به شما درک جامعی از ساختار، اصل کار، مزایا و معایب کمپرسورهای جریان محوری می دهد.
آشنایی با کمپرسورهای محوری
کمپرسورهای جریان محوری و کمپرسورهای گریز از مرکز هر دو متعلق به کمپرسورهای نوع سرعت هستند و هر دو کمپرسور توربین نامیده می شوند.منظور از کمپرسورهای نوع سرعتی به این معنی است که اصول کار آنها بر روی پره ها برای انجام کار روی گاز متکی است و ابتدا گاز را به جریان می اندازند. سرعت جریان قبل از تبدیل انرژی جنبشی به انرژی فشار بسیار افزایش می یابد.در مقایسه با کمپرسور گریز از مرکز، از آنجایی که جریان گاز در کمپرسور در امتداد جهت شعاعی نیست، بلکه در امتداد جهت محوری است، بزرگترین ویژگی کمپرسور جریان محوری این است که ظرفیت جریان گاز در واحد سطح زیاد است و یکسان است. با فرض حجم گاز پردازش، بعد شعاعی کوچک است، به ویژه برای مواردی که نیاز به جریان زیاد دارند.علاوه بر این، کمپرسور جریان محوری دارای مزایای ساختار ساده، عملیات راحت و نگهداری است.با این حال، بدیهی است که از نظر مشخصات تیغه پیچیده، نیازهای فرآیند تولید بالا، منطقه کاری باریک پایدار و محدوده تنظیم جریان کوچک در سرعت ثابت، نسبت به کمپرسورهای گریز از مرکز پایین‌تر است.
شکل زیر یک نمودار شماتیک از ساختار کمپرسور جریان محوری سری AV است:
1. شاسی بلند
بدنه کمپرسور جریان محوری به صورت افقی طراحی شده و از چدن (فولاد) ساخته شده است.دارای ویژگی های سفتی خوب، بدون تغییر شکل، جذب نویز و کاهش لرزش است.با پیچ و مهره سفت کنید تا نیمه های بالایی و پایینی را به یک کل بسیار سفت وصل کنید.
بدنه در چهار نقطه بر روی پایه قرار می گیرد و چهار نقطه پشتیبانی در دو طرف بدنه پایینی نزدیک به سطح شکاف میانی قرار می گیرند تا تکیه گاه واحد از ثبات خوبی برخوردار باشد.دو نقطه از چهار نقطه پشتیبانی نقاط ثابت و دو نقطه دیگر لغزنده هستند.قسمت پایین بدنه نیز دارای دو کلید راهنما در جهت محوری است که برای انبساط حرارتی واحد در حین کار استفاده می شود.
برای واحدهای بزرگ، نقطه تکیه گاه لغزنده توسط یک براکت چرخشی پشتیبانی می شود و از مواد خاصی برای کوچک کردن انبساط حرارتی و کاهش تغییر ارتفاع مرکزی واحد استفاده می شود.علاوه بر این، یک تکیه گاه میانی برای افزایش استحکام واحد تنظیم شده است.
2. سیلندر یاتاقان پره ایستا
سیلندر یاتاقان پره ای ثابت، سیلندر پشتیبانی برای پره های ثابت قابل تنظیم کمپرسور است.به صورت شکاف افقی طراحی شده است.اندازه هندسی توسط طراحی آیرودینامیکی تعیین می شود که محتوای اصلی طراحی ساختار کمپرسور است.حلقه ورودی با انتهای ورودی سیلندر یاتاقان پره ثابت مطابقت دارد و دیفیوزر با انتهای اگزوز مطابقت دارد.آنها به ترتیب به محفظه و غلاف آب بندی متصل می شوند تا گذرگاه همگرا انتهای ورودی و مسیر انبساط انتهای اگزوز را تشکیل دهند.یک کانال و کانال تشکیل شده توسط روتور و سیلندر یاتاقان پره با هم ترکیب می شوند تا یک کانال جریان هوای کامل کمپرسور جریان محوری را تشکیل دهند.
بدنه سیلندر سیلندر یاتاقان پره ای ثابت از چدن داکتیل ریخته گری شده و با ماشین کاری دقیق انجام شده است.دو انتها به ترتیب روی بدنه پشتیبانی می شوند، انتهای نزدیک سمت اگزوز یک تکیه گاه کشویی است و انتهای نزدیک سمت ورودی هوا یک تکیه گاه ثابت است.
