Giúp bạn hiểu biết toàn diện về cấu tạo, nguyên lý làm việc, ưu nhược điểm của máy nén dòng hướng trục
Kiến thức về máy nén hướng trục
Máy nén dòng hướng trục và máy nén ly tâm đều thuộc loại máy nén tốc độ và cả hai đều được gọi là máy nén tua bin;ý nghĩa của máy nén loại tốc độ có nghĩa là nguyên lý làm việc của chúng dựa vào các cánh quạt để hoạt động trên khí và trước tiên tạo ra dòng khí. Tốc độ dòng chảy được tăng lên rất nhiều trước khi chuyển động năng thành năng lượng áp suất.So với máy nén ly tâm, do dòng khí trong máy nén không dọc theo hướng xuyên tâm mà dọc theo hướng trục nên đặc điểm lớn nhất của máy nén dòng trục là công suất dòng khí trên một đơn vị diện tích lớn và giống nhau. Với tiền đề xử lý thể tích khí, kích thước xuyên tâm nhỏ, đặc biệt thích hợp cho những trường hợp cần lưu lượng lớn.Ngoài ra, máy nén dòng hướng trục còn có ưu điểm về cấu tạo đơn giản, vận hành và bảo trì thuận tiện.Tuy nhiên, rõ ràng nó kém hơn máy nén ly tâm về mặt cấu tạo cánh phức tạp, yêu cầu quy trình sản xuất cao, diện tích làm việc ổn định hẹp và phạm vi điều chỉnh lưu lượng nhỏ ở tốc độ không đổi.
Hình dưới đây là sơ đồ nguyên lý cấu trúc của máy nén dòng trục dòng AV:
1. Khung gầm
Vỏ máy nén lưu lượng hướng trục được thiết kế chia đôi theo chiều ngang và được làm bằng gang (thép).Nó có đặc tính độ cứng tốt, không biến dạng, hấp thụ tiếng ồn và giảm độ rung.Siết chặt bằng bu lông để nối nửa trên và nửa dưới thành một tổng thể rất chắc chắn.
Vỏ được đỡ trên đế tại bốn điểm và bốn điểm đỡ được đặt ở hai bên của vỏ dưới gần với bề mặt phân chia ở giữa, để giá đỡ của thiết bị có độ ổn định tốt.Hai trong số bốn điểm hỗ trợ là điểm cố định và hai điểm còn lại là điểm trượt.Phần dưới của vỏ cũng được trang bị hai phím dẫn hướng dọc theo hướng trục, được sử dụng để giãn nở nhiệt của thiết bị trong quá trình vận hành.
Đối với các thiết bị lớn, điểm hỗ trợ trượt được hỗ trợ bởi một giá đỡ xoay và các vật liệu đặc biệt được sử dụng để làm giảm độ giãn nở nhiệt và giảm sự thay đổi về chiều cao tâm của thiết bị.Ngoài ra, một giá đỡ trung gian được thiết lập để tăng độ cứng của thiết bị.
2. Xi lanh mang cánh gạt tĩnh
Xy lanh mang cánh gạt cố định là xi lanh đỡ cho các cánh gạt cố định có thể điều chỉnh của máy nén.Nó được thiết kế theo dạng chia ngang.Kích thước hình học được xác định bởi thiết kế khí động học, là nội dung cốt lõi của thiết kế kết cấu máy nén.Vòng đầu vào khớp với đầu nạp của xi lanh mang cánh gạt cố định và bộ khuếch tán khớp với đầu xả.Chúng được kết nối tương ứng với vỏ và ống bọc kín để tạo thành đường hội tụ của đầu nạp và đường dẫn giãn nở của đầu xả.Một kênh và kênh được hình thành bởi rôto và xi lanh ổ trục cánh gạt được kết hợp để tạo thành một kênh lưu lượng không khí hoàn chỉnh của máy nén lưu lượng hướng trục.
Thân xi lanh của xi lanh mang cánh gạt cố định được đúc từ sắt dẻo và được gia công chính xác.Hai đầu được đỡ tương ứng trên vỏ, đầu gần phía xả là giá đỡ trượt và đầu gần phía hút gió là giá đỡ cố định.
