לתת לך הבנה מקיפה של המבנה, עקרון העבודה, היתרונות והחסרונות של מדחסי זרימה צירית
ידע על מדחסים צירים
מדחסי זרימה צירית ומדחסים צנטריפוגליים שייכים שניהם למדחסי המהירות, ושניהם נקראים מדחסי טורבינה;המשמעות של מדחסים מסוג מהירות פירושה שעקרונות העבודה שלהם מסתמכים על הלהבים שיבצעו עבודה על הגז, ותחילה לגרום לגז לזרום. מהירות הזרימה מוגברת מאוד לפני המרת אנרגיה קינטית לאנרגיית לחץ.בהשוואה למדחס הצנטריפוגלי, מכיוון שזרימת הגז במדחס אינה לאורך הכיוון הרדיאלי, אלא לאורך הכיוון הצירי, התכונה הגדולה ביותר של מדחס הזרימה הצירית היא קיבולת זרימת הגז ליחידת שטח גדולה, וזהה. בהנחה של עיבוד נפח גז, הממד הרדיאלי קטן, מתאים במיוחד לאירועים הדורשים זרימה גדולה.בנוסף, למדחס הזרימה הצירית יש גם יתרונות של מבנה פשוט, תפעול ותחזוקה נוחים.עם זאת, ברור שהוא נחות ממדחסים צנטריפוגליים מבחינת פרופיל להב מורכב, דרישות תהליך ייצור גבוהות, אזור עבודה יציב צר וטווח התאמת זרימה קטן במהירות קבועה.
האיור הבא הוא תרשים סכמטי של המבנה של מדחס הזרימה הצירית מסדרת AV:
1. שלדה
המעטפת של מדחס הזרימה הצירית מיועדת לפיצול אופקית ועשוי מברזל יצוק (פלדה).יש לו מאפיינים של קשיחות טובה, ללא עיוות, בלימת רעש והפחתת רעידות.הדקו עם ברגים כדי לחבר את החצאים העליונים והתחתונים לכדי שלם קשיח מאוד.
המעטפת נתמכת על הבסיס בארבע נקודות, וארבע נקודות התמיכה נקבעות משני צידי המעטפת התחתון קרוב למשטח המפוצל האמצעי, כך שלתמיכה של היחידה יש יציבות טובה.שתיים מתוך ארבע נקודות התמיכה הן נקודות קבועות, והשתיים האחרות הן נקודות הזזה.החלק התחתון של המעטפת מסופק גם עם שני מפתחות מובילים לאורך הכיוון הצירי, המשמשים להתרחבות תרמית של היחידה במהלך הפעולה.
עבור יחידות גדולות, נקודת התמיכה ההזזה נתמכת על ידי תושבת נדנדה, וחומרים מיוחדים משמשים להקטנת ההתפשטות התרמית ולהקטנת השינוי בגובה המרכז של היחידה.בנוסף, תומך ביניים מוגדר להגביר את קשיחות היחידה.
2. צילינדר מיסב שבשבת סטטי
גליל מיסב השבשבת הנייח הוא גליל התמיכה עבור השבבים הנייחים המתכווננים של המדחס.הוא מעוצב כפיצול אופקי.הגודל הגיאומטרי נקבע על ידי העיצוב האווירודינמי, שהוא תוכן הליבה של עיצוב מבנה המדחס.טבעת הכניסה מתאימה לקצה היניקה של צילינדר נושא השבשבת הנייח, והמפזר מתאים לקצה הפליטה.הם מחוברים בהתאמה עם המעטפת ושרוול האיטום כדי ליצור את המעבר המתכנס של קצה היניקה ומעבר ההרחבה של קצה הפליטה.תעלה והתעלה שנוצרו על ידי הרוטור וגליל נושא השבשבת משולבים ליצירת ערוץ זרימת אוויר שלם של מדחס הזרימה הצירית.
גוף הגליל של גליל נושא השבשבת הנייח יצוק מברזל רקיע ועבר עיבוד מדויק.שני הקצוות נתמכים בהתאמה על המעטפת, הקצה ליד צד הפליטה הוא תומך הזזה, והקצה ליד צד כניסת האוויר הוא תומך קבוע.