پره های راهنمای چرخشی در سطوح مختلف و یاتاقان های پره اتوماتیک، میل لنگ، لغزنده و غیره برای هر پره راهنما بر روی سیلندر بلبرینگ پره وجود دارد.یاتاقان برگ ثابت یک یاتاقان جوهر کروی با اثر خود روانکاری خوب است و عمر مفید آن بیش از 25 سال است که ایمن و قابل اعتماد است.برای جلوگیری از نشت گاز و ورود گرد و غبار، یک حلقه آب بندی سیلیکونی روی ساقه پره تعبیه شده است.نوارهای آب بندی پرکننده در دایره بیرونی انتهای اگزوز سیلندر بلبرینگ و تکیه گاه پوشش برای جلوگیری از نشتی در نظر گرفته شده است.
3. تنظیم سیلندر و مکانیزم تنظیم پره
سیلندر تنظیم توسط صفحات فولادی جوش داده شده، به صورت افقی تقسیم می شود و سطح شکاف میانی توسط پیچ و مهره به هم متصل می شود که استحکام بالایی دارد.در داخل بدنه در چهار نقطه پشتیبانی می شود و چهار یاتاقان پشتیبانی از فلز "Du" روغن کاری نشده ساخته شده است.دو نقطه در یک طرف نیمه بسته هستند که امکان حرکت محوری را فراهم می کند.دو نقطه در طرف دیگر توسعه یافته اند. نوع اجازه انبساط حرارتی محوری و شعاعی را می دهد و حلقه های راهنمای مراحل مختلف پره ها در داخل سیلندر تنظیم نصب می شوند.
مکانیسم تنظیم تیغه استاتور از یک موتور سروو، یک صفحه اتصال، یک سیلندر تنظیم و یک سیلندر پشتیبانی تیغه تشکیل شده است.عملکرد آن تنظیم زاویه پره های استاتور در تمام سطوح کمپرسور برای برآوردن شرایط کاری متغیر است.دو سروو موتور در دو طرف کمپرسور نصب شده و از طریق صفحه اتصال به سیلندر تنظیم متصل می شوند.سروو موتور، ایستگاه نفت نیرو، خط لوله نفت و مجموعه ای از ابزارهای کنترل خودکار یک مکانیزم سروو هیدرولیک برای تنظیم زاویه پره تشکیل می دهند.هنگامی که روغن فشار قوی 130 بار از ایستگاه روغن نیرو عمل می کند، پیستون سروو موتور فشار داده می شود تا حرکت کند و صفحه اتصال سیلندر تنظیم را به حرکت همزمان در جهت محوری هدایت می کند و لغزنده پره استاتور را به چرخش می کشاند. از طریق میل لنگ، به منظور دستیابی به هدف تنظیم زاویه پره استاتور.از الزامات طراحی آیرودینامیکی می توان دریافت که میزان تنظیم زاویه پره در هر مرحله از کمپرسور متفاوت است و به طور کلی مقدار تنظیم از مرحله اول تا آخرین مرحله متوالی کاهش می یابد که با انتخاب طول می توان به آن پی برد. از میل لنگ، یعنی از مرحله اول تا آخرین مرحله افزایش طول.
سیلندر تنظیم را به دلیل قرار گرفتن بین بدنه و سیلندر یاتاقان تیغه، "سیلندر میانی" نیز می نامند، در حالی که بدنه و سیلندر بلبرینگ را به ترتیب "سیلندر بیرونی" و "سیلندر داخلی" می نامند.این ساختار سیلندر سه لایه تغییر شکل و تمرکز تنش واحد را در اثر انبساط حرارتی به شدت کاهش می دهد و در عین حال مکانیسم تنظیم را از گرد و غبار و آسیب های مکانیکی ناشی از عوامل خارجی جلوگیری می کند.
4. روتور و تیغه ها
روتور از شفت اصلی، تیغه‌های متحرک در همه سطوح، بلوک‌های فاصله‌گیر، گروه‌های قفل تیغه، تیغه‌های زنبور عسل و غیره تشکیل شده است. روتور ساختاری با قطر داخلی برابر دارد که برای پردازش راحت است.
دوک از فولاد آلیاژی بالا ساخته شده است.ترکیب شیمیایی مواد شفت اصلی نیاز به آزمایش و تجزیه و تحلیل دقیق دارد و شاخص عملکرد توسط بلوک آزمایش بررسی می شود.پس از ماشینکاری ناهموار، برای بررسی پایداری حرارتی آن و حذف بخشی از تنش پسماند، یک تست در حال اجرا مورد نیاز است.پس از واجد شرایط بودن شاخص های فوق، می توان آن را در ماشین کاری تکمیل کرد.پس از اتمام کار، بازرسی رنگ آمیزی یا بازرسی ذرات مغناطیسی در ژورنال ها در دو انتها مورد نیاز است و ترک مجاز نیست.