Có các cánh dẫn hướng có thể quay ở nhiều cấp độ khác nhau và các ổ trục cánh gạt tự động, tay quay, thanh trượt, v.v. cho mỗi cánh dẫn hướng trên xi lanh ổ trục cánh gạt.Ổ trục lá cố định là ổ trục mực hình cầu có tác dụng tự bôi trơn tốt, tuổi thọ trên 25 năm, an toàn và đáng tin cậy.Một vòng đệm silicon được lắp trên thân cánh quạt để ngăn chặn rò rỉ khí và bụi xâm nhập.Các dải đệm kín được cung cấp trên vòng tròn bên ngoài của đầu xả của xi lanh ổ trục và giá đỡ của vỏ để tránh rò rỉ.
3. Cơ cấu điều chỉnh xi lanh và cánh gạt
Trụ điều chỉnh được hàn bằng các tấm thép chia theo chiều ngang, mặt chia giữa được nối với nhau bằng bu lông có độ cứng cao.Nó được đỡ bên trong vỏ tại bốn điểm và bốn vòng bi đỡ được làm bằng kim loại “Du” không bôi trơn.Hai điểm ở một bên là nửa kín, cho phép chuyển động dọc trục;hai điểm ở phía bên kia được phát triển. Loại cho phép giãn nở nhiệt theo trục và hướng tâm, đồng thời các vòng dẫn hướng của các giai đoạn cánh gạt khác nhau được lắp đặt bên trong xi lanh điều chỉnh.
Cơ cấu điều chỉnh lưỡi stato bao gồm động cơ servo, tấm kết nối, xi lanh điều chỉnh và xi lanh đỡ lưỡi.Chức năng của nó là điều chỉnh góc của các cánh stato ở mọi cấp độ của máy nén để đáp ứng các điều kiện làm việc thay đổi.Hai động cơ servo được lắp ở hai bên của máy nén và được kết nối với xi lanh điều chỉnh thông qua tấm kết nối.Động cơ servo, trạm dầu điện, đường ống dẫn dầu và bộ thiết bị điều khiển tự động tạo thành cơ cấu servo thủy lực để điều chỉnh góc của cánh gạt.Khi dầu áp suất cao 130bar từ trạm dầu điện hoạt động, pít-tông của động cơ servo được đẩy để di chuyển và tấm kết nối dẫn động xi-lanh điều chỉnh chuyển động đồng bộ theo hướng trục và thanh trượt dẫn động cánh quạt stato quay thông qua tay quay để đạt được mục đích điều chỉnh góc của cánh stato.Có thể thấy từ các yêu cầu thiết kế khí động học rằng lượng điều chỉnh góc cánh của từng giai đoạn của máy nén là khác nhau và nhìn chung lượng điều chỉnh giảm liên tục từ giai đoạn đầu đến giai đoạn cuối, có thể nhận ra điều này bằng cách chọn chiều dài của tay quay, tức là chiều dài tăng dần từ giai đoạn đầu tiên đến giai đoạn cuối cùng.
Xy lanh điều chỉnh còn được gọi là “xi lanh giữa” vì nó được đặt giữa vỏ và xi lanh mang lưỡi, trong khi vỏ và xi lanh mang lưỡi lần lượt được gọi là “xi lanh ngoài” và “xi lanh trong”.Cấu trúc xi lanh ba lớp này làm giảm đáng kể sự biến dạng và tập trung ứng suất của thiết bị do giãn nở nhiệt, đồng thời ngăn chặn cơ chế điều chỉnh khỏi bụi và hư hỏng cơ học do các yếu tố bên ngoài gây ra.
4. rôto và cánh quạt
Rôto bao gồm trục chính, các lưỡi chuyển động ở mọi cấp độ, khối đệm, nhóm khóa lưỡi, lưỡi ong, v.v. Rôto có cấu trúc đường kính trong bằng nhau, thuận tiện cho việc gia công.
Trục chính được rèn từ thép hợp kim cao.Thành phần hóa học của vật liệu trục chính cần được kiểm tra và phân tích nghiêm ngặt, chỉ số hiệu suất được kiểm tra bởi khối kiểm tra.Sau khi gia công thô, cần phải chạy thử nóng để xác minh độ ổn định nhiệt của nó và loại bỏ một phần ứng suất dư.Sau khi đạt yêu cầu các chỉ tiêu trên có thể đưa vào gia công tinh.Sau khi hoàn thiện xong, phải kiểm tra màu sắc hoặc kiểm tra hạt từ tính tại các tạp chí ở cả hai đầu và không được phép có vết nứt.
