Eksenel akışlı kompresörlerin yapısını, çalışma prensibini, avantajlarını ve dezavantajlarını kapsamlı bir şekilde anlamanızı sağlar
Eksenel kompresörler hakkında bilgi
Eksenel akışlı kompresörler ve santrifüj kompresörlerin her ikisi de hızlı tip kompresörlere aittir ve her ikisine de türbin kompresörleri denir;Hızlı tip kompresörlerin anlamı, çalışma prensiplerinin, kanatların gaz üzerinde iş yapmasına ve önce gaz akışını sağlamasına dayanmasıdır. Kinetik enerji basınç enerjisine dönüştürülmeden önce akış hızı büyük ölçüde arttırılır.Santrifüj kompresörle karşılaştırıldığında kompresördeki gaz akışı radyal yönde değil eksenel yönde olduğundan eksenel akışlı kompresörün en büyük özelliği birim alan başına gaz akış kapasitesinin büyük olması ve aynı Gaz hacminin işlenmesi öncülüğünde, radyal boyut küçüktür, özellikle büyük akış gerektiren durumlar için uygundur.Eksenel akışlı kompresör ayrıca basit yapı, uygun işletme ve bakım avantajlarına da sahiptir.Bununla birlikte, karmaşık kanat profili, yüksek üretim süreci gereklilikleri, dar ve istikrarlı çalışma alanı ve sabit hızda küçük akış ayar aralığı açısından santrifüj kompresörlerden açıkça daha düşüktür.
Aşağıdaki şekil AV serisi eksenel akışlı kompresörün yapısının şematik bir diyagramıdır:
1. Şasi
Eksenel akışlı kompresörün kasası yatay olarak bölünecek şekilde tasarlanmış olup, dökme demirden (çelik) yapılmıştır.İyi sertlik, deformasyon yok, gürültü emilimi ve titreşim azaltma özelliklerine sahiptir.Üst ve alt yarımları çok sert bir bütün halinde birleştirmek için cıvatalarla sıkın.
Kasa taban üzerinde dört noktadan desteklenir ve dört destek noktası alt kasanın her iki yanında orta bölünmüş yüzeye yakın olarak ayarlanır, böylece ünitenin desteği iyi bir stabiliteye sahip olur.Dört destek noktasından ikisi sabit nokta, diğer ikisi ise kayan noktadır.Kasanın alt kısmında ayrıca, çalışma sırasında ünitenin termal genleşmesi için kullanılan, eksenel yön boyunca iki kılavuz anahtarı bulunur.
Büyük üniteler için kayar destek noktası bir salınım braketi ile desteklenir ve termal genleşmeyi küçük kılmak ve ünitenin merkez yüksekliğindeki değişimi azaltmak için özel malzemeler kullanılır.Ayrıca ünitenin sağlamlığını arttırmak için bir ara destek yerleştirilmiştir.
2. Statik kanatlı yatak silindiri
Sabit kanatçık yatak silindiri, kompresörün ayarlanabilir sabit kanatları için destek silindiridir.Yatay bölmeli olarak tasarlanmıştır.Geometrik boyut, kompresör yapı tasarımının temel içeriği olan aerodinamik tasarım tarafından belirlenir.Giriş halkası, sabit kanatçık yatak silindirinin emme ucuyla eşleşir ve difüzör, egzoz ucuyla eşleşir.Emme ucunun birleşen geçişini ve egzoz ucunun genleşme geçişini oluşturmak için sırasıyla mahfaza ve sızdırmazlık manşonuna bağlanırlar.Rotor ve kanatlı yatak silindiri tarafından oluşturulan bir kanal ve kanal, eksenel akışlı kompresörün tam bir hava akış kanalını oluşturmak üzere birleştirilir.
Sabit kanatlı yatak silindirinin silindir gövdesi sünek demirden dökülmüş ve hassas bir şekilde işlenmiştir.İki uç sırasıyla mahfaza üzerinde desteklenir; egzoz tarafına yakın olan uç kayar bir destektir ve hava giriş tarafına yakın olan uç ise sabit bir destektir.
