Oferiu-vos una comprensió completa de l'estructura, principi de funcionament, avantatges i desavantatges dels compressors de flux axial
Coneixements sobre compressors axials
Els compressors de flux axial i els compressors centrífugs pertanyen als compressors de tipus velocitat, i tots dos s'anomenen compressors de turbina;El significat dels compressors de tipus de velocitat significa que els seus principis de funcionament es basen en les pales per treballar amb el gas i primer fan que el gas flueixi. La velocitat del flux augmenta molt abans de convertir l'energia cinètica en energia de pressió.En comparació amb el compressor centrífug, ja que el flux de gas al compressor no és al llarg de la direcció radial, sinó al llarg de la direcció axial, la característica més important del compressor de flux axial és que la capacitat de flux de gas per unitat d'àrea és gran i la mateixa Sota la premissa de processar el volum de gas, la dimensió radial és petita, especialment adequada per a ocasions que requereixen un gran cabal.A més, el compressor de flux axial també té els avantatges d'una estructura senzilla, un funcionament i un manteniment convenients.No obstant això, és òbviament inferior als compressors centrífugs pel que fa al perfil complex de les fulles, als alts requisits del procés de fabricació, a l'àrea de treball estable estreta i al rang d'ajust de flux reduït a velocitat constant.
La figura següent és un diagrama esquemàtic de l'estructura del compressor de flux axial de la sèrie AV:
1. Xassís
La carcassa del compressor de flux axial està dissenyada per dividir-se horitzontalment i està feta de ferro colat (acer).Té les característiques d'una bona rigidesa, sense deformació, absorció de soroll i reducció de vibracions.Apretar amb cargols per connectar les meitats superior i inferior en un conjunt molt rígid.
La carcassa es recolza a la base en quatre punts, i els quatre punts de suport es col·loquen a banda i banda de la carcassa inferior prop de la superfície dividida del mig, de manera que el suport de la unitat tingui una bona estabilitat.Dos dels quatre punts de suport són punts fixos i els altres dos són punts lliscants.La part inferior de la carcassa també està equipada amb dues claus de guia al llarg de la direcció axial, que s'utilitzen per a l'expansió tèrmica de la unitat durant el funcionament.
Per a unitats grans, el punt de suport lliscant està recolzat per un suport oscil·lant i s'utilitzen materials especials per reduir l'expansió tèrmica i reduir el canvi de l'alçada central de la unitat.A més, s'estableix un suport intermedi per augmentar la rigidesa de la unitat.
2. Cilindre de coixinet de paletes estàtic
El cilindre de coixinet de paletes estacionàries és el cilindre de suport per a les pales estacionàries ajustables del compressor.Està dissenyat com una divisió horitzontal.La mida geomètrica ve determinada pel disseny aerodinàmic, que és el contingut bàsic del disseny de l'estructura del compressor.L'anell d'entrada coincideix amb l'extrem d'admissió del cilindre estacionari del coixinet de paletes i el difusor coincideix amb l'extrem d'escapament.Estan connectats respectivament amb la carcassa i la màniga de segellat per formar el pas convergent de l'extrem d'admissió i el pas d'expansió de l'extrem d'escapament.Un canal i el canal format pel rotor i el cilindre del coixinet de paletes es combinen per formar un canal de flux d'aire complet del compressor de flux axial.
El cos del cilindre del cilindre de coixinet de paletes estacionari està fos de ferro dúctil i ha estat mecanitzat amb precisió.Els dos extrems es recolzen respectivament a la carcassa, l'extrem proper al costat d'escapament és un suport lliscant i l'extrem proper al costat d'entrada d'aire és un suport fix.
Hi ha paletes de guia giratoris a diversos nivells i coixinets de paletes automàtics, manetes, lliscadors, etc. per a cada paleta guia al cilindre del coixinet de paletes.El coixinet de fulla estacionari és un coixinet de tinta esfèric amb un bon efecte autolubricant i la seva vida útil és de més de 25 anys, la qual cosa és segura i fiable.S'instal·la un anell de segellat de silicona a la tija de la paleta per evitar fuites de gas i l'entrada de pols.Les tires de segellat d'ompliment es proporcionen al cercle exterior de l'extrem d'escapament del cilindre del coixinet i al suport de la carcassa per evitar fuites.
3. Mecanisme d'ajust del cilindre i de la paleta
El cilindre d'ajust està soldat per plaques d'acer, dividides horitzontalment, i la superfície dividida mitjana està connectada per cargols, que té una gran rigidesa.Es recolza dins de la carcassa en quatre punts, i els quatre coixinets de suport estan fets de metall "Du" no lubricat.Els dos punts d'un costat són semitancats, permetent el moviment axial;es desenvolupen els dos punts de l'altre costat El tipus permet l'expansió tèrmica axial i radial, i a l'interior del cilindre d'ajust s'instal·len anells de guia de diverses etapes de pales.
