Ofrécelle unha comprensión completa da estrutura, principio de funcionamento, vantaxes e desvantaxes dos compresores de fluxo axial
Coñecementos sobre compresores axiais
Os compresores de fluxo axial e os compresores centrífugos pertencen aos compresores de tipo velocidade, e ambos os dous denomínanse compresores de turbina;O significado dos compresores de tipo de velocidade significa que os seus principios de funcionamento dependen das láminas para traballar no gas, e primeiro fan que o gas fluya. A velocidade do fluxo increméntase moito antes de converter a enerxía cinética en enerxía de presión.En comparación co compresor centrífugo, xa que o fluxo de gas no compresor non é na dirección radial, senón na dirección axial, a principal característica do compresor de fluxo axial é que a capacidade de fluxo de gas por unidade de área é grande e o mesmo Baixo a premisa de procesar o volume de gas, a dimensión radial é pequena, especialmente adecuada para ocasións que requiren un gran caudal.Ademais, o compresor de fluxo axial tamén ten as vantaxes dunha estrutura sinxela, un funcionamento e mantemento cómodos.Non obstante, é obviamente inferior aos compresores centrífugos en termos de perfil complexo de láminas, altos requisitos de proceso de fabricación, área de traballo estreita e estable e pequeno rango de axuste de fluxo a velocidade constante.
A seguinte figura é un diagrama esquemático da estrutura do compresor de fluxo axial da serie AV:
1. Chasis
A carcasa do compresor de fluxo axial está deseñada para dividirse horizontalmente e está feita de fundición (aceiro).Ten as características de boa rixidez, sen deformación, absorción de ruído e redución de vibracións.Apretar con parafusos para conectar as metades superior e inferior nun conxunto moi ríxido.
A carcasa está apoiada na base en catro puntos, e os catro puntos de apoio están situados a ambos os dous lados da carcasa inferior preto da superficie dividida media, para que o soporte da unidade teña unha boa estabilidade.Dous dos catro puntos de apoio son puntos fixos e os outros dous son puntos de deslizamento.A parte inferior da carcasa tamén está provista de dúas chaves de guía ao longo da dirección axial, que se usan para a expansión térmica da unidade durante o funcionamento.
Para unidades grandes, o punto de apoio deslizante está apoiado por un soporte de balance e utilízanse materiais especiais para facer pequena a expansión térmica e reducir o cambio da altura central da unidade.Ademais, está configurado un soporte intermedio para aumentar a rixidez da unidade.
2. Cilindro de rolamento de paletas estáticos
O cilindro de rolamento de paletas estacionarias é o cilindro de apoio para as paletas estacionarias axustables do compresor.Está deseñado como unha división horizontal.O tamaño xeométrico está determinado polo deseño aerodinámico, que é o contido principal do deseño da estrutura do compresor.O anel de entrada coincide co extremo de admisión do cilindro estacionario de rodamentos de paletas e o difusor coincide co extremo de escape.Están conectados respectivamente coa carcasa e o manguito de selado para formar o paso converxente do extremo de admisión e o paso de expansión do extremo de escape.Unha canle e a canle formada polo rotor e o cilindro de rolamento de paletas combínanse para formar unha canle de fluxo de aire completa do compresor de fluxo axial.
O corpo do cilindro do cilindro estacionario de rolamento de paletas está fundido en fundición dúctil e foi mecanizado con precisión.Os dous extremos están apoiados respectivamente na carcasa, o extremo próximo ao lado de escape é un soporte deslizante e o extremo próximo ao lado de entrada de aire é un soporte fixo.
Hai paletas de guía xiratorias en varios niveis e rodamentos automáticos de paletas, manivelas, deslizadores, etc. para cada paleta guía no cilindro de rodamentos de paletas.O rodamento de folla estacionario é un rodamento de tinta esférico cun bo efecto autolubricante e a súa vida útil é de máis de 25 anos, o que é seguro e fiable.Un anel de selado de silicona está instalado no talo da paleta para evitar fugas de gas e entrada de po.As tiras de selado de recheo están previstas no círculo exterior do extremo de escape do cilindro de rolamento e no soporte da carcasa para evitar fugas.
3. Cilindro de axuste e mecanismo de axuste de paletas
O cilindro de axuste está soldado por placas de aceiro, divididas horizontalmente, e a superficie dividida media está conectada por parafusos, que ten unha alta rixidez.Está apoiado no interior da carcasa en catro puntos, e os catro rodamentos de apoio están feitos de metal "Du" non lubricado.Os dous puntos dun lado están semipechados, permitindo o movemento axial;desenvólvense os dous puntos do outro lado O tipo permite a expansión térmica axial e radial, e no interior do cilindro de axuste instálanse aneis guía de varias etapas de paletas.
