Дать вам полное представление о конструкции, принципе работы, преимуществах и недостатках осевых компрессоров.
Знание осевых компрессоров.
Компрессоры с осевым потоком и центробежные компрессоры относятся к компрессорам скоростного типа и оба называются турбинными компрессорами;Значение компрессоров скоростного типа означает, что их принципы работы основаны на том, что лопатки выполняют работу над газом и сначала создают поток газа. Скорость потока значительно увеличивается перед преобразованием кинетической энергии в энергию давления.По сравнению с центробежным компрессором, поскольку поток газа в компрессоре движется не в радиальном, а в осевом направлении, самой большой особенностью компрессора с осевым потоком является то, что пропускная способность газа на единицу площади велика и одинакова. При условии обработки объема газа радиальный размер невелик, что особенно подходит для случаев, когда требуется большой расход.Кроме того, осевой компрессор также обладает преимуществами простой конструкции, удобства эксплуатации и обслуживания.Однако он явно уступает центробежным компрессорам по сложному профилю лопаток, высоким требованиям к производственному процессу, узкому стабильному рабочему пространству и малому диапазону регулирования расхода при постоянной скорости.
На следующем рисунке представлена принципиальная схема конструкции осевого компрессора серии AV:
1. Шасси
Корпус осевого компрессора выполнен с возможностью горизонтального разъема и изготовлен из чугуна (стали).Он обладает характеристиками хорошей жесткости, отсутствия деформации, шумопоглощения и снижения вибрации.Затяните болтами, чтобы соединить верхнюю и нижнюю половины в очень жесткое целое.
Корпус поддерживается на основании в четырех точках, причем четыре точки опоры расположены по обеим сторонам нижнего корпуса рядом со средней разделенной поверхностью, так что опора устройства имеет хорошую устойчивость.Две из четырех точек опоры являются фиксированными, а две другие — скользящими.Нижняя часть корпуса также снабжена двумя направляющими шпонками в осевом направлении, служащими для теплового расширения агрегата в процессе работы.
В больших агрегатах скользящая опорная точка поддерживается поворотным кронштейном, а специальные материалы используются для уменьшения теплового расширения и уменьшения изменения высоты центра агрегата.Кроме того, установлена промежуточная опора для повышения жесткости агрегата.
2. Статический цилиндр с лопастным подшипником.
Стационарный лопастной подшипниковый цилиндр является опорным цилиндром для регулируемых неподвижных лопаток компрессора.Он выполнен в виде горизонтального разделения.Геометрический размер определяется аэродинамическим расчетом, который является основным содержанием конструкции конструкции компрессора.Впускное кольцо соответствует впускному концу цилиндра с неподвижным лопастным подшипником, а диффузор соответствует выпускному концу.Они соответственно соединены с корпусом и уплотнительной втулкой, образуя сужающийся канал впускного конца и расширительный канал выпускного конца.Канал и канал, образованный ротором и цилиндром с лопастным подшипником, объединяются, образуя полный канал воздушного потока осевого компрессора.
Корпус цилиндра со стационарным лопастным подшипником отлит из ковкого чугуна и подвергнут прецизионной механической обработке.Два конца соответственно поддерживаются на корпусе: конец рядом со стороной выпуска представляет собой скользящую опору, а конец рядом со стороной воздухозаборника представляет собой фиксированную опору.
Для каждой направляющей лопатки на цилиндре подшипника лопасти имеются вращающиеся направляющие лопатки на разных уровнях, а также автоматические подшипники лопаток, кривошипы, ползунки и т. д.Стационарный листовой подшипник представляет собой сферический чернильный подшипник с хорошим самосмазывающимся эффектом, срок службы которого составляет более 25 лет, что является безопасным и надежным.На ножке лопатки установлено силиконовое уплотнительное кольцо, предотвращающее утечку газа и попадание пыли.На внешнем круге выпускного конца несущего цилиндра и опоре корпуса предусмотрены заполняющие уплотнительные ленты для предотвращения утечек.
3. Регулировочный цилиндр и механизм регулировки лопаток.