ישנם שבשבת מובילה מסתובבת ברמות שונות ומסבי שבשבת אוטומטיים, ארכובה, סליידרים וכו' לכל שבשבת מובילה על גליל נושא השבט.מיסב העלים הנייח הוא מיסב דיו כדורי עם אפקט סיכה עצמי טוב, וחיי השירות שלו הם יותר מ 25 שנים, וזה בטוח ואמין.טבעת איטום סיליקון מותקנת על גבעול השבשבת למניעת דליפת גז וכניסת אבק.פסי איטום מילוי מסופקים על המעגל החיצוני של קצה הפליטה של גליל המיסב ועל התמיכה של המעטפת כדי למנוע דליפה.
3. מנגנון כוונון צילינדר ושבט
גליל ההתאמה מרותך על ידי לוחות פלדה, מפוצל אופקית, והמשטח המפוצל האמצעי מחובר על ידי ברגים, בעלי קשיחות גבוהה.הוא נתמך בתוך המעטפת בארבע נקודות, וארבעת מיסבי התמיכה עשויים מתכת "Du" לא משומנת.שתי הנקודות בצד אחד סגורות למחצה, ומאפשרות תנועה צירית;שתי הנקודות בצד השני מפותחות. הסוג מאפשר התפשטות תרמית צירית ורדיאלית, וטבעות מובילות של שלבים שונים של שבבים מותקנות בתוך צילינדר הכוונון.
מנגנון כוונון להב הסטטור מורכב ממנוע סרוו, לוחית חיבור, צילינדר כוונון וגליל תומך להב.תפקידו להתאים את זווית להבי הסטטור בכל רמות המדחס כדי לעמוד בתנאי העבודה המשתנים.שני מנועי סרוו מותקנים משני צידי המדחס ומחוברים עם צילינדר הכוונון דרך לוחית החיבור.מנוע הסרוו, תחנת שמן הכוח, צינור הנפט וסט מכשירי בקרה אוטומטיים יוצרים מנגנון סרוו הידראולי לכוונון זווית השבשבת.כאשר שמן בלחץ גבוה 130בר מתחנת שמן הכוח פועל, הבוכנה של מנוע הסרוו נדחפת לנוע, והלוחית המחברת מניעה את צילינדר הכוונון לנוע באופן סינכרוני בכיוון הצירי, והמחוון מניע את שבשבת הסטטור להסתובב דרך הארכובה, כדי להשיג את המטרה של התאמת הזווית של שבשבת הסטטור.ניתן לראות מדרישות התכנון האווירודינמי שכמות ההתאמה של זווית השבשבת של כל שלב של המדחס שונה, ובדרך כלל כמות ההתאמה יורדת ברציפות מהשלב הראשון לשלב האחרון, מה שניתן לממש על ידי בחירת האורך של הארכובה, כלומר מהשלב הראשון לשלב האחרון הולך וגדל באורך.
צילינדר הכוונון נקרא גם "גליל אמצע" מכיוון שהוא ממוקם בין המעטפת לצילינדר נושא הלהב, ואילו המעטפת וגליל נושא הלהב נקראים "צילינדר חיצוני" ו"צילינדר פנימי" בהתאמה.מבנה צילינדר תלת שכבתי זה מפחית מאוד את העיוות וריכוז המתח של היחידה עקב התפשטות תרמית, ובו בזמן מונע ממנגנון ההתאמה מאבק ונזקים מכניים הנגרמים על ידי גורמים חיצוניים.
4. רוטור ולהבים
הרוטור מורכב מהפיר הראשי, להבים נעים בכל הרמות, בלוקים מרווחים, קבוצות נעילת להבים, להבי דבורים וכו'. הרוטור בעל מבנה בקוטר פנימי שווה, הנוח לעיבוד.
הציר מחושל מפלדת סגסוגת גבוהה.ההרכב הכימי של חומר הפיר הראשי צריך להיבדק ולנתח בקפדנות, ואינדקס הביצועים נבדק על ידי בלוק הבדיקה.לאחר עיבוד גס, נדרשת בדיקת ריצה חמה כדי לאמת את היציבות התרמית שלה ולבטל חלק מהלחץ השיורי.לאחר שהאינדיקטורים לעיל מוסמכים, ניתן להכניס אותם לעיבוד עיבוד.לאחר סיום הגימור, נדרשת בדיקת צביעה או בדיקת חלקיקים מגנטיים בכתבי העת בשני הקצוות, ואסור סדקים.