Kanat yatak silindiri üzerinde her bir kılavuz kanat için çeşitli seviyelerde dönebilen kılavuz kanatlar ve otomatik kanat yatakları, kranklar, kaydırıcılar vb. bulunmaktadır.Sabit yaprak yatağı, kendi kendini yağlama etkisi iyi olan küresel bir mürekkep yatağıdır ve kullanım ömrü 25 yıldan fazladır, bu da güvenli ve güvenilirdir.Gaz sızıntısını ve toz girişini önlemek için kanat sapına silikon sızdırmazlık halkası takılmıştır.Sızıntıyı önlemek için yatak silindirinin egzoz ucunun dış çemberinde ve mahfazanın desteğinde doldurma sızdırmazlık şeritleri bulunur.
3. Ayar silindiri ve kanat ayar mekanizması
Ayar silindiri, yatay olarak bölünmüş çelik plakalarla kaynaklanmıştır ve orta bölünmüş yüzey, yüksek sertliğe sahip cıvatalarla bağlanmıştır.Kasanın içinde dört noktadan desteklenir ve dört destek yatağı yağlamasız “Du” metalden yapılmıştır.Bir taraftaki iki nokta yarı kapalı olup eksenel harekete izin verir;diğer taraftaki iki nokta geliştirilmiştir. Tip, eksenel ve radyal termal genleşmeye izin verir ve ayar silindirinin içine kanatların çeşitli kademelerinin kılavuz halkaları monte edilir.
Stator kanadı ayar mekanizması bir servo motor, bir bağlantı plakası, bir ayar silindiri ve bir kanat destek silindirinden oluşur.İşlevi, değişken çalışma koşullarını karşılamak için kompresörün tüm seviyelerindeki stator kanatlarının açısını ayarlamaktır.Kompresörün her iki tarafına iki servo motor monte edilmiştir ve bağlantı plakası aracılığıyla ayar silindirine bağlanmıştır.Servo motor, güç yağı istasyonu, yağ boru hattı ve bir dizi otomatik kontrol cihazı, kanat açısını ayarlamak için bir hidrolik servo mekanizması oluşturur.Güç yağ istasyonundan gelen 130 bar yüksek basınçlı yağ harekete geçtiğinde, servo motorun pistonu hareket etmek üzere itilir ve bağlantı plakası, ayar silindirini eksenel yönde senkronize olarak hareket edecek şekilde çalıştırır ve kaydırıcı, stator kanadını dönecek şekilde çalıştırır. Stator kanadının açısını ayarlama amacına ulaşmak için krank aracılığıyla.Aerodinamik tasarım gerekliliklerinden kompresörün her kademesinin kanat açısının ayar miktarının farklı olduğu ve genellikle uzunluk seçilerek gerçekleştirilebilen ayar miktarının ilk kademeden son kademeye doğru art arda azaldığı görülmektedir. krankın uzunluğu, yani ilk aşamadan son aşamaya kadar uzunluk artar.
Ayar silindiri, mahfaza ile bıçak yatağı silindiri arasına yerleştirildiği için “orta silindir” olarak da anılırken, mahfaza ve bıçak yatağı silindiri sırasıyla “dış silindir” ve “iç silindir” olarak adlandırılır.Bu üç katmanlı silindir yapısı, ünitenin termal genleşmeden kaynaklanan deformasyonunu ve stres konsantrasyonunu büyük ölçüde azaltır ve aynı zamanda ayar mekanizmasının tozdan ve dış etkenlerden kaynaklanan mekanik hasarlardan korunmasını sağlar.
4. rotor ve kanatlar
Rotor, ana şaft, her seviyedeki hareketli kanatlar, ara parça blokları, bıçak kilitleme grupları, arı kanatları vb. parçalardan oluşur. Rotor, işlemeye uygun, eşit iç çaplı bir yapıya sahiptir.
Mil yüksek alaşımlı çelikten dövülmüştür.Ana şaft malzemesinin kimyasal bileşiminin sıkı bir şekilde test edilmesi ve analiz edilmesi gerekir ve performans endeksi test bloğu tarafından kontrol edilir.Kaba işlemeden sonra, termal kararlılığını doğrulamak ve kalan gerilimin bir kısmını ortadan kaldırmak için sıcak çalıştırma testi gerekir.Yukarıdaki göstergeler değerlendirildikten sonra bitirme işlemine geçilebilir.Bitirme işlemi tamamlandıktan sonra, her iki uçtaki muylularda renk kontrolü veya manyetik parçacık muayenesi yapılması gerekir ve çatlaklara izin verilmez.