El mecanisme d'ajust de la fulla de l'estator es compon d'un servomotor, una placa de connexió, un cilindre d'ajust i un cilindre de suport de la fulla.La seva funció és ajustar l'angle de les pales de l'estator a tots els nivells del compressor per satisfer les condicions de treball variables.S'instal·len dos servomotors als dos costats del compressor i es connecten amb el cilindre d'ajust a través de la placa de connexió.El servomotor, la central d'oli elèctric, la canonada de petroli i un conjunt d'instruments de control automàtic formen un servomecanisme hidràulic per ajustar l'angle de la paleta.Quan actua l'oli d'alta pressió de 130 bar de la central d'oli elèctric, el pistó del servomotor s'empeny per moure's i la placa de connexió fa moure el cilindre d'ajustament de manera sincrònica en direcció axial i el control lliscant fa girar la paleta de l'estator. a través de la manovella, per aconseguir el propòsit d'ajustar l'angle de la paleta de l'estator.A partir dels requisits de disseny aerodinàmic, es pot veure que la quantitat d'ajust de l'angle de la paleta de cada etapa del compressor és diferent i, en general, la quantitat d'ajust disminueix successivament des de la primera etapa fins a l'última etapa, que es pot realitzar seleccionant la longitud. de la manovella, és a dir, des de la primera etapa fins a la darrera etapa augmentant de longitud.
El cilindre d'ajust també s'anomena "cilindre mitjà" perquè es col·loca entre la carcassa i el cilindre del coixinet de la fulla, mentre que la carcassa i el cilindre del coixinet de la fulla s'anomenen "cilindre exterior" i "cilindre interior" respectivament.Aquesta estructura de cilindre de tres capes redueix en gran mesura la deformació i la concentració d'estrès de la unitat a causa de l'expansió tèrmica i, al mateix temps, evita que el mecanisme d'ajustament es produeixi per pols i danys mecànics causats per factors externs.
4. rotor i pales
El rotor es compon de l'eix principal, fulles mòbils a tots els nivells, blocs separadors, grups de bloqueig de fulles, fulles d'abelles, etc. El rotor té una estructura de diàmetre interior igual, que és convenient per al processament.
L'eix està forjat amb acer d'alt aliatge.La composició química del material de l'eix principal s'ha de provar i analitzar estrictament, i el bloc de prova verifica l'índex de rendiment.Després del mecanitzat en brut, es requereix una prova de funcionament en calent per verificar la seva estabilitat tèrmica i eliminar part de la tensió residual.Després de qualificar els indicadors anteriors, es pot posar en mecanitzat d'acabat.Després d'acabar l'acabat, es requereix una inspecció de coloració o una inspecció de partícules magnètiques als diaris als dos extrems i no es permeten esquerdes.
Les fulles mòbils i les fulles estacionàries estan fetes de forjats d'acer inoxidable, i les matèries primeres s'han d'inspeccionar per a la seva composició química, propietats mecàniques, inclusions d'escòries no metàl·liques i esquerdes.Després de polir la fulla, es realitza un cop de sorra humit per millorar la resistència a la fatiga de la superfície.La fulla de formació ha de mesurar la freqüència i, si cal, ha de reparar la freqüència.
Les fulles mòbils de cada etapa s'instal·len a la ranura vertical giratòria de l'arrel de la fulla en forma d'arbre al llarg de la direcció circumferencial, i els blocs separadors s'utilitzen per col·locar les dues fulles, i els blocs separadors de bloqueig s'utilitzen per posicionar i bloquejar les dues fulles mòbils. instal·lat al final de cada etapa.estret.
Hi ha dos discs d'equilibri processats als dos extrems de la roda, i és fàcil equilibrar els pesos en dos plans.La placa d'equilibri i la màniga de segellat formen un pistó d'equilibri, que funciona a través del tub d'equilibri per equilibrar part de la força axial generada pel pneumàtic, reduir la càrrega del coixinet d'empenta i fer que el coixinet sigui més segur.
5. Glàndula
Hi ha mànigues de segellat de l'extrem de l'eix al costat d'admissió i al costat d'escapament del compressor, respectivament, i les plaques de segellat incrustades a les parts corresponents del rotor formen un segell de laberint per evitar fuites de gas i filtracions internes.Per tal de facilitar la instal·lació i el manteniment, s'ajusta mitjançant el bloc d'ajust al cercle exterior de la màniga de segellat.
