Vă oferă o înțelegere cuprinzătoare a structurii, principiului de funcționare, avantajelor și dezavantajelor compresoarelor cu flux axial
Cunoștințe despre compresoarele axiale
Compresoarele cu flux axial și compresoarele centrifugale aparțin ambele compresoarelor de tip viteză și ambele se numesc compresoare cu turbină;Semnificația compresoarelor de tip viteză înseamnă că principiile lor de lucru se bazează pe palete pentru a lucra cu gazul și pentru a face mai întâi fluxul de gaz. Viteza de curgere este mult crescută înainte de a converti energia cinetică în energie de presiune.În comparație cu compresorul centrifugal, deoarece debitul de gaz în compresor nu este de-a lungul direcției radiale, ci de-a lungul direcției axiale, cea mai mare caracteristică a compresorului cu debit axial este că capacitatea de debit de gaz pe unitate de suprafață este mare și aceeași Sub premisa procesării volumului de gaz, dimensiunea radială este mică, potrivită mai ales pentru ocaziile care necesită un debit mare.În plus, compresorul cu flux axial are, de asemenea, avantajele structurii simple, operațiunii convenabile și întreținerii.Cu toate acestea, este în mod evident inferior compresoarelor centrifugale în ceea ce privește profilul complex al lamei, cerințele ridicate ale procesului de fabricație, zona de lucru stabilă îngustă și intervalul mic de reglare a debitului la viteză constantă.
Următoarea figură este o diagramă schematică a structurii compresorului cu debit axial din seria AV:
1. Șasiu
Carcasa compresorului cu flux axial este proiectată pentru a fi despicată orizontal și este realizată din fontă (oțel).Are caracteristicile de rigiditate bună, fără deformare, absorbție a zgomotului și reducerea vibrațiilor.Strângeți cu șuruburi pentru a conecta jumătățile superioare și inferioare într-un întreg foarte rigid.
Carcasa este susținută pe bază în patru puncte, iar cele patru puncte de sprijin sunt așezate pe ambele părți ale carcasei inferioare aproape de suprafața despicată din mijloc, astfel încât suportul unității să aibă o bună stabilitate.Două dintre cele patru puncte de sprijin sunt puncte fixe, iar celelalte două sunt puncte de alunecare.Partea inferioară a carcasei este, de asemenea, prevăzută cu două chei de ghidare de-a lungul direcției axiale, care sunt utilizate pentru dilatarea termică a unității în timpul funcționării.
Pentru unitățile mari, punctul de sprijin al glisantei este susținut de un suport de balansare, iar materialele speciale sunt utilizate pentru a reduce dilatarea termică și pentru a reduce modificarea înălțimii centrale a unității.În plus, un suport intermediar este setat pentru a crește rigiditatea unității.
2. Cilindru lagăr cu palete static
Cilindrul lagăr cu palete staționare este cilindrul suport pentru paletele fixe reglabile ale compresorului.Este conceput ca o divizare orizontală.Dimensiunea geometrică este determinată de designul aerodinamic, care este conținutul de bază al designului structurii compresorului.Inelul de admisie se potrivește cu capătul de admisie al cilindrului staționar al lagărului cu palete, iar difuzorul se potrivește cu capătul de evacuare.Ele sunt conectate respectiv cu carcasa și manșonul de etanșare pentru a forma pasajul convergent al capătului de admisie și pasajul de expansiune al capătului de evacuare.Un canal și canalul format de rotor și cilindrul lagăr cu palete sunt combinate pentru a forma un canal complet de flux de aer al compresorului cu flux axial.
Corpul cilindrului cilindrului staționar cu palete este turnat din fontă ductilă și a fost prelucrat cu precizie.Cele două capete sunt sprijinite respectiv pe carcasă, capătul de lângă partea de evacuare este un suport de alunecare, iar capătul de lângă partea de admisie a aerului este un suport fix.
Există palete de ghidare rotative la diferite niveluri și rulmenți automati pentru palete, manivele, glisoare etc. pentru fiecare paletă de ghidare de pe cilindrul rulmentului paletei.Rulmentul staționar cu frunze este un rulment sferic cu cerneală cu efect bun de auto-lubrifiere, iar durata de viață a acestuia este de peste 25 de ani, ceea ce este sigur și de încredere.Un inel de etanșare din silicon este instalat pe tija paletei pentru a preveni scurgerea de gaz și intrarea prafului.Benzi de etanșare de umplere sunt prevăzute pe cercul exterior al capătului de evacuare al cilindrului lagăr și suportul carcasei pentru a preveni scurgerile.