Цилиндр регулировки сварен из стальных пластин, разделенных по горизонтали, а средняя поверхность разъема соединена болтами, имеющими высокую жесткость.Он поддерживается внутри корпуса в четырех точках, а четыре опорных подшипника изготовлены из несмазанного металла типа «Du».Две точки на одной стороне полузакрыты, что обеспечивает возможность осевого перемещения;две точки на другой стороне развиты. Этот тип допускает осевое и радиальное тепловое расширение, а внутри регулировочного цилиндра установлены направляющие кольца различных ступеней лопаток.
Механизм регулировки лопаток статора состоит из серводвигателя, соединительной пластины, регулировочного цилиндра и цилиндра поддержки лопаток.Его функция заключается в регулировке угла лопаток статора на всех уровнях компрессора для соответствия изменяющимся условиям работы.Два серводвигателя установлены с обеих сторон компрессора и соединены с регулировочным цилиндром через соединительную пластину.Серводвигатель, силовая маслостанция, нефтепровод и комплект приборов автоматического управления образуют гидравлический следящий механизм регулировки угла наклона лопаток.Когда действует масло под высоким давлением 130 бар из силовой масляной станции, поршень серводвигателя перемещается, а соединительная пластина приводит в движение регулировочный цилиндр синхронно в осевом направлении, а ползун приводит во вращение лопатку статора. через рукоятку, чтобы достичь цели регулировки угла лопатки статора.Из требований к аэродинамическому проектированию видно, что величина регулировки угла лопаток каждой ступени компрессора различна, и обычно величина регулировки последовательно уменьшается от первой ступени к последней, что можно реализовать путем выбора длины кривошипа, то есть от первой ступени к последней, увеличиваясь в длину.
Регулировочный цилиндр также называется «средним цилиндром», поскольку он расположен между корпусом и цилиндром подшипника ножа, а корпус и цилиндр подшипника ножа называются «внешним цилиндром» и «внутренним цилиндром» соответственно.Такая трехслойная конструкция цилиндра значительно снижает деформацию и концентрацию напряжений узла из-за теплового расширения и в то же время предохраняет механизм регулировки от пыли и механических повреждений, вызванных внешними факторами.
4. ротор и лопасти
Ротор состоит из главного вала, подвижных лопастей на всех уровнях, распорных блоков, групп фиксации лопастей, пчелиных лопастей и т. д. Ротор имеет конструкцию одинакового внутреннего диаметра, что удобно для обработки.
Шпиндель выкован из высоколегированной стали.Химический состав материала главного вала должен быть строго проверен и проанализирован, а индекс производительности проверяется с помощью испытательного блока.После черновой обработки необходимо провести испытание на горячую эксплуатацию для проверки термостойкости и устранения части остаточных напряжений.После того, как вышеуказанные показатели аттестованы, его можно приступать к чистовой обработке.После окончательной отделки требуется проверка окраски или магнитопорошковый контроль шеек с обоих концов, трещины не допускаются.
Подвижные и неподвижные лопатки изготавливаются из ковочных заготовок из нержавеющей стали, а сырье требует проверки на химический состав, механические свойства, наличие неметаллических шлаковых включений и трещин.После полировки лезвия проводится влажная пескоструйная очистка для повышения усталостной прочности поверхности.Формующему лезвию необходимо измерить частоту, а при необходимости отремонтировать частоту.
Подвижные лопасти каждой ступени установлены во вращающейся вертикальной древовидной корневой канавке лопасти вдоль окружного направления, а проставочные блоки используются для позиционирования двух лопастей, а фиксирующие проставочные блоки используются для позиционирования и блокировки двух движущихся лопастей. устанавливается в конце каждого этапа.тугой.
На обоих концах колеса имеются два балансировочных диска, благодаря чему грузы легко балансировать в двух плоскостях.Балансировочная пластина и уплотнительная втулка образуют уравновешивающий поршень, который действует через уравновешивающую трубку, уравновешивая часть осевого усилия, создаваемого пневматикой, уменьшая нагрузку на упорный подшипник и делая подшипник более безопасным.
5. Железа
На стороне впуска и выпуске компрессора имеются уплотнительные втулки на конце вала соответственно, а уплотнительные пластины, встроенные в соответствующие части ротора, образуют лабиринтное уплотнение для предотвращения утечки газа и внутренней утечки.Для облегчения установки и обслуживания его регулировка осуществляется посредством регулировочного блока на внешнем круге уплотнительной втулки.