6. Caixa de coixinets
Els coixinets radials i els coixinets d'empenta es disposen a la caixa de coixinets i l'oli per lubricar els coixinets es recull de la caixa de coixinets i es torna al dipòsit d'oli.Normalment, la part inferior de la caixa està equipada amb un dispositiu de guia (quan està integrat), que coopera amb la base per centrar la unitat i expandir-se tèrmicament en direcció axial.Per a la carcassa del coixinet dividit, s'instal·len tres claus de guia a la part inferior del costat per facilitar l'expansió tèrmica de la carcassa.També hi ha una clau de guia axial disposada a un costat de la carcassa perquè coincideixi amb la carcassa.La caixa de coixinets està equipada amb dispositius de control com ara el mesurament de la temperatura del coixinet, el mesurament de la vibració del rotor i el mesurament del desplaçament de l'eix.
7. coixinet
La major part de l'empenta axial del rotor és suportada per la placa d'equilibri, i l'empenta axial restant d'uns 20 ~ 40 kN és suportada pel coixinet d'empenta.Els coixinets d'empenta es poden ajustar automàticament segons la mida de la càrrega per garantir que la càrrega de cada coixinet es distribueixi uniformement.Els coixinets d'empenta estan fets d'aliatge Babbitt d'acer al carboni.
Hi ha dos tipus de coixinets radials.Els compressors amb alta potència i baixa velocitat utilitzen coixinets el·líptics, i els compressors amb baixa potència i alta velocitat utilitzen coixinets de coixinet basculant.
Les unitats a gran escala generalment estan equipades amb dispositius de presa d'alta pressió per facilitar l'arrencada.La bomba d'alta pressió genera una alta pressió de 80MPa en poc temps i s'instal·la una piscina d'oli d'alta pressió sota el coixinet radial per aixecar el rotor i reduir la resistència d'arrencada.Després de començar, la pressió de l'oli baixa a 5 ~ 15MPa.
El compressor de flux axial funciona sota les condicions de disseny.Quan les condicions de funcionament canvien, el seu punt de funcionament sortirà del punt de disseny i entrarà a l'àrea de condicions operatives no dissenyades.En aquest moment, la situació real del flux d'aire és diferent de la condició de funcionament del disseny., i sota determinades condicions, es produeix una condició de flux inestable.Des del punt de vista actual, hi ha diverses condicions de treball inestables típiques: és a dir, condicions de treball de parada rotativa, condicions de treball de sobretensió i condicions de treball de bloqueig, i aquestes tres condicions de treball pertanyen a condicions de treball inestables aerodinàmiques.
Quan el compressor de flux axial funciona en aquestes condicions de treball inestables, no només es deteriorarà molt el rendiment de treball, sinó que de vegades es produiran vibracions fortes, de manera que la màquina no pot funcionar amb normalitat i fins i tot es produiran accidents greus.
1. Parada giratòria del compressor de flux axial
L'àrea entre l'angle mínim de la paleta estacionària i la línia d'angle de funcionament mínim de la corba característica del compressor de flux axial s'anomena àrea de parada giratòria i la parada giratòria es divideix en dos tipus: parada progressiva i parada brusca.Quan el volum d'aire és inferior al límit de la línia de parada de rotació del ventilador principal de flux axial, el flux d'aire a la part posterior de la fulla es trencarà i el flux d'aire dins de la màquina formarà un flux pulsante, que farà que la fulla generar estrès alternatiu i provocar danys per fatiga.
Per evitar l'aturada, l'operador ha d'estar familiaritzat amb la corba característica del motor i passar ràpidament per la zona d'aturada durant el procés d'arrencada.Durant el procés d'operació, l'angle mínim de la fulla de l'estator no ha de ser inferior al valor especificat segons les normatives del fabricant.
2. Sobretensió del compressor axial
Quan el compressor funciona juntament amb una xarxa de canonades amb un volum determinat, quan el compressor funciona amb una relació de compressió alta i un cabal baix, una vegada que el cabal del compressor sigui inferior a un determinat valor, el flux d'aire de l'arc posterior de les pales serà Separat seriosament fins que el pas estigui bloquejat i el flux d'aire pulsarà amb força.I formen una oscil·lació amb la capacitat d'aire i la resistència de l'aire de la xarxa de canonades de sortida.En aquest moment, els paràmetres de flux d'aire del sistema de xarxa fluctuen molt en el seu conjunt, és a dir, el volum i la pressió de l'aire canvien periòdicament amb el temps i l'amplitud;la potència i el so del compressor canvien periòdicament..Els canvis esmentats anteriorment són molt greus, fent que el fuselatge vibri fortament, i fins i tot la màquina no pot mantenir el funcionament normal.Aquest fenomen s'anomena augment.