3. Cilindru de reglare și mecanism de reglare a paletelor
Cilindrul de reglare este sudat cu plăci de oțel, despicate orizontal, iar suprafața despicată din mijloc este conectată prin șuruburi, care are o rigiditate ridicată.Este susținut în interiorul carcasei în patru puncte, iar cei patru rulmenți de susținere sunt din metal „Du” nelubrifiat.Cele două puncte de pe o parte sunt semiînchise, permițând mișcarea axială;cele două puncte de pe cealaltă parte sunt dezvoltate Tipul permite dilatarea termică axială și radială, iar în interiorul cilindrului de reglare sunt instalate inele de ghidare din diferite trepte ale paletelor.
Mecanismul de reglare a lamei statorului este compus dintr-un servomotor, o placă de legătură, un cilindru de reglare și un cilindru de susținere a lamei.Funcția sa este de a regla unghiul palelor statorului la toate nivelurile compresorului pentru a îndeplini condițiile variabile de lucru.Două servomotoare sunt instalate pe ambele părți ale compresorului și conectate cu cilindrul de reglare prin placa de conectare.Servomotorul, centrala de ulei, conducta de ulei și un set de instrumente de control automat formează un servomecanism hidraulic pentru reglarea unghiului paletei.Când uleiul de înaltă presiune de 130 bari de la stația de ulei acționează, pistonul servomotorului este împins pentru a se mișca, iar placa de conectare antrenează cilindrul de reglare să se miște sincron în direcția axială, iar glisorul conduce paleta statorului să se rotească prin manivelă, astfel încât să se realizeze scopul de a regla unghiul paletei statorului.Din cerințele de proiectare aerodinamică se poate observa că valoarea de reglare a unghiului paletei fiecărei trepte a compresorului este diferită și, în general, valoarea de reglare scade succesiv de la prima treaptă la ultima treaptă, ceea ce poate fi realizat prin selectarea lungimii. a manivelei, adică de la prima treaptă până la ultima treaptă crescând în lungime.
Cilindrul de reglare este numit și „cilindrul mijlociu” deoarece este plasat între carcasă și cilindrul lagăr al lamei, în timp ce carcasa și cilindrul rulment al lamei se numesc „cilindru exterior” și, respectiv, „cilindrul interior”.Această structură de cilindru cu trei straturi reduce foarte mult deformarea și concentrarea tensiunilor unității din cauza expansiunii termice și, în același timp, previne mecanismul de reglare de praf și deteriorări mecanice cauzate de factori externi.
4. rotor și palete
Rotorul este compus din arborele principal, lame mobile la toate nivelurile, blocuri distanțiere, grupuri de blocare a lamelor, lame de albine etc. Rotorul are o structură cu diametru interior egal, ceea ce este convenabil pentru prelucrare.
Axul este forjat din oțel înalt aliat.Compoziția chimică a materialului arborelui principal trebuie să fie strict testată și analizată, iar indicele de performanță este verificat de blocul de testare.După prelucrarea brută, este necesar un test de rulare la cald pentru a verifica stabilitatea termică a acestuia și pentru a elimina o parte a tensiunii reziduale.După ce indicatorii de mai sus sunt calificați, acesta poate fi introdus în prelucrarea de finisare.După terminarea finisării, inspecția de colorare sau inspecția particulelor magnetice este necesară la ambele capete, iar fisurile nu sunt permise.
Lamele mobile și lamele staționare sunt fabricate din semifabricate de forjare din oțel inoxidabil, iar materiile prime trebuie inspectate pentru compoziția chimică, proprietățile mecanice, incluziunile nemetalice de zgură și fisurile.După ce lama este lustruită, se efectuează sablare umedă pentru a spori rezistența la oboseală a suprafeței.Lama de formare trebuie să măsoare frecvența și, dacă este necesar, trebuie să repare frecvența.
Lamele mobile ale fiecărei etape sunt instalate în canelura verticală rotativă a rădăcinii lamei în formă de copac de-a lungul direcției circumferențiale, iar blocurile distanțiere sunt folosite pentru a poziționa cele două lame, iar blocurile distanțiere de blocare sunt folosite pentru a poziționa și bloca cele două lame în mișcare. instalat la sfârșitul fiecărei etape.strâmt.
Există două discuri de echilibrare procesate la ambele capete ale roții și este ușor să echilibrați greutățile în două planuri.Placa de echilibru și manșonul de etanșare formează un piston de echilibrare, care funcționează prin conducta de echilibrare pentru a echilibra o parte a forței axiale generate de pneumatic, pentru a reduce sarcina pe rulmentul axial și pentru a face rulmentul într-un mediu mai sigur.
5. Glandă
Există manșoane de etanșare la capătul arborelui pe partea de admisie și, respectiv, pe partea de evacuare a compresorului, iar plăcile de etanșare încorporate în părțile corespunzătoare ale rotorului formează o etanșare labirint pentru a preveni scurgerile de gaz și infiltrațiile interne.Pentru a facilita instalarea și întreținerea, acesta se reglează prin blocul de reglare de pe cercul exterior al manșonului de etanșare.
