pracy.Zjawisko to nazywa się wzrostem.
Ponieważ udar jest zjawiskiem występującym w całym układzie maszyny i sieci, nie jest on związany tylko z charakterystyką przepływu wewnętrznego sprężarki, ale zależy także od charakterystyki sieci rurociągów, a w jego amplitudzie i częstotliwości dominuje objętość sieci rurociągów.
Konsekwencje przepięcia są często poważne.Spowoduje to, że elementy wirnika i stojana sprężarki będą poddawane naprzemiennym naprężeniom i pęknięciom, powodując nieprawidłowe ciśnienie międzystopniowe powodujące silne wibracje, powodujące uszkodzenie uszczelek i łożysk oporowych oraz powodujące kolizję wirnika i stojana., powodując poważne wypadki.Szczególnie w przypadku wysokociśnieniowych sprężarek osiowych udar może w krótkim czasie zniszczyć maszynę, dlatego sprężarka nie może pracować w warunkach udaru.
Z powyższej wstępnej analizy wiadomo, że przyczyną udaru jest przede wszystkim przeciągnięcie obrotowe spowodowane niedopasowaniem parametrów aerodynamicznych i geometrycznych kaskady łopatek sprężarki w zmiennych warunkach pracy.Ale nie wszystkie obrotowe stragany koniecznie prowadzą do przepięć, to ostatnie jest również związane z systemem sieci rurociągów, więc powstawanie zjawiska udarów obejmuje dwa czynniki: wewnętrznie, zależy to od sprężarki o przepływie osiowym. W pewnych warunkach następuje nagłe, nagłe przeciągnięcie ;zewnętrznie jest to związane z przepustowością i charakterystyką sieci rurociągów.Pierwsza jest przyczyną wewnętrzną, druga zaś warunkiem zewnętrznym.Przyczyna wewnętrzna sprzyja wzrostowi jedynie przy współpracy warunków zewnętrznych.
3. Zablokowanie sprężarki osiowej
Obszar gardzieli łopatek sprężarki jest stały.Wraz ze wzrostem natężenia przepływu, w wyniku wzrostu prędkości osiowej strumienia powietrza, wzrasta prędkość względna strumienia powietrza i ujemny kąt natarcia (kąt natarcia to kąt pomiędzy kierunkiem przepływu powietrza a kątem montażu wlotu ostrza) również wzrasta.W tym momencie średni przepływ powietrza w najmniejszej części wlotu kaskady osiągnie prędkość dźwięku, dzięki czemu przepływ przez sprężarkę osiągnie wartość krytyczną i nie będzie już wzrastał.Zjawisko to nazywa się blokowaniem.To zablokowanie głównych łopatek określa maksymalny przepływ sprężarki.Gdy ciśnienie spalin spadnie, gaz w sprężarce zwiększy natężenie przepływu ze względu na wzrost objętości rozprężania, a zablokowanie nastąpi również, gdy przepływ powietrza osiągnie prędkość dźwięku w końcowej kaskadzie.Ponieważ przepływ powietrza przez końcową łopatę jest zablokowany, ciśnienie powietrza przed końcową łopatką wzrasta, a ciśnienie powietrza za końcową łopatą maleje, powodując wzrost różnicy ciśnień pomiędzy przednią i tylną łopatką końcową, tak że siła działająca z przodu i z tyłu końcowego ostrza jest niezrównoważona i mogą powstać naprężenia.spowodować uszkodzenie ostrza.
Określając kształt łopatek i parametry kaskady sprężarki osiowej, ustala się również jej charakterystykę blokowania.Sprężarki osiowe nie mogą pracować zbyt długo w obszarze poniżej linii dławika.
Ogólnie rzecz biorąc, kontrola zapobiegająca zatykaniu sprężarki osiowej nie musi być tak rygorystyczna jak kontrola przeciwprzepięciowa, działanie sterujące nie musi być szybkie i nie ma potrzeby ustawiania punktu wyłączenia awaryjnego.Jeśli chodzi o ustawienie kontroli zapobiegającej zatykaniu, to także zależy od samej sprężarki. Zapytaj o decyzję.Niektórzy producenci uwzględnili w projekcie wzmocnienie łopatek, dzięki czemu są one w stanie wytrzymać wzrost naprężeń związanych z trzepotaniem i nie wymagają ustawiania kontroli blokowania.Jeżeli producent nie uzna, że należy zwiększyć wytrzymałość ostrza, gdy w konstrukcji występuje zjawisko blokowania, należy przewidzieć automatyczne urządzenia sterujące zapobiegające blokowaniu.
Schemat kontroli zapobiegania zatykaniu sprężarki osiowej jest następujący: na rurociągu wylotowym sprężarki instaluje się motylkowy zawór zapobiegający zatykaniu, a dwa sygnały detekcji natężenia przepływu na wlocie i ciśnienia na wylocie są jednocześnie wprowadzane do regulator zapobiegający zatykaniu.Gdy ciśnienie wylotowe maszyny spadnie nienormalnie, a punkt pracy maszyny spadnie poniżej linii zapobiegającej blokowaniu, sygnał wyjściowy regulatora jest wysyłany do zaworu zapobiegającego blokowaniu, aby zawór zamykał się mniejszy, co powoduje wzrost ciśnienia powietrza , natężenie przepływu maleje, a punkt pracy wchodzi w linię zapobiegającą blokowaniu.Powyżej linii blokującej maszyna pozbywa się stanu blokującego.