6. Подшипниковая коробка
Радиальные и упорные подшипники расположены в коробке подшипников, а масло для смазки подшипников собирается из коробки подшипников и возвращается в масляный бак.Обычно нижняя часть коробки оснащена направляющим устройством (если оно встроено), которое взаимодействует с основанием, обеспечивая центрирование блока и термическое расширение в осевом направлении.В случае разъемного корпуса подшипника в нижней части сбоку установлены три направляющие шпонки для облегчения теплового расширения корпуса.На одной стороне корпуса также расположена осевая направляющая шпонка, соответствующая корпусу.Подшипниковая коробка оснащена устройствами контроля, такими как измерение температуры подшипников, измерение вибрации ротора и измерение смещения вала.
7. подшипник
Большую часть осевого усилия ротора принимает на себя балансировочная пластина, а оставшуюся осевую нагрузку около 20–40 кН воспринимает упорный подшипник.Упорные подушки можно автоматически регулировать в зависимости от размера нагрузки, чтобы обеспечить равномерное распределение нагрузки на каждую колодку.Упорные подушки изготовлены из углеродистой стали, отлитой из баббитового сплава.
Существует два типа радиальных подшипников.В компрессорах высокой мощности и низкой скорости используются эллиптические подшипники, а в компрессорах малой мощности и высокой скорости используются подшипники с наклонными подушками.
Крупногабаритные агрегаты обычно оснащаются подъемными устройствами высокого давления для удобства запуска.Насос высокого давления за короткое время создает высокое давление 80 МПа, а под радиальным подшипником установлен масляный резервуар высокого давления для подъема ротора и уменьшения пускового сопротивления.После запуска давление масла падает до 5–15 МПа.
Осевой компрессор работает в расчетных условиях.При изменении условий эксплуатации его рабочая точка выйдет из расчетной точки и войдет в область нерасчетных условий эксплуатации.В настоящее время фактическая ситуация с воздушным потоком отличается от расчетного рабочего состояния., и при определенных условиях возникает неустойчивое состояние течения.С современной точки зрения, существует несколько типичных нестабильных условий работы: а именно, рабочее состояние вращающегося стойла, рабочее состояние помпажа и рабочее состояние блокировки, и эти три рабочих состояния относятся к аэродинамически нестабильным условиям работы.
Когда осевой компрессор работает в таких нестабильных рабочих условиях, рабочие характеристики не только значительно ухудшаются, но иногда возникают сильные вибрации, из-за которых машина не может работать нормально, и даже могут произойти серьезные аварии.
1. Вращающийся стеллаж осевого компрессора.
Область между минимальным углом неподвижной лопатки и линией минимального рабочего угла характеристической кривой осевого компрессора называется зоной вращающегося срыва, а вращающийся срыв делится на два типа: прогрессивный срыв и резкий срыв.Когда объем воздуха меньше предела линии срыва вращения главного вентилятора с осевым потоком, поток воздуха на задней части лопасти отрывается, а поток воздуха внутри машины образует пульсирующий поток, что приводит к опрокидыванию лопасти. создают переменное напряжение и вызывают усталостные повреждения.
Чтобы предотвратить остановку, оператор должен знать характеристическую кривую двигателя и быстро проходить через зону остановки во время процесса запуска.В процессе эксплуатации минимальный угол лопаток статора не должен быть ниже установленного значения по регламенту производителя.
2. Помпаж осевого компрессора
При работе компрессора в связке с трубопроводной сетью определенного объема, при работе компрессора с высокой степенью сжатия и низкой скоростью потока, когда расход компрессора становится меньше определенного значения, обратный поток воздуха по лопаткам будет серьезно отделяются до тех пор, пока проход не будет заблокирован, и поток воздуха не начнет сильно пульсировать.И образуют колебания с производительностью воздуха и сопротивлением воздуха сети выпускных труб.В это время параметры воздушного потока сетевой системы в целом сильно колеблются, то есть объем и давление воздуха периодически изменяются во времени и по амплитуде;мощность и звук компрессора периодически меняются..Вышеупомянутые изменения очень серьезны, заставляя фюзеляж сильно вибрировать, и даже машина не может поддерживать нормальную работу.Это явление называется всплеском.