6. Cutie de rulmenți
Rulmenții radiali și rulmenții axiali sunt aranjați în cutia de rulmenți, iar uleiul pentru lubrifierea rulmenților este colectat din cutia de rulmenți și returnat în rezervorul de ulei.De obicei, partea inferioară a cutiei este echipată cu un dispozitiv de ghidare (când este integrat), care cooperează cu baza pentru a centra unitatea și a se extinde termic în direcția axială.Pentru carcasa rulmentului divizat, trei chei de ghidare sunt instalate în partea de jos a laterală pentru a facilita dilatarea termică a carcasei.O cheie de ghidare axială este de asemenea dispusă pe o parte a carcasei pentru a se potrivi cu carcasa.Cutia de rulmenți este echipată cu dispozitive de monitorizare, cum ar fi măsurarea temperaturii rulmenților, măsurarea vibrațiilor rotorului și măsurarea deplasării arborelui.
7. rulment
Cea mai mare parte a tracțiunii axiale a rotorului este suportată de placa de echilibru, iar tracțiunea axială rămasă de aproximativ 20 ~ 40 kN este suportată de rulmentul axial.Tampoanele de tracțiune pot fi ajustate automat în funcție de dimensiunea sarcinii pentru a se asigura că sarcina de pe fiecare tampon este distribuită uniform.Tampoanele de tracțiune sunt realizate din aliaj Babbitt turnat din oțel carbon.
Există două tipuri de rulmenți radiali.Compresoarele cu putere mare și viteză mică folosesc rulmenți eliptici, iar compresoarele cu putere redusă și viteză mare folosesc rulmenți cu plăcuțe basculante.
Unitățile la scară mare sunt, în general, echipate cu dispozitive de ridicare de înaltă presiune pentru confortul pornirii.Pompa de înaltă presiune generează o presiune ridicată de 80MPa într-un timp scurt, iar sub rulmentul radial este instalat un bazin de ulei de înaltă presiune pentru a ridica rotorul și a reduce rezistența la pornire.După pornire, presiunea uleiului scade la 5~15MPa.
Compresorul cu flux axial funcționează în condițiile de proiectare.Când condițiile de funcționare se schimbă, punctul său de funcționare va părăsi punctul de proiectare și va intra în zona de condiții de funcționare neproiectată.În acest moment, situația reală a fluxului de aer este diferită de starea de funcționare proiectată., iar în anumite condiții, apare o stare instabilă de curgere.Din punct de vedere actual, există mai multe condiții tipice de lucru instabile: și anume, starea de lucru în blocare rotativă, starea de lucru la supratensiune și starea de lucru de blocare, iar aceste trei condiții de lucru aparțin condițiilor de lucru instabile aerodinamice.
Când compresorul cu flux axial funcționează în aceste condiții instabile de lucru, nu numai că performanța de lucru va fi foarte deteriorată, dar uneori vor apărea vibrații puternice, astfel încât mașina să nu funcționeze normal și chiar și accidente grave de daune.
1. Blocaj rotativ al compresorului cu flux axial
Zona dintre unghiul minim al paletei staționare și linia unghiului minim de funcționare a curbei caracteristice a compresorului cu flux axial se numește zonă de blocare rotativă, iar blocajul rotativ este împărțit în două tipuri: blocaj progresiv și blocaj brusc.Când volumul de aer este mai mic decât limita de rotație a liniei de blocare a ventilatorului principal cu flux axial, fluxul de aer de pe partea din spate a lamei se va rupe, iar fluxul de aer din interiorul mașinii va forma un flux pulsatoriu, ceea ce va face ca lama să se desprindă. generează stres alternativ și provoacă daune de oboseală.
Pentru a preveni blocarea, operatorul trebuie să fie familiarizat cu curba caracteristică a motorului și să treacă rapid prin zona de blocare în timpul procesului de pornire.În timpul procesului de funcționare, unghiul minim al lamei statorului nu trebuie să fie mai mic decât valoarea specificată conform reglementărilor producătorului.
2. Surge compresor axial
Când compresorul funcționează împreună cu o rețea de conducte cu un anumit volum, când compresorul funcționează la un raport de compresie ridicat și un debit scăzut, odată ce debitul compresorului este mai mic decât o anumită valoare, fluxul de aer cu arcul din spate al palelor va fi serios separat până când trecerea este blocată, iar fluxul de aer va pulsa puternic.Și formează o oscilație cu capacitatea de aer și rezistența aerului a rețelei de conducte de evacuare.În acest moment, parametrii fluxului de aer ai sistemului de rețea fluctuează foarte mult în ansamblu, adică volumul și presiunea aerului se modifică periodic în timp și amplitudine;puterea și sunetul compresorului se schimbă periodic..Modificările menționate mai sus sunt foarte severe, determinând vibrarea puternică a fuzelajului și chiar și mașina nu poate menține funcționarea normală.Acest fenomen se numește supratensiune.
