Ge dig en omfattande förståelse av strukturen, arbetsprincipen, fördelarna och nackdelarna med axialflödeskompressorer
Kunskap om axialkompressorer
Axialflödeskompressorer och centrifugalkompressorer tillhör båda kompressorerna av varvtalstyp, och båda kallas turbinkompressorer;innebörden av kompressorer av hastighetstyp innebär att deras arbetsprinciper förlitar sig på att bladen utför arbete på gasen och först får gasen att strömma. Flödeshastigheten ökas kraftigt innan den kinetiska energin omvandlas till tryckenergi.Jämfört med centrifugalkompressorn, eftersom gasflödet i kompressorn inte är i den radiella riktningen, utan längs den axiella riktningen, är den största egenskapen hos axialflödeskompressorn att gasflödeskapaciteten per ytenhet är stor och samma Under förutsättningen att bearbetningsgasvolymen är den radiella dimensionen liten, speciellt lämplig för tillfällen som kräver stort flöde.Dessutom har axialflödeskompressorn också fördelarna med enkel struktur, bekväm drift och underhåll.Emellertid är den uppenbarligen sämre än centrifugalkompressorer när det gäller komplex bladprofil, höga tillverkningsprocesskrav, smalt stabilt arbetsområde och litet flödesjusteringsområde vid konstant hastighet.
Följande figur är ett schematiskt diagram över strukturen för AV-seriens axialflödeskompressor:
1. Chassi
Axialflödeskompressorns hölje är utformat för att delas horisontellt och är tillverkat av gjutjärn (stål).Den har egenskaperna för god styvhet, ingen deformation, ljudabsorption och vibrationsreduktion.Dra åt med bultar för att förbinda de övre och nedre halvorna till en mycket styv helhet.
Höljet stöds på basen vid fyra punkter, och de fyra stödpunkterna är placerade på båda sidor av det undre höljet nära den mittersta delade ytan, så att enhetens stöd har god stabilitet.Två av de fyra stödpunkterna är fixpunkter och de andra två är glidpunkter.Den nedre delen av höljet är också försedd med två styrnycklar längs den axiella riktningen, vilka används för termisk expansion av enheten under drift.
För stora enheter stöds den glidande stödpunkten av ett svängfäste, och speciella material används för att göra den termiska expansionen liten och minska förändringen av enhetens centrumhöjd.Dessutom är ett mellanstöd inställt för att öka enhetens styvhet.
2. Statisk vingelagercylinder
Den stationära skovellagercylindern är stödcylindern för kompressorns justerbara stationära skovlar.Den är utformad som en horisontell split.Den geometriska storleken bestäms av den aerodynamiska designen, som är kärninnehållet i kompressorstrukturens design.Inloppsringen matchar insugningsänden på den stationära skovellagercylindern och diffusorn matchar avgasänden.De är förbundna med höljet respektive tätningshylsan för att bilda den konvergerande passagen för insugningsänden och expansionspassagen för avgasänden.En kanal och kanalen som bildas av rotorn och skovellagercylindern kombineras för att bilda en komplett luftflödeskanal för axialflödeskompressorn.
Cylinderkroppen på den stationära skovellagercylindern är gjuten av segjärn och har precisionsbearbetats.De två ändarna stöds respektive på höljet, änden nära avgassidan är ett glidstöd och änden nära luftintagssidan är ett fast stöd.
Det finns vridbara ledskovlar på olika nivåer och automatiska skovellager, vevar, slider etc. för varje ledskovel på skovellagercylindern.Det stationära bladlagret är ett sfäriskt bläcklager med god självsmörjande effekt, och dess livslängd är mer än 25 år, vilket är säkert och pålitligt.En tätningsring av silikon är installerad på skovelskaftet för att förhindra gasläckage och damm.Fyllningstätningslister är anordnade på den yttre cirkeln av utloppsänden av lagercylindern och stödet på höljet för att förhindra läckage.
3. Justeringscylinder och skoveljusteringsmekanism
Justeringscylindern är svetsad av stålplåtar, delad horisontellt, och den mittersta delade ytan är förbunden med bultar, som har hög styvhet.Den stöds inuti höljet vid fyra punkter, och de fyra stödlagren är gjorda av icke-smord "Du"-metall.De två punkterna på ena sidan är halvstängda, vilket tillåter axiell rörelse;de två punkterna på andra sidan är utvecklade. Typen tillåter axiell och radiell termisk expansion, och styrringar av olika stadier av skovlar är installerade inuti justeringscylindern.