Hareketli bıçaklar ve sabit bıçaklar paslanmaz çelik dövme parçalarından yapılmıştır ve ham maddelerin kimyasal bileşim, mekanik özellikler, metalik olmayan cüruf kalıntıları ve çatlaklar açısından incelenmesi gerekir.Bıçak cilalandıktan sonra yüzeyin yorulma direncini arttırmak için ıslak kumlama yapılır.Şekillendirme bıçağının frekansı ölçmesi ve gerekirse frekansı onarması gerekir.
Her aşamanın hareketli bıçakları, çevresel yön boyunca dönen dikey ağaç şeklindeki bıçak kökü oluğuna monte edilir ve ara parça blokları, iki bıçağı konumlandırmak için kullanılır ve kilitleme ara parçası blokları, iki hareketli bıçağı konumlandırmak ve kilitlemek için kullanılır. Her aşamanın sonunda kurulur.sıkı.
Tekerleğin her iki ucunda işlenmiş iki adet denge diski bulunmaktadır ve ağırlıkların iki düzlemde dengelenmesi kolaydır.Denge plakası ve sızdırmazlık manşonu, pnömatik tarafından üretilen eksenel kuvvetin bir kısmını dengelemek, baskı yatağı üzerindeki yükü azaltmak ve yatağı daha güvenli bir ortamda yapmak için denge borusu aracılığıyla işlev gören bir denge pistonu oluşturur.
5. Bez
Kompresörün sırasıyla emme ve egzoz tarafında mil ucu conta manşonları bulunur ve rotorun ilgili kısımlarına gömülü conta plakaları, gaz sızıntısını ve iç sızıntıyı önlemek için labirent bir conta oluşturur.Montaj ve bakımı kolaylaştırmak amacıyla sızdırmazlık manşonunun dış çemberinde bulunan ayar bloğu aracılığıyla ayarlanır.
6. Rulman kutusu
Radyal yataklar ve baskı yatakları yatak kutusunda düzenlenir ve yatakları yağlamak için kullanılan yağ, yatak kutusundan toplanıp yağ deposuna geri gönderilir.Genellikle kutunun alt kısmı, üniteyi merkezi hale getirmek ve eksenel yönde termal olarak genleşmek için tabanla birlikte çalışan bir kılavuz cihaz (entegre edildiğinde) ile donatılmıştır.Ayrık rulman yatağı için, yatağın termal genleşmesini kolaylaştırmak amacıyla yan tarafın alt kısmına üç kılavuz anahtarı yerleştirilmiştir.Kasanın bir tarafında kasaya uyacak şekilde eksenel bir kılavuz anahtarı da düzenlenmiştir.Rulman kutusu, rulman sıcaklığı ölçümü, rotor titreşim ölçümü ve mil yer değiştirme ölçümü gibi izleme cihazlarıyla donatılmıştır.
7. rulman
Rotorun eksenel itme kuvvetinin büyük kısmı denge plakası tarafından karşılanır ve geri kalan yaklaşık 20~40kN'lik eksenel itme kuvveti, itme yatağı tarafından karşılanır.Her bir ped üzerindeki yükün eşit şekilde dağıtılmasını sağlamak için baskı yastıkları, yükün boyutuna göre otomatik olarak ayarlanabilir.Baskı pedleri karbon çeliği döküm Babbitt alaşımından yapılmıştır.
İki tip radyal rulman vardır.Yüksek güçlü ve düşük hızlı kompresörler eliptik yataklar kullanır, düşük güçlü ve yüksek hızlı kompresörler ise eğilebilir yastıklı yataklar kullanır.
Büyük ölçekli üniteler genellikle çalıştırma kolaylığı sağlamak için yüksek basınçlı kaldırma cihazlarıyla donatılmıştır.Yüksek basınç pompası kısa sürede 80 MPa'lık yüksek bir basınç üretir ve rotoru kaldırmak ve başlatma direncini azaltmak için radyal yatağın altına yüksek basınçlı bir yağ havuzu yerleştirilmiştir.Başladıktan sonra yağ basıncı 5~15MPa'ya düşer.