تیغه های متحرک و تیغه های ثابت از جنس فورج فولادی ضد زنگ ساخته شده اند و مواد اولیه باید از نظر ترکیب شیمیایی، خواص مکانیکی، اجزاء سرباره غیرفلزی و ترک بررسی شوند.پس از پرداخت تیغه، سندبلاست مرطوب برای افزایش مقاومت در برابر خستگی سطح انجام می شود.تیغه شکل دهنده نیاز به اندازه گیری فرکانس دارد و در صورت لزوم نیاز به تعمیر فرکانس دارد.
تیغه های متحرک هر مرحله در شیار عمودی چرخان ریشه تیغه درختی شکل در امتداد جهت محیطی نصب می شوند و از بلوک های فاصله دهنده برای قرار دادن دو تیغه و بلوک های فاصله دهنده قفل کننده برای قرار دادن و قفل کردن دو تیغه متحرک استفاده می شود. در پایان هر مرحله نصب می شود.تنگ.
دو دیسک تعادل در هر دو انتهای چرخ وجود دارد و تعادل وزنه ها در دو صفحه آسان است.صفحه تعادل و غلاف آب بندی یک پیستون تعادل را تشکیل می دهند که از طریق لوله تعادل عمل می کند تا بخشی از نیروی محوری تولید شده توسط پنوماتیک را متعادل کند، بار روی یاتاقان رانش را کاهش دهد و یاتاقان را در محیط ایمن تر قرار دهد.
5. غده
به ترتیب در سمت ورودی و اگزوز کمپرسور، آستین های مهر و موم انتهای شفت وجود دارد، و صفحات آب بند تعبیه شده در قسمت های مربوطه روتور یک مهر و موم هزارتویی را تشکیل می دهند تا از نشت گاز و نشت داخلی جلوگیری شود.به منظور تسهیل در نصب و نگهداری، از طریق بلوک تنظیم روی دایره بیرونی آستین آب بندی تنظیم می شود.
6. جعبه بلبرینگ
یاتاقان‌های شعاعی و یاتاقان‌های رانش در جعبه یاتاقان چیده شده‌اند و روغن برای روانکاری یاتاقان‌ها از جعبه یاتاقان جمع‌آوری شده و به مخزن روغن بازگردانده می‌شود.معمولاً پایین جعبه مجهز به یک دستگاه راهنمای (در صورت یکپارچه شدن) است که با پایه همکاری می کند تا واحد را مرکز کند و از نظر حرارتی در جهت محوری منبسط شود.برای محفظه یاتاقان تقسیم شده، سه کلید راهنما در پایین کناره تعبیه شده است تا انبساط حرارتی محفظه را تسهیل کند.یک کلید راهنمای محوری نیز در یک طرف بدنه چیده شده است تا با پوشش مطابقت داشته باشد.جعبه یاتاقان مجهز به دستگاه های نظارتی مانند اندازه گیری دمای بلبرینگ، اندازه گیری ارتعاش روتور و اندازه گیری جابجایی شفت است.
7. بلبرینگ
بیشتر نیروی رانش محوری روتور توسط صفحه تعادل تحمل می شود و نیروی محوری باقی مانده در حدود 20 تا 40 کیلو نیوتن توسط یاتاقان رانش تحمل می شود.لنت های رانش را می توان به طور خودکار با توجه به اندازه بار تنظیم کرد تا اطمینان حاصل شود که بار روی هر لنت به طور یکنواخت توزیع می شود.لنت های رانش از آلیاژ بابیت ریخته گری فولاد کربن ساخته شده اند.
دو نوع بلبرینگ شعاعی وجود دارد.کمپرسورهای با توان بالا و سرعت کم از یاتاقان‌های بیضوی و کمپرسورهای با توان کم و سرعت بالا از یاتاقان‌های لنت کج استفاده می‌کنند.
واحدهای مقیاس بزرگ معمولاً برای راحتی راه اندازی به دستگاه های جک فشار بالا مجهز می شوند.پمپ فشار بالا در مدت زمان کوتاهی فشار بالای 80 مگاپاسکال را تولید می کند و یک حوضچه روغن با فشار بالا در زیر یاتاقان شعاعی برای بلند کردن روتور و کاهش مقاومت راه اندازی نصب می شود.پس از راه اندازی، فشار روغن به 5 تا 15 مگاپاسکال کاهش می یابد.