Statorbladsjusteringsmekanismen består av en servomotor, en anslutningsplatta, en justeringscylinder och en bladstödcylinder.Dess funktion är att justera vinkeln på statorbladen på alla nivåer av kompressorn för att möta de varierande arbetsförhållandena.Två servomotorer är installerade på båda sidor av kompressorn och anslutna till justeringscylindern genom anslutningsplattan.Servomotorn, kraftoljestationen, oljerörledningen och en uppsättning automatiska styrinstrument bildar en hydraulisk servomekanism för att justera vingens vinkel.När 130 bar högtrycksoljan från kraftoljestationen verkar, trycks servomotorns kolv för att röra sig, och anslutningsplattan driver justeringscylindern att röra sig synkront i axiell riktning, och skjutreglaget driver statorbladet att rotera genom veven, för att uppnå syftet att justera vinkeln på statorbladet.Det kan ses från de aerodynamiska designkraven att justeringsmängden för skovelvinkeln för varje steg i kompressorn är olika, och generellt minskar justeringsmängden successivt från det första steget till det sista steget, vilket kan realiseras genom att välja längden av veven, det vill säga från det första steget till det sista steget ökar i längd.
Justeringscylindern kallas också "mittcylinder" eftersom den är placerad mellan höljet och bladlagercylindern, medan höljet och bladlagercylindern kallas "yttre cylinder" respektive "innercylinder".Denna cylinderstruktur i tre lager minskar kraftigt enhetens deformation och spänningskoncentration på grund av termisk expansion, och förhindrar samtidigt justeringsmekanismen från damm och mekanisk skada orsakad av yttre faktorer.
4. rotor och blad
Rotorn består av huvudaxeln, rörliga blad på alla nivåer, distansblock, bladlåsningsgrupper, biblad, etc. Rotorn har en struktur med lika inre diameter, vilket är bekvämt för bearbetning.
Spindeln är smidd av höglegerat stål.Den kemiska sammansättningen av huvudaxelmaterialet måste testas och analyseras noggrant, och prestandaindexet kontrolleras av testblocket.Efter grovbearbetning krävs ett varmkörningstest för att verifiera dess termiska stabilitet och eliminera en del av restspänningen.Efter att ovanstående indikatorer är kvalificerade kan de sättas in i efterbearbetning.Efter avslutad efterbehandling krävs färgningsinspektion eller magnetisk partikelinspektion vid tapparna i båda ändar och sprickor är inte tillåtna.
De rörliga bladen och de stationära bladen är gjorda av smidesämnen i rostfritt stål, och råvarorna måste inspekteras för kemisk sammansättning, mekaniska egenskaper, icke-metalliska slagginneslutningar och sprickor.Efter att bladet har polerats utförs våtsandblästring för att förbättra ytutmattningsmotståndet.Formningsbladet måste mäta frekvensen, och vid behov måste det reparera frekvensen.
De rörliga bladen för varje steg är installerade i det roterande vertikala trädformade bladrotspåret längs omkretsriktningen, och distansblocken används för att placera de två bladen och de låsande distansblocken används för att placera och låsa de två rörliga bladen installeras i slutet av varje steg.tajt.
Det finns två balansskivor bearbetade i båda ändar av hjulet, och det är lätt att balansera vikterna i två plan.Balansplattan och tätningshylsan bildar en balanskolv, som fungerar genom balansröret för att balansera en del av den axiella kraften som genereras av pneumatiken, minska belastningen på axiallagret och göra lagret i en säkrare miljö
5. Körtel
Det finns axeländstätningshylsor på kompressorns insugssida respektive avgassida, och tätningsplattorna inbäddade i motsvarande delar av rotorn bildar en labyrinttätning för att förhindra gasläckage och inre läckage.För att underlätta installation och underhåll, justeras den genom justeringsblocket på tätningshylsans yttre cirkel.
6. Lagerlåda
Radiallager och axiallager är anordnade i lagerlådan och oljan för att smörja lagren samlas upp från lagerlådan och återförs till oljetanken.Vanligtvis är lådans botten utrustad med en styranordning (när den är integrerad), som samverkar med basen för att göra enheten centrerad och termiskt expandera i axiell riktning.För det delade lagerhuset är tre styrnycklar installerade längst ner på sidan för att underlätta den termiska expansionen av huset.En axiell styrnyckel är också anordnad på ena sidan av höljet för att matcha höljet.Lagerlådan är utrustad med övervakningsanordningar såsom mätning av lagertemperatur, mätning av rotorvibrationer och mätning av axelförskjutning.