O mecanismo de axuste da lámina do estator está composto por un servomotor, unha placa de conexión, un cilindro de axuste e un cilindro de soporte da lámina.A súa función é axustar o ángulo das palas do estator en todos os niveis do compresor para cumprir as condicións de traballo variables.Dous servomotores están instalados a ambos os dous lados do compresor e conectados co cilindro de axuste a través da placa de conexión.O servomotor, a central de aceite, o oleoduto e un conxunto de instrumentos de control automáticos forman un servomecanismo hidráulico para axustar o ángulo da paleta.Cando o aceite de alta presión de 130 bar da central de aceite actúa, o pistón do servomotor é empuxado para moverse, e a placa de conexión impulsa o cilindro de axuste para moverse de forma sincronizada na dirección axial, e o control deslizante fai xirar a paleta do estator. a través da manivela, para acadar o propósito de axustar o ángulo da paleta do estator.Pódese ver a partir dos requisitos de deseño aerodinámico que a cantidade de axuste do ángulo da paleta de cada etapa do compresor é diferente e, xeralmente, a cantidade de axuste diminúe sucesivamente desde a primeira etapa ata a última etapa, o que se pode realizar seleccionando a lonxitude. da manivela, é dicir, dende a primeira etapa ata a última etapa aumentando de lonxitude.
O cilindro de axuste tamén se denomina "cilindro medio" porque está situado entre a carcasa e o cilindro de rolamento da lámina, mentres que a carcasa e o cilindro de rolamento da lámina chámanse "cilindro exterior" e "cilindro interior" respectivamente.Esta estrutura de cilindro de tres capas reduce en gran medida a deformación e a concentración de tensión da unidade debido á expansión térmica e, ao mesmo tempo, evita que o mecanismo de axuste se produza polo po e os danos mecánicos causados por factores externos.
4. rotor e aspas
O rotor está composto polo eixe principal, láminas móbiles a todos os niveis, bloques espaciadores, grupos de bloqueo de láminas, láminas de abella, etc. O rotor ten unha estrutura de diámetro interior igual, o que é conveniente para o procesamento.
O fuso está forxado en aceiro de alta aliaxe.A composición química do material do eixe principal debe ser probada e analizada rigorosamente e o índice de rendemento é verificado polo bloque de proba.Despois do mecanizado en bruto, é necesaria unha proba de funcionamento en quente para verificar a súa estabilidade térmica e eliminar parte da tensión residual.Despois de cualificar os indicadores anteriores, pódese poñer en acabado de mecanizado.Despois de rematar o acabado, requírese a inspección de cor ou a inspección de partículas magnéticas nas revistas dos dous extremos e non se permiten fendas.
As láminas móbiles e as láminas estacionarias están feitas de brancos de forxa de aceiro inoxidable e as materias primas deben ser inspeccionadas para a súa composición química, propiedades mecánicas, inclusións de escoura non metálica e fendas.Despois de pulir a folla, realízase un chorro de area húmido para mellorar a resistencia á fatiga da superficie.A lámina de formación ten que medir a frecuencia e, se é necesario, debe reparar a frecuencia.
As láminas móbiles de cada etapa instálanse no suco da raíz da lámina vertical rotativa en forma de árbore ao longo da dirección circunferencial, e os bloques espaciadores utilízanse para colocar as dúas láminas e os bloques espaciadores de bloqueo úsanse para posicionar e bloquear as dúas láminas móbiles. instalado ao final de cada etapa.axustado.
Hai dous discos de equilibrio procesados nos dous extremos da roda, e é fácil equilibrar os pesos en dous planos.A placa de equilibrio e o manguito de selado forman un pistón de equilibrio, que funciona a través do tubo de equilibrio para equilibrar parte da forza axial xerada pola pneumática, reducir a carga sobre o rolamento de empuxe e facer que o rodamento estea nun ambiente máis seguro.
5. Glándula
Hai mangas de selado do extremo do eixe no lado de admisión e de escape do compresor, respectivamente, e as placas de selado incrustadas nas partes correspondentes do rotor forman un selado de labirinto para evitar fugas de gas e filtracións internas.Para facilitar a instalación e o mantemento, axústase a través do bloque de axuste no círculo exterior da manga de selado.