Eksenel akışlı kompresör tasarım koşulları altında çalışır.Çalışma koşulları değiştiğinde çalışma noktası tasarım noktasından ayrılarak tasarım dışı çalışma koşulu alanına girecektir.Şu anda gerçek hava akışı durumu, tasarım çalışma koşulundan farklıdır.ve belirli koşullar altında kararsız bir akış durumu oluşur.Mevcut bakış açısına göre, birkaç tipik dengesiz çalışma koşulu vardır: döner duraklı çalışma koşulu, dalgalanma çalışma koşulu ve engelleme çalışma koşulu ve bu üç çalışma koşulu, aerodinamik dengesiz çalışma koşullarına aittir.
Eksenel akışlı kompresör bu dengesiz çalışma koşulları altında çalıştığında, yalnızca çalışma performansı büyük ölçüde bozulmakla kalmayacak, aynı zamanda bazen güçlü titreşimler meydana gelecek, böylece makine normal şekilde çalışamayacak ve hatta ciddi hasarlı kazalar meydana gelecektir.
1. Eksenel akış kompresörünün döner durması
Sabit kanadın minimum açısı ile eksenel akışlı kompresörün karakteristik eğrisinin minimum çalışma açısı çizgisi arasındaki alana dönen durma alanı denir ve dönen durma iki türe ayrılır: aşamalı durma ve ani durma.Hava hacmi, eksenel akışlı ana fanın dönme durma çizgisi sınırından az olduğunda, bıçağın arkasındaki hava akışı kesilecek ve makinenin içindeki hava akışı, bıçağın dönmesine neden olacak titreşimli bir akış oluşturacaktır. Alternatif stres oluşturur ve yorulma hasarına neden olur.
Durmayı önlemek için operatörün motorun karakteristik eğrisini tanıması ve çalıştırma işlemi sırasında durma bölgesinden hızlı bir şekilde geçmesi gerekir.Çalışma sürecinde minimum stator kanat açısı üreticinin talimatlarına göre belirtilen değerden düşük olmamalıdır.
2. Eksenel Kompresör Dalgalanması
Kompresör belirli hacimde bir boru ağı ile birlikte çalıştığında, kompresör yüksek sıkıştırma oranı ve düşük debide çalıştığında, kompresör debisi belirli bir değerin altına düştüğünde kanatların arka ark hava akışı olacaktır. Geçit tıkanana kadar ciddi şekilde ayrılır ve hava akışı güçlü bir şekilde titreşir.Ve çıkış borusu ağının hava kapasitesi ve hava direnci ile bir salınım oluşturur.Bu sırada ağ sisteminin hava akışı parametreleri bir bütün olarak büyük ölçüde dalgalanır, yani hava hacmi ve basıncı zaman ve genliğe göre periyodik olarak değişir;kompresörün gücü ve sesi periyodik olarak değişir..Yukarıda belirtilen değişiklikler çok ciddi olup, gövdenin güçlü bir şekilde titremesine neden olur ve makine bile normal çalışmayı sürdüremez.Bu olaya dalgalanma denir.
Dalgalanma tüm makine ve ağ sisteminde meydana gelen bir olay olduğundan, yalnızca kompresörün iç akış özellikleriyle ilgili değil, aynı zamanda boru ağının özelliklerine de bağlıdır ve genliği ve frekansı hacim tarafından belirlenir. boru ağından.
Dalgalanmanın sonuçları genellikle ciddidir.Bu, kompresör rotoru ve stator bileşenlerinin alternatif gerilime ve kırılmaya uğramasına neden olacak, kademeler arası basınç anormalliğinin güçlü titreşime neden olmasına, contaların ve baskı yataklarının hasar görmesine ve rotor ile statorun çarpışmasına neden olacaktır.ciddi kazalara neden oluyor.Özellikle yüksek basınçlı eksenel akışlı kompresörlerde dalgalanma makineyi kısa sürede tahrip edebileceğinden kompresörün dalgalanma koşullarında çalışmasına izin verilmez.