Các lưỡi chuyển động và lưỡi cố định được làm bằng phôi rèn bằng thép không gỉ, và nguyên liệu thô cần được kiểm tra thành phần hóa học, tính chất cơ học, vết nứt và vết xỉ xỉ phi kim loại.Sau khi lưỡi dao được đánh bóng, quá trình phun cát ướt được thực hiện để tăng cường khả năng chống mỏi bề mặt.Lưỡi tạo hình cần đo tần số và nếu cần, cần sửa chữa tần số.
Các lưỡi dao chuyển động của mỗi giai đoạn được lắp vào rãnh gốc lưỡi dao thẳng đứng hình cây quay dọc theo hướng chu vi, các khối đệm dùng để định vị hai lưỡi dao và các khối đệm khóa dùng để định vị và khóa hai lưỡi dao chuyển động được cài đặt ở cuối mỗi giai đoạn.chặt.
Có hai đĩa cân bằng được xử lý ở hai đầu bánh xe, giúp cân bằng trọng lượng ở hai mặt phẳng một cách dễ dàng.Tấm cân bằng và ống bọc kín tạo thành một pít-tông cân bằng, hoạt động thông qua ống cân bằng để cân bằng một phần lực dọc trục do khí nén tạo ra, giảm tải cho ổ đỡ lực đẩy và làm cho ổ trục trong môi trường an toàn hơn
5. Tuyến
Có các ống bịt đầu trục ở phía nạp và phía xả của máy nén tương ứng, và các tấm bịt được gắn vào các bộ phận tương ứng của rôto tạo thành một bịt kín như mê cung để ngăn chặn rò rỉ khí và rò rỉ bên trong.Để thuận tiện cho việc lắp đặt và bảo trì, nó được điều chỉnh thông qua khối điều chỉnh ở vòng tròn bên ngoài của ống bọc kín.
6. Hộp chịu lực
Vòng bi hướng tâm và vòng bi lực đẩy được bố trí trong hộp ổ trục, dầu bôi trơn ổ trục được thu gom từ hộp ổ trục và quay trở lại thùng dầu.Thông thường, đáy hộp được trang bị một thiết bị dẫn hướng (khi được tích hợp), phối hợp với đế để làm tâm của thiết bị và giãn nở nhiệt theo hướng trục.Đối với vỏ ổ trục chia đôi, ba phím dẫn hướng được lắp ở dưới cùng của mặt bên để tạo điều kiện cho vỏ ổ trục giãn nở vì nhiệt.Một phím dẫn hướng trục cũng được bố trí ở một bên của vỏ để khớp với vỏ.Hộp ổ trục được trang bị các thiết bị giám sát như đo nhiệt độ vòng bi, đo độ rung của rôto và đo chuyển vị trục.
7. mang
Phần lớn lực đẩy dọc trục của rôto được sinh ra bởi tấm cân bằng và lực đẩy dọc trục còn lại khoảng 20 ~ 40kN được sinh ra bởi ổ đỡ lực đẩy.Các miếng đệm lực đẩy có thể được điều chỉnh tự động theo kích thước của tải trọng để đảm bảo tải trọng trên mỗi miếng đệm được phân bổ đều.Các miếng đệm lực đẩy được làm bằng hợp kim Babbitt đúc bằng thép carbon.
Có hai loại vòng bi hướng tâm.Máy nén có công suất cao và tốc độ thấp sử dụng vòng bi hình elip, còn máy nén có công suất thấp và tốc độ cao sử dụng vòng bi nghiêng.
Các đơn vị quy mô lớn thường được trang bị các thiết bị kích áp suất cao để thuận tiện cho việc khởi động.Bơm cao áp tạo ra áp suất cao 80MPa trong thời gian ngắn và bể dầu áp suất cao được lắp đặt dưới ổ trục hướng tâm để nâng rôto và giảm lực cản khởi động.Sau khi khởi động, áp suất dầu giảm xuống 5 ~ 15MPa.