6. Caixa de rodamentos
Os rodamentos radiais e os rodamentos de empuxe están dispostos na caixa de rodamentos e o aceite para lubricar os rodamentos recóllese da caixa de rodamentos e devólvese ao depósito de aceite.Normalmente, a parte inferior da caixa está equipada cun dispositivo de guía (cando está integrado), que coopera coa base para que a unidade se centre e se expanda térmicamente na dirección axial.Para a carcasa dos rodamentos divididos, instálanse tres chaves de guía na parte inferior do lateral para facilitar a expansión térmica da carcasa.Unha chave de guía axial tamén está disposta nun lado da carcasa para que coincida coa carcasa.A caixa de rodamentos está equipada con dispositivos de vixilancia como a medición da temperatura dos rodamentos, a medición da vibración do rotor e a medición do desprazamento do eixe.
7. rodamento
A maior parte do empuxe axial do rotor é soportado pola placa de equilibrio, e o empuxe axial restante duns 20 ~ 40 kN é soportado polo rolamento de empuxe.As almofadas de empuxe pódense axustar automaticamente segundo o tamaño da carga para garantir que a carga en cada almofada se distribúa uniformemente.As almofadas de empuxe están feitas de aliaxe Babbitt de aceiro carbono fundido.
Hai dous tipos de rodamentos radiais.Os compresores con alta potencia e baixa velocidade usan rodamentos elípticos, e os compresores con baixa potencia e alta velocidade usan rodamentos de almofada basculante.
As unidades a gran escala están xeralmente equipadas con dispositivos de elevación de alta presión para facilitar o arranque.A bomba de alta presión xera unha alta presión de 80MPa en pouco tempo, e unha piscina de aceite de alta presión está instalada debaixo do rodamento radial para levantar o rotor e reducir a resistencia de arranque.Despois de comezar, a presión do aceite cae a 5 ~ 15 MPa.
O compresor de fluxo axial funciona nas condicións de deseño.Cando as condicións de funcionamento cambien, o seu punto de funcionamento abandonará o punto de deseño e entrará na zona de condicións operativas non de deseño.Neste momento, a situación real do fluxo de aire é diferente da condición de funcionamento do deseño., e baixo certas condicións, prodúcese unha condición de fluxo inestable.Desde o punto de vista actual, hai varias condicións de traballo inestables típicas: a saber, a condición de traballo de parada rotativa, a condición de traballo de aumento e a condición de traballo de bloqueo, e estas tres condicións de traballo pertencen a condicións de traballo inestables aerodinámicos.
Cando o compresor de fluxo axial funciona nestas condicións de traballo inestables, o rendemento de traballo non só se deteriorará moito, senón que ás veces produciranse vibracións fortes, polo que a máquina non pode funcionar normalmente e ata se producirán accidentes graves.
1. Parada rotativa do compresor de fluxo axial
A área comprendida entre o ángulo mínimo da paleta estacionaria e a liña de ángulo de funcionamento mínimo da curva característica do compresor de fluxo axial chámase área de parada xiratoria e a parada xiratoria divídese en dous tipos: parada progresiva e parada brusca.Cando o volume de aire sexa inferior ao límite da liña de parada rotacional do ventilador principal de fluxo axial, o fluxo de aire na parte traseira da lámina romperase e o fluxo de aire dentro da máquina formará un fluxo pulsante, o que fará que a lámina se xerar estrés alternado e causar danos por fatiga.
Para evitar o calado, o operador debe estar familiarizado coa curva característica do motor e atravesar rapidamente a zona de parada durante o proceso de arranque.Durante o proceso de operación, o ángulo mínimo da lámina do estator non debe ser inferior ao valor especificado segundo a normativa do fabricante.
2. Sobretensión do compresor axial
Cando o compresor funciona en conxunto cunha rede de tubaxes cun volume determinado, cando o compresor funciona cunha relación de compresión alta e un caudal baixo, unha vez que o caudal do compresor sexa inferior a un determinado valor, o fluxo de aire de arco traseiro das láminas será separados seriamente ata que se bloquee o paso e o fluxo de aire pulsará con forza.E formar unha oscilación coa capacidade de aire e a resistencia do aire da rede de tubos de saída.Neste momento, os parámetros de fluxo de aire do sistema de rede varían moito no seu conxunto, é dicir, o volume de aire e a presión cambian periódicamente co tempo e a amplitude;a potencia e o son do compresor cambian periódicamente..Os cambios mencionados anteriormente son moi graves, facendo que a fuselaxe vibre con forza e mesmo a máquina non pode manter o funcionamento normal.Este fenómeno chámase aumento.