7. lager
Det mesta av rotorns axiella dragkraft bärs av balansplattan, och den återstående axiella dragkraften på cirka 20~40kN bärs av axiallagret.Tryckdynorna kan justeras automatiskt efter lastens storlek för att säkerställa att belastningen på varje dyna är jämnt fördelad.Tryckdynorna är gjorda av kolstålgjuten Babbitt-legering.
Det finns två typer av radiella lager.Kompressorer med hög effekt och låg hastighet använder elliptiska lager, och kompressorer med låg effekt och hög hastighet använder kullager.
Storskaliga enheter är vanligtvis utrustade med högtrycksdomkraftsanordningar för att underlätta start.Högtryckspumpen genererar ett högt tryck på 80 MPa på kort tid, och en högtrycksoljepool installeras under radiallagret för att lyfta rotorn och minska startmotståndet.Efter start sjunker oljetrycket till 5~15MPa.
Axialflödeskompressorn fungerar under konstruktionsförhållandena.När driftsförhållandena ändras, kommer dess driftspunkt att lämna designpunkten och gå in i det icke-designade drifttillståndsområdet.Vid denna tidpunkt skiljer sig den faktiska luftflödessituationen från designdriftsförhållandet.och under vissa förhållanden uppstår ett instabilt flödestillstånd.Ur den nuvarande synvinkeln finns det flera typiska instabila arbetsförhållanden: nämligen roterande stallarbetsförhållanden, överspänningsarbetsförhållanden och blockerande arbetsförhållanden, och dessa tre arbetsförhållanden hör till aerodynamiska instabila arbetsförhållanden.
När axialflödeskompressorn arbetar under dessa instabila arbetsförhållanden, kommer inte bara arbetsprestandan att försämras kraftigt, utan ibland uppstår starka vibrationer, så att maskinen inte kan fungera normalt, och till och med allvarliga skadeolyckor kommer att inträffa.
1. Roterande stall för axialflödeskompressor
Området mellan den stationära vingens minsta vinkel och den minsta arbetsvinkellinjen för den karakteristiska kurvan för axialflödeskompressorn kallas det roterande stallområdet, och det roterande stallområdet är uppdelat i två typer: progressivt stall och abrupt stall.När luftvolymen är mindre än gränsen för rotationsstopplinjen för huvudfläkten med axiellt flöde, kommer luftflödet på baksidan av bladet att bryta bort, och luftflödet inuti maskinen kommer att bilda ett pulserande flöde, vilket gör att bladet genererar omväxlande stress och orsakar utmattningsskador.
För att förhindra stopp krävs att operatören är bekant med motorns karakteristiska kurva och att den snabbt passerar genom stoppzonen under uppstartsprocessen.Under driftprocessen bör den minsta statorbladsvinkeln inte vara lägre än det specificerade värdet enligt tillverkarens föreskrifter.
2. Axialkompressorstöt
När kompressorn arbetar tillsammans med ett rörnät med en viss volym, när kompressorn arbetar med ett högt kompressionsförhållande och lågt flöde, när kompressorns flödeshastighet är mindre än ett visst värde, kommer bladens bakre bågeluftflöde att vara separeras allvarligt tills passagen blockeras, och luftflödet kommer att pulsera kraftigt.Och bilda en oscillation med luftkapaciteten och luftmotståndet i utloppsrörsnätet.Vid denna tidpunkt fluktuerar nätverkssystemets luftflödesparametrar mycket som helhet, det vill säga luftvolymen och trycket ändras periodiskt med tid och amplitud;både kraften och ljudet hos kompressorn ändras med jämna mellanrum..Ovannämnda förändringar är mycket allvarliga, vilket gör att flygkroppen vibrerar kraftigt, och även maskinen kan inte upprätthålla normal drift.Detta fenomen kallas surge.
Eftersom överspänning är ett fenomen som inträffar i hela maskinen och nätverkssystemet, är det inte bara relaterat till kompressorns interna flödesegenskaper, utan beror också på rörnätets egenskaper, och dess amplitud och frekvens domineras av volymen av ledningsnätet.