Máy nén dòng hướng trục làm việc theo điều kiện thiết kế.Khi các điều kiện vận hành thay đổi, điểm vận hành của nó sẽ rời khỏi điểm thiết kế và đi vào vùng điều kiện vận hành không theo thiết kế.Tại thời điểm này, tình trạng luồng không khí thực tế khác với điều kiện vận hành thiết kế.và trong những điều kiện nhất định, tình trạng dòng chảy không ổn định sẽ xảy ra.Theo quan điểm hiện tại, có một số điều kiện làm việc không ổn định điển hình: cụ thể là điều kiện làm việc của gian hàng quay, điều kiện làm việc đột biến và điều kiện làm việc chặn, và ba điều kiện làm việc này thuộc về điều kiện làm việc không ổn định về khí động học.
Khi máy nén lưu lượng hướng trục hoạt động trong những điều kiện làm việc không ổn định này, không chỉ hiệu suất làm việc bị suy giảm nghiêm trọng mà đôi khi sẽ xảy ra rung lắc mạnh khiến máy không thể hoạt động bình thường, thậm chí có thể xảy ra tai nạn hư hỏng nghiêm trọng.
1. Buồng quay của máy nén dòng hướng trục
Khu vực giữa góc tối thiểu của cánh đứng yên và đường góc vận hành tối thiểu của đường cong đặc tính của máy nén dòng trục được gọi là khu vực gian hàng quay và gian hàng quay được chia thành hai loại: gian hàng lũy tiến và gian hàng đột ngột.Khi thể tích không khí nhỏ hơn giới hạn đường dừng quay của quạt chính hướng trục, luồng khí ở phía sau cánh quạt sẽ bị đứt ra và luồng khí bên trong máy sẽ tạo thành dòng dao động, điều này sẽ khiến cánh quạt bị đứt. tạo ra ứng suất xen kẽ và gây ra hiện tượng mỏi.
Để ngăn chặn tình trạng chết máy, người vận hành phải làm quen với đường cong đặc tính của động cơ và nhanh chóng đi qua vùng chết máy trong quá trình khởi động.Trong quá trình vận hành, góc cánh tối thiểu của stato không được thấp hơn giá trị quy định theo quy định của nhà sản xuất.
2. Tăng áp máy nén hướng trục
Khi máy nén làm việc kết hợp với mạng lưới đường ống có thể tích nhất định, khi máy nén hoạt động ở tỷ số nén cao và tốc độ dòng chảy thấp, một khi tốc độ dòng máy nén nhỏ hơn một giá trị nhất định thì luồng khí hồ quang ngược của các cánh sẽ bị tách biệt nghiêm trọng cho đến khi lối đi bị chặn và luồng không khí sẽ đập mạnh.Và tạo thành một dao động với công suất không khí và sức cản không khí của mạng lưới đường ống đầu ra.Tại thời điểm này, các thông số luồng không khí của hệ thống mạng dao động rất lớn, nghĩa là thể tích và áp suất không khí thay đổi định kỳ theo thời gian và biên độ;công suất và âm thanh của máy nén đều thay đổi định kỳ..Những thay đổi nêu trên rất nghiêm trọng khiến thân máy bay rung lắc mạnh, thậm chí máy không thể duy trì hoạt động bình thường.Hiện tượng này được gọi là đột biến.
Do đột biến là hiện tượng xảy ra trong toàn bộ hệ thống máy và mạng, nên nó không chỉ liên quan đến đặc tính dòng chảy bên trong của máy nén mà còn phụ thuộc vào đặc điểm của mạng lưới đường ống, biên độ và tần số của nó bị chi phối bởi âm lượng. của mạng lưới đường ống.
Hậu quả của sự đột biến thường nghiêm trọng.Nó sẽ làm cho các bộ phận rôto máy nén và stato chịu ứng suất và đứt gãy xen kẽ nhau, gây ra sự bất thường về áp suất giữa các tầng gây ra rung động mạnh, dẫn đến hư hỏng vòng đệm và vòng bi lực đẩy, đồng thời khiến rôto và stato va chạm., gây tai nạn nghiêm trọng.Đặc biệt đối với máy nén dòng hướng trục có áp suất cao, xung đột biến có thể làm hỏng máy trong thời gian ngắn nên máy nén không được phép hoạt động trong điều kiện xung đột biến.