הלהבים הנעים והלהבים הנייחים עשויים מחסרי פרזול מנירוסטה, ויש לבדוק את חומרי הגלם לגבי הרכב כימי, תכונות מכניות, תכלילי סיגים לא מתכתיים וסדקים.לאחר ליטוש הלהב, מבוצעת התזת חול רטוב כדי לשפר את ההתנגדות לעייפות פני השטח.הלהב היוצר צריך למדוד את התדר, ובמידת הצורך הוא צריך לתקן את התדר.
הלהבים הנעים של כל שלב מותקנים בחריץ שורש הלהב האנכי המסתובב בצורת עץ לאורך הכיוון ההיקפי, ובלוקי המרווח משמשים למיקום שני הלהבים, ובלוקי המרווח הננעלים משמשים למיקום ולנעילת שני הלהבים הנעים מותקן בסוף כל שלב.הדוק.
ישנן שתי דיסקות איזון מעובדות בשני קצוות הגלגל, וקל לאזן את המשקולות בשני מישורים.לוח האיזון ושרוול האיטום יוצרים בוכנת איזון, הפועלת דרך צינור האיזון כדי לאזן חלק מהכוח הצירי שנוצר על ידי הפנאומטי, להפחית את העומס על מיסב הדחף ולהפוך את המיסב לסביבה בטוחה יותר.
5. בלוטה
ישנם שרוולי איטום קצה הפיר בצד היניקה ובצד הפליטה של המדחס בהתאמה, ולוחות האיטום המוטבעות בחלקים המתאימים של הרוטור יוצרות אטם מבוך למניעת דליפת גז וחלחול פנימי.על מנת להקל על ההתקנה והתחזוקה, הוא מותאם דרך בלוק הכוונון במעגל החיצוני של שרוול האיטום.
6. תיבת מיסבים
מיסבים רדיאליים ומסבי דחף מסודרים בתיבת המיסבים, והשמן לשימון המיסבים נאסף מקופסת המיסבים ומוחזר למיכל השמן.בדרך כלל, החלק התחתון של הקופסה מצויד בהתקן מדריך (כאשר משולב), המשתף פעולה עם הבסיס כדי להפוך את היחידה למרכז ולהתרחב תרמית בכיוון הצירי.עבור בית המיסב המפוצל, שלושה מפתחות מובילים מותקנים בתחתית הצד כדי להקל על ההתרחבות התרמית של הבית.מפתח מנחה צירי מסודר גם בצד אחד של המעטפת כדי להתאים למארז.תיבת המיסבים מצוידת בהתקני ניטור כגון מדידת טמפרטורת מסבים, מדידת רעידות רוטור ומדידות תזוזה של פיר.
7. מיסב
רוב הדחף הצירי של הרוטור נישא על ידי לוח האיזון, והדחף הצירי הנותר של כ-20 ~ 40kN נישא על ידי מיסב הדחף.ניתן לכוונן את רפידות הדחף באופן אוטומטי בהתאם לגודל העומס כדי להבטיח שהעומס על כל רפידה יתחלק באופן שווה.רפידות הדחף עשויות מסגסוגת Babbitt יציקת פלדת פחמן.
ישנם שני סוגים של מיסבים רדיאליים.מדחסים בעלי הספק גבוה ומהירות נמוכה משתמשים במיסבים אליפטיים, ומדחסים בעלי הספק נמוך ומהירות גבוהה משתמשים במיסבים של רפידות הטיה.
יחידות בקנה מידה גדול מצוידות בדרך כלל בהתקני גיבוי בלחץ גבוה לנוחות ההתחלה.משאבת הלחץ הגבוה מייצרת לחץ גבוה של 80MPa בזמן קצר, ובריכת שמן בלחץ גבוה מותקנת מתחת למיסב הרדיאלי להרמת הרוטור והפחתת התנגדות ההתנעה.לאחר ההפעלה, לחץ השמן יורד ל-5 ~ 15MPa.