Поскольку помпаж — это явление, которое возникает во всей машине и сетевой системе, оно связано не только с характеристиками внутреннего потока компрессора, но также зависит от характеристик трубопроводной сети, а его амплитуда и частота зависят от объема. трубопроводной сети.
Последствия перенапряжения часто бывают серьезными.Это приведет к тому, что компоненты ротора и статора компрессора будут подвергаться переменному напряжению и разрушению, что приведет к аномальному межступенчатому давлению, вызывающему сильную вибрацию, что приведет к повреждению уплотнений и упорных подшипников, а также к столкновению ротора и статора., что приводит к серьезным авариям.Особенно это касается компрессоров с осевым потоком высокого давления: помпаж может вывести из строя машину за короткое время, поэтому компрессору не разрешается работать в условиях помпажа.
Из приведенного выше предварительного анализа известно, что помпаж в первую очередь вызван остановкой вращения, вызванной нерегулировкой аэродинамических параметров и геометрических параметров в каскаде лопаток компрессора при переменных рабочих условиях.Но не все вращающиеся срывы обязательно приводят к помпажу, последний также связан с системой трубопроводной сети, поэтому образование помпажного явления включает в себя два фактора: внутри, это зависит от компрессора с осевым потоком. При определенных условиях происходит внезапный внезапный срыв. ;внешне это связано с мощностью и характерной чертой трубопроводной сети.Первое является внутренней причиной, а второе — внешним условием.Внутренняя причина способствует подъему только при содействии внешних условий.
3. Блокировка осевого компрессора.
Зона лопаток компрессора фиксирована.При увеличении скорости потока за счет увеличения осевой скорости воздушного потока увеличивается относительная скорость воздушного потока и отрицательный угол атаки (угол атаки - это угол между направлением воздушного потока и углом установки входа лопатки) также увеличивается.В это время средний расход воздуха на наименьшем участке входа каскада достигнет скорости звука, так что расход через компрессор достигнет критического значения и не будет продолжать увеличиваться.Это явление называется блокировкой.Эта блокировка первичных лопаток определяет максимальный расход компрессора.При уменьшении давления выхлопа газ в компрессоре увеличит расход за счет увеличения объема расширения, а также произойдет засор, когда поток воздуха достигнет скорости звука в выпускном каскаде.Поскольку поток воздуха последней лопасти блокируется, давление воздуха перед последней лопастью увеличивается, а давление воздуха за последней лопастью уменьшается, в результате чего разница давления между передней и задней частью последней лопасти увеличивается, так что сила, действующая на переднюю и заднюю часть последнего лезвия, не сбалансирована, и может возникнуть напряжение.привести к повреждению лезвия.
При определении формы лопаток и параметров каскада осевого компрессора фиксируются и его характеристики блокировки.Осевым компрессорам не разрешается работать слишком долго в зоне ниже дроссельной линии.
Вообще говоря, управление защитой от засорения осевого компрессора не должно быть таким строгим, как управление защитой от помпажа, действие управления не должно быть быстрым, и нет необходимости устанавливать точку остановки срабатывания.Что касается установки контроля засорения, это также зависит от самого компрессора. Спросите решение.Некоторые производители учли в конструкции усиление лопастей, благодаря чему они выдерживают увеличение флаттерных напряжений, поэтому им не нужно настраивать контроль блокировки.Если изготовитель не считает, что при возникновении явления блокировки в конструкции необходимо увеличить прочность лопатки, необходимо предусмотреть средства автоматического управления антиблокировкой.
Схема управления защитой от засорения осевого компрессора следующая: на выпускном трубопроводе компрессора установлен дроссельный клапан, предотвращающий засорение, и два сигнала определения расхода на входе и давления на выходе одновременно подаются на входной сигнал. противозасорительный регулятор.Когда выходное давление машины падает ненормально и рабочая точка машины падает ниже антиблокировочной линии, выходной сигнал регулятора отправляется на антиблокировочный клапан, чтобы клапан закрывался меньше, поэтому давление воздуха увеличивается. , расход уменьшается, и рабочая точка выходит на противоблокировочную линию.Выше линии блокировки машина освобождается от состояния блокировки.