Từ phân tích sơ bộ ở trên, người ta biết rằng sự đột biến trước hết là do hiện tượng ngừng quay do không điều chỉnh các thông số khí động học và thông số hình học trong tầng cánh máy nén trong các điều kiện làm việc thay đổi.Nhưng không phải tất cả các hiện tượng ngừng quay đều nhất thiết dẫn đến đột biến, sau này còn liên quan đến hệ thống mạng lưới đường ống, do đó, việc hình thành hiện tượng đột biến bao gồm hai yếu tố: bên trong, nó phụ thuộc vào máy nén dòng trục. Trong một số điều kiện nhất định, xảy ra hiện tượng dừng đột ngột đột ngột ;bên ngoài, nó liên quan đến công suất và đường đặc tính của mạng lưới đường ống.Cái trước là nguyên nhân bên trong, còn cái sau là điều kiện bên ngoài.Nguyên nhân bên trong chỉ thúc đẩy sự đột biến khi có sự phối hợp của các điều kiện bên ngoài.
3. Tắc nghẽn máy nén hướng trục
Khu vực họng lưỡi của máy nén được cố định.Khi tốc độ dòng khí tăng, do vận tốc dọc trục của luồng khí tăng nên vận tốc tương đối của luồng khí tăng và góc tấn công âm (góc tấn công là góc giữa hướng của luồng khí và góc lắp đặt). của đầu vào lưỡi cắt) cũng tăng lên.Lúc này, luồng không khí trung bình trên phần nhỏ nhất của cửa vào tầng sẽ đạt tốc độ âm thanh, do đó lưu lượng qua máy nén sẽ đạt giá trị tới hạn và không tiếp tục tăng.Hiện tượng này được gọi là chặn.Việc chặn các cánh gạt chính này xác định lưu lượng tối đa của máy nén.Khi áp suất xả giảm, khí trong máy nén sẽ tăng tốc độ dòng chảy do tăng thể tích giãn nở, đồng thời tình trạng tắc nghẽn cũng sẽ xảy ra khi luồng không khí đạt tốc độ âm thanh ở tầng cuối cùng.Do luồng không khí của lưỡi cuối cùng bị chặn, áp suất không khí ở phía trước của lưỡi cuối cùng tăng lên và áp suất không khí phía sau lưỡi cuối cùng giảm, khiến chênh lệch áp suất giữa phía trước và phía sau của lưỡi cuối cùng tăng lên, do đó lực ở phía trước và phía sau của cánh cuối cùng không cân bằng và có thể tạo ra ứng suất.gây hư hỏng lưỡi dao.
Khi xác định hình dạng cánh và các tham số tầng của máy nén dòng hướng trục, các đặc tính chặn của nó cũng được cố định.Máy nén hướng trục không được phép chạy quá lâu ở khu vực phía dưới đường cuộn cảm.
Nói chung, việc điều khiển chống tắc nghẽn của máy nén lưu lượng hướng trục không cần nghiêm ngặt như điều khiển chống đột biến, hành động điều khiển không cần phải nhanh và không cần thiết lập điểm dừng hành trình.Về việc có nên thiết lập kiểm soát chống tắc nghẽn hay không, điều đó cũng tùy thuộc vào chính máy nén. Hãy yêu cầu quyết định.Một số nhà sản xuất đã tính đến việc tăng cường độ bền cho các cánh trong thiết kế nên có thể chịu được sự gia tăng ứng suất rung nên không cần thiết lập kiểm soát chặn.Nếu nhà sản xuất không cho rằng cần phải tăng độ bền của lưỡi cắt khi xảy ra hiện tượng tắc nghẽn trong thiết kế thì phải trang bị phương tiện điều khiển tự động chống bó cứng.
Sơ đồ điều khiển chống tắc nghẽn của máy nén lưu lượng hướng trục như sau: một van chống tắc nghẽn bướm được lắp đặt trên đường ống đầu ra của máy nén và hai tín hiệu phát hiện tốc độ dòng đầu vào và áp suất đầu ra được đưa vào đồng thời. bộ điều chỉnh chống tắc nghẽn.Khi áp suất đầu ra của máy giảm bất thường và điểm làm việc của máy giảm xuống dưới đường chống tắc, tín hiệu đầu ra của bộ điều chỉnh được gửi đến van chống tắc làm cho van đóng nhỏ hơn, do đó áp suất không khí tăng lên. , tốc độ dòng chảy giảm và điểm làm việc đi vào đường chống tắc.Phía trên vạch chặn, máy thoát khỏi tình trạng tắc nghẽn.