کمپرسور جریان محوری تحت شرایط طراحی کار می کند.هنگامی که شرایط عملیاتی تغییر می کند، نقطه عملیاتی آن از نقطه طراحی خارج می شود و وارد منطقه شرایط عملیاتی غیر طراحی می شود.در این زمان، وضعیت جریان هوا واقعی با شرایط عملیاتی طراحی متفاوت است.، و تحت شرایط خاص، شرایط جریان ناپایدار رخ می دهد.از نقطه نظر فعلی، چندین شرایط کاری معمولی ناپایدار وجود دارد: شرایط کار غرفه چرخشی، شرایط کار در حالت موج و شرایط کاری مسدود، و این سه شرایط کاری متعلق به شرایط کاری ناپایدار آیرودینامیکی هستند.
هنگامی که کمپرسور جریان محوری تحت این شرایط کاری ناپایدار کار می کند، نه تنها عملکرد کاری بسیار بدتر می شود، بلکه گاهی اوقات ارتعاشات قوی رخ می دهد، به طوری که دستگاه نمی تواند به طور عادی کار کند و حتی حوادث آسیب جدی رخ می دهد.
1. استال چرخشی کمپرسور جریان محوری
ناحیه بین حداقل زاویه پره ثابت و خط حداقل زاویه عملکرد منحنی مشخصه کمپرسور جریان محوری را ناحیه استال دوار می نامند و استال دوار به دو نوع استال پیشرونده و استال ناگهانی تقسیم می شود.هنگامی که حجم هوا کمتر از حد خط توقف چرخشی فن اصلی جریان محوری باشد، جریان هوا در پشت تیغه از بین می‌رود و جریان هوای داخل دستگاه یک جریان ضربانی ایجاد می‌کند که باعث می‌شود تیغه استرس متناوب ایجاد می کند و باعث آسیب خستگی می شود.
به منظور جلوگیری از توقف، اپراتور باید با منحنی مشخصه موتور آشنا باشد و در طول فرآیند راه اندازی به سرعت از منطقه توقف عبور کند.در طول فرآیند بهره برداری، حداقل زاویه تیغه استاتور نباید کمتر از مقدار تعیین شده طبق مقررات سازنده باشد.
2. سرج کمپرسور محوری
هنگامی که کمپرسور همراه با یک شبکه لوله با حجم معین کار می کند، زمانی که کمپرسور با نسبت تراکم بالا و دبی کم کار می کند، زمانی که دبی کمپرسور کمتر از مقدار معینی باشد، جریان هوای قوس پشتی تیغه ها کاهش می یابد. به طور جدی جدا می شود تا زمانی که مسیر مسدود شود و جریان هوا به شدت تپش خواهد داشت.و با ظرفیت هوا و مقاومت هوای شبکه لوله خروجی نوسان ایجاد کنید.در این زمان، پارامترهای جریان هوای سیستم شبکه به طور کلی نوسان زیادی دارند، یعنی حجم و فشار هوا به طور دوره ای با زمان و دامنه تغییر می کند.قدرت و صدای کمپرسور هر دو به صورت دوره ای تغییر می کنند..تغییرات ذکر شده در بالا بسیار شدید است و باعث می شود بدنه بدنه به شدت ارتعاش کند و حتی دستگاه نمی تواند عملکرد عادی خود را حفظ کند.به این پدیده سرج می گویند.
از آنجایی که ولتاژ پدیده ای است که در کل دستگاه و سیستم شبکه رخ می دهد، نه تنها به ویژگی های جریان داخلی کمپرسور مربوط می شود، بلکه به ویژگی های شبکه لوله نیز بستگی دارد و دامنه و فرکانس آن تحت تأثیر حجم است. از شبکه لوله
عواقب افزایش اغلب جدی است.این باعث می شود که روتور کمپرسور و اجزای استاتور تحت تنش و شکست متناوب قرار گیرند که باعث ناهنجاری فشار بین مرحله ای می شود و لرزش شدید ایجاد می کند و در نتیجه به مهر و موم ها و یاتاقان های رانش آسیب می رساند و باعث برخورد روتور و استاتور می شود.، باعث تصادفات شدید می شود.مخصوصاً برای کمپرسورهای جریان محوری با فشار بالا، ولتاژ ممکن است ماشین را در مدت زمان کوتاهی از بین ببرد، بنابراین کمپرسور مجاز به کار در شرایط ولتاژ نیست.