Konsekvenserna av uppsving är ofta allvarliga.Det kommer att få kompressorns rotor och statorkomponenter att utsättas för alternerande påfrestning och brott, vilket gör att tryckavvikelser mellan stegen orsakar kraftiga vibrationer, vilket resulterar i skador på tätningar och axiallager och orsakar att rotorn och statorn kolliderar., vilket orsakar allvarliga olyckor.Speciellt för högtryckskompressorer med axiellt flöde kan överspänning förstöra maskinen på kort tid, så kompressorn tillåts inte att fungera under överspänningsförhållanden.
Från den ovanstående preliminära analysen är det känt att ökningen först orsakas av rotationsstoppet orsakat av att de aerodynamiska parametrarna och geometriska parametrarna inte justerats i kompressorbladskaskaden under varierande arbetsförhållanden.Men inte alla roterande stall kommer nödvändigtvis att leda till överspänning, det senare är också relaterat till rörnätssystemet, så bildandet av överspänningsfenomen inkluderar två faktorer: internt beror det på axialflödeskompressorn Under vissa förhållanden inträffar ett plötsligt plötsligt stopp. ;externt är det relaterat till rörnätets kapacitet och karakteristiska linje.Det förra är en inre orsak, medan det senare är ett yttre tillstånd.Den inre orsaken främjar bara uppsving med samarbete av yttre förhållanden.
3. Blockering av axialkompressor
Kompressorns bladhalsarea är fixerad.När flödeshastigheten ökar, på grund av ökningen av luftflödets axiella hastighet, ökar luftflödets relativa hastighet och den negativa attackvinkeln (anfallsvinkeln är vinkeln mellan luftflödets riktning och installationsvinkeln av bladinloppet) ökar också.Vid denna tidpunkt kommer det genomsnittliga luftflödet på den minsta delen av kaskadinloppet att nå ljudhastigheten, så att flödet genom kompressorn når ett kritiskt värde och inte fortsätter att öka.Detta fenomen kallas blockering.Denna blockering av primärvingarna bestämmer kompressorns maximala flöde.När avgastrycket minskar kommer gasen i kompressorn att öka flödeshastigheten på grund av ökningen av expansionsvolymen, och blockering kommer också att uppstå när luftflödet når ljudhastigheten i den sista kaskaden.Eftersom det slutliga bladets luftflöde är blockerat ökar lufttrycket framför det slutliga bladet, och lufttrycket bakom det sista bladet minskar, vilket gör att tryckskillnaden mellan den främre och bakre delen av det slutliga bladet ökar, så att kraften på den främre och bakre delen av det slutliga bladet är obalanserad och stress kan genereras.orsaka knivskador.
När bladformen och kaskadparametrarna för en axialflödeskompressor bestäms, är dess blockeringsegenskaper också fixerade.Axialkompressorer får inte köras för länge i området under chokelinjen.
Generellt sett behöver anti-tilltäppningskontrollen för axialflödeskompressorn inte vara lika strikt som anti-svallkontrollen, kontrollåtgärden behöver inte vara snabb och det finns inget behov av att ställa in en trippstopppunkt.När det gäller att ställa in anti-tilltäppningskontrollen är det också upp till kompressorn själv. Be om ett beslut.Vissa tillverkare har tagit hänsyn till förstärkningen av bladen i designen, så att de kan motstå ökningen av fladderspänningen, så att de inte behöver ställa in blockeringskontroll.Om tillverkaren inte anser att bladstyrkan behöver ökas när blockeringsfenomenet inträffar i konstruktionen, måste antiblockerande automatiska kontrollanordningar tillhandahållas.
Axialflödeskompressorns anti-tilltäppningskontrollschema är som följer: en fjärilsanti-tilltäppningsventil är installerad på kompressorns utloppsrörledning, och de två detekteringssignalerna för inloppsflödet och utloppstrycket matas samtidigt in till regulator mot igensättning.När maskinens utloppstryck sjunker onormalt och maskinens arbetspunkt faller under antiblockeringslinjen, skickas utsignalen från regulatorn till antiblockeringsventilen för att få ventilen att stänga mindre, så att lufttrycket ökar , flödeshastigheten minskar och arbetspunkten går in i antiblockeringslinjen.Ovanför spärrlinjen blir maskinen av med spärrtillståndet.