Dado que a sobretensión é un fenómeno que ocorre en toda a máquina e o sistema de rede, non só está relacionado coas características de fluxo interno do compresor, senón que tamén depende das características da rede de tubaxes e a súa amplitude e frecuencia están dominadas polo volume. da rede de canalizacións.
As consecuencias do aumento adoitan ser graves.Fará que o rotor do compresor e os compoñentes do estator sufran tensión e fractura alternas, provocando que a anormalidade da presión entre etapas cause vibracións fortes, o que provoca danos nos selos e os rodamentos de empuxe, e provoca que o rotor e o estator choquen., provocando accidentes graves.Especialmente para compresores de fluxo axial de alta presión, a sobretensión pode destruír a máquina en pouco tempo, polo que non se permite que o compresor funcione en condicións de sobrecarga.
A partir da análise preliminar anterior, sábese que o aumento é causado en primeiro lugar pola paralización da rotación causada polo non axuste dos parámetros aerodinámicos e xeométricos na fervenza da lámina do compresor en condicións de traballo variables.Pero non todas as paradas rotativas necesariamente provocarán un aumento, este último tamén está relacionado co sistema de rede de tubos, polo que a formación do fenómeno de sobretensión inclúe dous factores: internamente, depende do compresor de fluxo axial. En determinadas condicións, prodúcese unha parada súbita. ;externamente, está relacionado coa capacidade e a liña característica da rede de canalizacións.A primeira é unha causa interna, mentres que a segunda é unha condición externa.A causa interna só promove o aumento coa cooperación de condicións externas.
3. Bloqueo do compresor axial
A zona da garganta da lámina do compresor está fixada.Cando o caudal aumenta, debido ao aumento da velocidade axial do fluxo de aire, a velocidade relativa do fluxo de aire aumenta e o ángulo de ataque negativo (o ángulo de ataque é o ángulo entre a dirección do fluxo de aire e o ángulo de instalación). da entrada da lámina) tamén aumenta.Neste momento, o fluxo de aire medio na sección máis pequena da entrada da cascada alcanzará a velocidade do son, polo que o fluxo a través do compresor alcanzará un valor crítico e non seguirá aumentando.Este fenómeno chámase bloqueo.Este bloqueo das paletas primarias determina o caudal máximo do compresor.Cando a presión de escape diminúe, o gas no compresor aumentará o caudal debido ao aumento do volume de expansión, e tamén se producirá o bloqueo cando o fluxo de aire alcance a velocidade do son na fervenza final.Debido a que o fluxo de aire da lámina final está bloqueado, a presión do aire diante da lámina final aumenta e a presión do aire detrás da lámina final diminúe, o que fai que aumente a diferenza de presión entre a parte dianteira e traseira da lámina final, polo que a forza na parte dianteira e traseira da lámina final está desequilibrada e pódese xerar tensión.causar danos na lámina.
Cando se determinan a forma da lámina e os parámetros da cascada dun compresor de fluxo axial, as súas características de bloqueo tamén se fixan.Non se permite que os compresores axiais funcionen durante moito tempo na zona debaixo da liña de estrangulamento.
En xeral, o control anti-obturación do compresor de fluxo axial non ten que ser tan estrito como o control anti-sobretensión, non é necesario que a acción de control sexa rápida e non é necesario establecer un punto de parada.En canto a se configurar o control antiatascamentos, tamén depende do propio compresor Solicitar unha decisión.Algúns fabricantes tiveron en conta o reforzo das láminas no deseño, para que poidan soportar o aumento do estrés do flutter, polo que non precisan configurar o control de bloqueo.Se o fabricante non considera que se debe aumentar a forza da lámina cando se produce o fenómeno de bloqueo no deseño, débense proporcionar instalacións de control automático antibloqueo.
O esquema de control anti-obturación do compresor de fluxo axial é o seguinte: unha válvula anti-obturación de bolboreta está instalada na tubaxe de saída do compresor, e os dous sinais de detección do caudal de entrada e da presión de saída son introducidos simultáneamente no regulador anti-obturación.Cando a presión de saída da máquina cae anormalmente e o punto de traballo da máquina cae por debaixo da liña antibloqueo, o sinal de saída do regulador envíase á válvula antibloqueo para que a chave se peche máis pequena, polo que a presión do aire aumenta. , o caudal diminúe e o punto de traballo entra na liña antibloqueo.Por riba da liña de bloqueo, a máquina elimina a condición de bloqueo.