Yukarıdaki ön analizden, dalgalanmanın öncelikle değişken çalışma koşulları altında kompresör kanat kademesindeki aerodinamik parametreler ve geometrik parametrelerin ayarlanmamasından kaynaklanan dönüş durmasından kaynaklandığı bilinmektedir.Ancak döner durmaların tümü mutlaka dalgalanmaya yol açmaz; ikincisi aynı zamanda boru ağı sistemiyle de ilgilidir, bu nedenle dalgalanma olgusunun oluşumu iki faktörü içerir: dahili olarak eksenel akış kompresörüne bağlıdır Belirli koşullar altında, ani bir ani durma meydana gelir ;dışarıdan ise boru ağının kapasitesi ve karakteristik çizgisi ile ilgilidir.Birincisi içsel bir neden, ikincisi ise dışsal bir durumdur.İç neden yalnızca dış koşulların işbirliğiyle dalgalanmayı teşvik eder.
3. Eksenel kompresörün tıkanması
Kompresörün kanat boğaz alanı sabittir.Akış hızı arttığında, hava akışının eksenel hızının artması nedeniyle, hava akışının bağıl hızı artar ve negatif hücum açısı (hücum açısı, hava akışının yönü ile kurulum açısı arasındaki açıdır) bıçak girişi) de artar.Bu esnada kaskat girişinin en küçük kısmındaki ortalama hava akışı ses hızına ulaşacak ve böylece kompresörden geçen akış kritik bir değere ulaşacak ve artmaya devam etmeyecektir.Bu olaya engelleme denir.Birincil kanatların bu şekilde bloke edilmesi kompresörün maksimum akışını belirler.Egzoz basıncı düştüğünde kompresördeki gaz, genleşme hacminin artması nedeniyle debiyi artıracak ve son kademede hava akışı ses hızına ulaştığında da tıkanma meydana gelecektir.Son bıçağın hava akışı engellendiğinden, son bıçağın önündeki hava basıncı artar ve son bıçağın arkasındaki hava basıncı azalır, bu da son bıçağın önü ve arkası arasındaki basınç farkının artmasına neden olur, böylece son bıçağın ön ve arka tarafındaki kuvvet dengesizdir ve gerilim oluşabilir.bıçak hasarına neden olur.
Eksenel akışlı bir kompresörün kanat şekli ve kademe parametreleri belirlendiğinde engelleme özellikleri de sabitlenir.Eksenel kompresörlerin şok hattının altındaki alanda çok uzun süre çalışmasına izin verilmez.
Genel olarak konuşursak, eksenel akışlı kompresörün tıkanma önleme kontrolünün dalgalanma önleme kontrolü kadar sıkı olması gerekmez, kontrol eyleminin hızlı olması gerekmez ve bir tetikleme durma noktası ayarlamaya gerek yoktur.Tıkanma önleyici kontrolün ayarlanıp ayarlanmayacağına gelince, aynı zamanda kompresörün kendisine de bağlıdır.Bazı üreticiler tasarımda kanatların güçlendirilmesini hesaba katmışlardır, böylece artan dalgalanma gerilimine dayanabilirler, böylece engelleme kontrolü kurmalarına gerek kalmaz.Eğer imalatçı, tasarımda blokaj olayı meydana geldiğinde kanat mukavemetinin artırılması gerektiğini düşünmüyorsa, blokajı önleyici otomatik kontrol olanakları sağlanmalıdır.
Eksenel akışlı kompresörün tıkanma önleyici kontrol şeması aşağıdaki gibidir: kompresörün çıkış boru hattına bir kelebek tıkanma önleyici valf takılıdır ve giriş akış hızının ve çıkış basıncının iki algılama sinyali aynı anda kompresöre girilir. tıkanma önleyici regülatör.Makinenin çıkış basıncı anormal şekilde düştüğünde ve makinenin çalışma noktası blokaj önleme hattının altına düştüğünde, valfin kapanmasını küçültmek için regülatörün çıkış sinyali blokaj önleme valfine gönderilir, böylece hava basıncı artar. , akış hızı azalır ve çalışma noktası blokaj önleme hattına girer.Engelleme çizgisinin üzerinde makine engelleme durumundan kurtulur.