از تجزیه و تحلیل مقدماتی فوق، مشخص شد که موج در ابتدا ناشی از توقف چرخش ناشی از عدم تنظیم پارامترهای آیرودینامیکی و پارامترهای هندسی در آبشار تیغه کمپرسور تحت شرایط کاری متغیر است.اما همه غرفه‌های چرخشی لزوماً منجر به افزایش جریان برق نمی‌شوند، دومی نیز به سیستم شبکه لوله مربوط می‌شود، بنابراین شکل‌گیری پدیده افزایش دو عامل را شامل می‌شود: در داخل، بستگی به کمپرسور جریان محوری دارد در شرایط خاص، یک توقف ناگهانی رخ می‌دهد. ;از نظر خارجی به ظرفیت و خط مشخصه شبکه لوله مربوط می شود.اولی یک علت درونی است، در حالی که دومی یک وضعیت خارجی است.علت داخلی فقط با همکاری شرایط خارجی باعث افزایش موج می شود.
3. انسداد کمپرسور محوری
ناحیه گلوی تیغه کمپرسور ثابت است.وقتی سرعت جریان افزایش می یابد، به دلیل افزایش سرعت محوری جریان هوا، سرعت نسبی جریان هوا افزایش می یابد و زاویه حمله منفی (زاویه حمله زاویه بین جهت جریان هوا و زاویه نصب است. ورودی تیغه) نیز افزایش می یابد.در این زمان، میانگین جریان هوا در کوچکترین بخش ورودی آبشار به سرعت صوت می رسد، به طوری که جریان از طریق کمپرسور به یک مقدار بحرانی می رسد و افزایش نمی یابد.به این پدیده انسداد می گویند.این مسدود شدن پره های اولیه حداکثر جریان کمپرسور را تعیین می کند.هنگامی که فشار اگزوز کاهش می یابد، گاز موجود در کمپرسور به دلیل افزایش حجم انبساط، سرعت جریان را افزایش می دهد و همچنین با رسیدن جریان هوا به سرعت صوت در آبشار نهایی، انسداد ایجاد می شود.از آنجایی که جریان هوای تیغه نهایی مسدود می شود، فشار هوا در جلوی تیغه نهایی افزایش می یابد و فشار هوا در پشت تیغه نهایی کاهش می یابد و باعث می شود اختلاف فشار بین جلو و عقب تیغه نهایی افزایش یابد. نیروی وارد بر جلو و عقب تیغه نهایی نامتعادل است و ممکن است استرس ایجاد شود.باعث آسیب تیغه شود
هنگامی که شکل تیغه و پارامترهای آبشاری یک کمپرسور جریان محوری تعیین می شود، ویژگی های مسدود کننده آن نیز ثابت می شود.کمپرسورهای محوری اجازه ندارند برای مدت طولانی در ناحیه زیر خط چوک کار کنند.
به طور کلی، کنترل ضد گرفتگی کمپرسور جریان محوری نیازی به سختگیری مانند کنترل ضد ولتاژ ندارد، عمل کنترل نیازی به سریع بودن ندارد و نیازی به تنظیم نقطه توقف سفر نیست.در مورد اینکه آیا باید کنترل ضد گرفتگی را تنظیم کنید، این نیز به خود کمپرسور بستگی دارد که تصمیم بگیرید.برخی از سازندگان در طراحی، تقویت تیغه ها را در نظر گرفته اند، بنابراین می توانند در برابر افزایش استرس بال زدن مقاومت کنند، بنابراین نیازی به تنظیم کنترل مسدود کننده ندارند.اگر سازنده در نظر نگیرد که هنگام بروز پدیده مسدود شدن در طراحی، استحکام تیغه نیاز به افزایش دارد، باید امکانات کنترل خودکار ضد انسداد فراهم شود.
طرح کنترل ضد گرفتگی کمپرسور جریان محوری به شرح زیر است: یک شیر ضد گرفتگی پروانه ای بر روی خط لوله خروجی کمپرسور نصب شده است و دو سیگنال تشخیص نرخ جریان ورودی و فشار خروجی به طور همزمان به تنظیم کننده ضد گرفتگیهنگامی که فشار خروجی دستگاه به طور غیر عادی کاهش می یابد و نقطه کار دستگاه به زیر خط ضد انسداد می رسد، سیگنال خروجی رگولاتور به شیر ضد انسداد ارسال می شود تا دریچه کوچکتر بسته شود، بنابراین فشار هوا افزایش می یابد. ، دبی کاهش می یابد و نقطه کار وارد خط ضد انسداد می شود.در بالای خط مسدود کردن، دستگاه از شرایط مسدود شدن خلاص می شود.