Deoarece supratensiunea este un fenomen care are loc în întregul sistem de mașină și de rețea, nu este legată numai de caracteristicile debitului intern ale compresorului, ci depinde și de caracteristicile rețelei de conducte, iar amplitudinea și frecvența acesteia sunt dominate de volum. a rețelei de conducte.
Consecințele supratensiunii sunt adesea grave.Va cauza rotorul compresorului și componentele statorului să sufere stres și fracturi alternative, determinând o anomalie de presiune între trepte care provoacă vibrații puternice, ducând la deteriorarea etanșărilor și lagărelor de tracțiune și provocând ciocnirea rotorului și a statorului., provocând accidente grave.În special pentru compresoarele cu debit axial de înaltă presiune, supratensiunile pot distruge mașina într-un timp scurt, astfel încât compresorul nu are voie să funcționeze în condiții de supratensiune.
Din analiza preliminară de mai sus, se știe că supratensiunea este cauzată în primul rând de blocarea de rotație cauzată de neajustarea parametrilor aerodinamici și a parametrilor geometrici în cascada palelor compresorului în condiții variabile de lucru.Dar nu toate blocajele care se rotesc vor duce neapărat la supratensiune, aceasta din urmă este legată și de sistemul de rețea de conducte, așa că formarea fenomenului de supratensiune include doi factori: intern, depinde de compresorul de curgere axială În anumite condiții, are loc o blocare bruscă. ;extern, este legat de capacitatea și linia caracteristică a rețelei de conducte.Prima este o cauză internă, în timp ce a doua este o condiție externă.Cauza internă nu favorizează creșterea decât cu cooperarea condițiilor externe.
3. Blocarea compresorului axial
Zona gâtului lamei a compresorului este fixă.Când debitul crește, datorită creșterii vitezei axiale a fluxului de aer, viteza relativă a fluxului de aer crește și unghiul negativ de atac (unghiul de atac este unghiul dintre direcția fluxului de aer și unghiul de instalare de intrare a lamei) crește de asemenea.În acest moment, debitul mediu de aer pe cea mai mică secțiune a admisiei în cascadă va atinge viteza sunetului, astfel încât debitul prin compresor va atinge o valoare critică și nu va continua să crească.Acest fenomen se numește blocare.Această blocare a paletelor primare determină debitul maxim al compresorului.Când presiunea de evacuare scade, gazul din compresor va crește debitul datorită creșterii volumului de expansiune, iar blocarea va apărea și atunci când debitul de aer atinge viteza sunetului în cascada finală.Deoarece fluxul de aer al lamei finale este blocat, presiunea aerului din fața lamei finale crește, iar presiunea aerului din spatele lamei finale scade, determinând creșterea diferenței de presiune dintre partea din față și din spate a lamei finale, astfel încât forța din față și din spate a lamei finale este dezechilibrată și poate fi generată stres.provoca deteriorarea lamei.
Când se determină forma paletei și parametrii de cascadă ai unui compresor cu flux axial, caracteristicile de blocare ale acestuia sunt, de asemenea, fixate.Compresoarele axiale nu au voie să funcționeze prea mult timp în zona de sub linia de șoc.
În general, controlul anti-înfundare al compresorului cu debit axial nu trebuie să fie la fel de strict ca controlul anti-supratensiuni, acțiunea de control nu este necesară să fie rapidă și nu este necesară setarea unui punct de oprire a declanșării.În ceea ce privește setarea controlului anti-înfundare, depinde și de compresorul însuși Solicitați o decizie.Unii producători au ținut cont de întărirea lamelor în design, astfel încât să poată rezista la creșterea stresului de flutter, astfel încât să nu fie nevoie să configureze controlul blocării.Dacă producătorul nu consideră că rezistența lamei trebuie crescută atunci când apare fenomenul de blocare în proiectare, trebuie prevăzute facilități de control automat anti-blocare.
Schema de control anti-înfundare a compresorului cu debit axial este următoarea: o supapă anti-înfundare tip fluture este instalată pe conducta de evacuare a compresorului, iar cele două semnale de detectare a debitului de intrare și a presiunii de ieșire sunt introduse simultan la regulator anti-infundare.Când presiunea de ieșire a mașinii scade anormal și punctul de lucru al mașinii scade sub linia anti-blocare, semnalul de ieșire al regulatorului este trimis la supapa anti-blocare pentru a face supapa să se închidă mai mică, astfel încât presiunea aerului crește , debitul scade, iar punctul de lucru intră pe linia anti-blocare.Deasupra liniei de blocare, mașina scapă de starea de blocare.