Com que la sobretensió és un fenomen que es produeix a tota la màquina i el sistema de xarxa, no només està relacionat amb les característiques de flux intern del compressor, sinó que també depèn de les característiques de la xarxa de canonades, i la seva amplitud i freqüència estan dominades pel volum. de la xarxa de canonades.
Les conseqüències de l'augment sovint són greus.Farà que el rotor del compressor i els components de l'estator pateixin tensions i fractures alternes, provocant que l'anormalitat de la pressió entre les etapes provoqui una forta vibració, donant lloc a danys als segells i als coixinets d'empenta, i fent que el rotor i l'estator xoquin., provocant accidents greus.Especialment per als compressors de flux axial d'alta pressió, la sobretensió pot destruir la màquina en poc temps, de manera que el compressor no pot funcionar en condicions de sobretensió.
A partir de l'anàlisi preliminar anterior, se sap que la sobretensió és causada en primer lloc per la parada de la rotació causada pel no ajust dels paràmetres aerodinàmics i geomètrics a la cascada de la paleta del compressor en condicions de treball variables.Però no totes les parades giratòries provocaran necessàriament un augment, aquest últim també està relacionat amb el sistema de xarxa de canonades, de manera que la formació del fenomen de sobretensió inclou dos factors: internament, depèn del compressor de flux axial. En determinades condicions, es produeix una parada sobtada. ;externament, està relacionat amb la capacitat i la línia característica de la xarxa de canonades.La primera és una causa interna, mentre que la segona és una condició externa.La causa interna només promou l'augment amb la cooperació de condicions externes.
3. Bloqueig del compressor axial
La zona de la gola de la fulla del compressor és fixa.Quan augmenta el cabal, a causa de l'augment de la velocitat axial del flux d'aire, augmenta la velocitat relativa del flux d'aire i l'angle d'atac negatiu (l'angle d'atac és l'angle entre la direcció del flux d'aire i l'angle d'instal·lació). de l'entrada de la fulla) també augmenta.En aquest moment, el flux d'aire mitjà a la secció més petita de l'entrada de la cascada arribarà a la velocitat del so, de manera que el flux a través del compressor arribarà a un valor crític i no continuarà augmentant.Aquest fenomen s'anomena bloqueig.Aquest bloqueig de les pales primàries determina el cabal màxim del compressor.Quan la pressió d'escapament disminueix, el gas del compressor augmentarà el cabal a causa de l'augment del volum d'expansió, i també es produirà un bloqueig quan el flux d'aire assoleixi la velocitat del so a la cascada final.Com que el flux d'aire de la fulla final està bloquejat, la pressió de l'aire davant de la fulla final augmenta i la pressió de l'aire darrere de la fulla final disminueix, fent que la diferència de pressió entre la part davantera i la part posterior de la fulla final augmenti, de manera que la força a la part davantera i posterior de la fulla final està desequilibrada i es pot generar estrès.provocar danys a la fulla.
Quan es determinen la forma de la fulla i els paràmetres de cascada d'un compressor de flux axial, també es fixen les seves característiques de bloqueig.Els compressors axials no poden funcionar durant massa temps a l'àrea per sota de la línia d'obturació.
En termes generals, el control antiobstrucció del compressor de flux axial no ha de ser tan estricte com el control contra sobretensió, no cal que l'acció de control sigui ràpida i no cal establir un punt d'aturada.Pel que fa a si s'ha de configurar el control antiobstrucció, també depèn del propi compressor Demanar una decisió.Alguns fabricants han tingut en compte l'enfortiment de les fulles en el disseny, de manera que poden suportar l'augment de l'estrès del flutter, de manera que no necessiten configurar el control de bloqueig.Si el fabricant no considera que s'ha d'augmentar la força de la fulla quan es produeix el fenomen de bloqueig en el disseny, s'han de proporcionar instal·lacions de control automàtic antibloqueig.
L'esquema de control antiobstrucció del compressor de flux axial és el següent: s'instal·la una vàlvula antiobturació de papallona a la canonada de sortida del compressor i els dos senyals de detecció del cabal d'entrada i la pressió de sortida s'introdueixen simultàniament al regulador anti-obturació.Quan la pressió de sortida de la màquina cau anormalment i el punt de treball de la màquina cau per sota de la línia antibloqueig, el senyal de sortida del regulador s'envia a la vàlvula antibloqueig per fer que la vàlvula es tanqui més petita, de manera que la pressió de l'aire augmenta. , el cabal disminueix i el punt de treball entra a la línia antibloqueig.Per sobre de la línia de bloqueig, la màquina elimina la condició de bloqueig.