מדחס הזרימה הצירית פועל בתנאי התכנון.כאשר תנאי ההפעלה משתנים, נקודת ההפעלה שלו תעזוב את נקודת התכנון ותכנס לאזור תנאי ההפעלה הלא מתוכנן.בשלב זה, מצב זרימת האוויר בפועל שונה ממצב ההפעלה התכנון., ובתנאים מסוימים, מתרחש מצב זרימה לא יציב.מנקודת המבט הנוכחית, ישנם מספר תנאי עבודה לא יציבים אופייניים: דהיינו, מצב עבודה של דוכן מסתובב, מצב עבודה של נחשול ומצב עבודה חוסם, ושלושת תנאי העבודה הללו שייכים לתנאי עבודה אווירודינמיים לא יציבים.
כאשר מדחס הזרימה הצירית פועל בתנאי עבודה לא יציבים אלו, לא רק שביצועי העבודה ידרדרו מאוד, אלא שלעתים יתרחשו רעידות חזקות, כך שהמכונה לא יכולה לעבוד כרגיל, ואף יתרחשו תאונות נזק חמורות.
1. דוכן מסתובב של מדחס זרימה צירית
השטח בין הזווית המינימלית של השבשבת הנייחת לקו זווית הפעולה המינימלית של העקומה האופיינית של מדחס הזרימה הצירית נקרא אזור הסטייה המסתובבת, והתא המסתובב מתחלק לשני סוגים: עמידה פרוגרסיבית ועצור פתאומי.כאשר נפח האוויר קטן ממגבלת קו העצירה הסיבובית של המאוורר הראשי בזרימה צירית, זרימת האוויר בגב הלהב תתפרק, וזרימת האוויר בתוך המכונה תיצור זרימה פועמת, שתגרום ללהב ליצור מתח לסירוגין ולגרום לנזקי עייפות.
על מנת למנוע תקיעה נדרש המפעיל להכיר את העקומה האופיינית של המנוע, ולעבור דרך אזור הניתוק במהירות במהלך תהליך ההתנעה.במהלך תהליך הפעולה, זווית להב הסטטור המינימלית לא צריכה להיות נמוכה מהערך שצוין בהתאם לתקנות היצרן.
2. נחשול מדחס צירי
כאשר המדחס פועל בשילוב עם רשת צינורות בעלת נפח מסוים, כאשר המדחס פועל ביחס דחיסה גבוה וקצב זרימה נמוך, ברגע שקצב זרימת המדחס נמוך מערך מסוים, זרימת האוויר בקשת האחורית של הלהבים תהיה מופרדים ברצינות עד שהמעבר נחסם, וזרימת האוויר תפעום בחוזקה.ויוצרים תנודה עם קיבולת האוויר והתנגדות האוויר של רשת צינורות היציאה.בשלב זה, פרמטרי זרימת האוויר של מערכת הרשת משתנים מאוד ככלל, כלומר, נפח האוויר והלחץ משתנים מעת לעת עם הזמן והמשרעת;העוצמה והצליל של המדחס משתנים מעת לעת..השינויים שהוזכרו לעיל הם חמורים מאוד, וגורמים לגוף המטוס לרטוט חזק, ואפילו המכונה לא יכולה לשמור על פעולה תקינה.תופעה זו נקראת נחשול.
מכיוון שהנחשול הוא תופעה המתרחשת בכל מערכת המכונה והרשת, היא לא קשורה רק למאפייני הזרימה הפנימיים של המדחס, אלא גם תלויה במאפייני רשת הצינורות, ומשרעת ותדירות שלה נשלטים על ידי הנפח של רשת הצינורות.
ההשלכות של עלייה חמורות לרוב.זה יגרום לרכיבי רוטור המדחס והסטטור לעבור מתח ושבר לסירוגין, מה שיגרום לאנורמליות של לחץ בין-שלבי לגרום לרטט חזק, וכתוצאה מכך לנזק לאטמים ולמיסבי הדחף, ולגרום להתנגשות הרוטור והסטטור., גורם לתאונות קשות.במיוחד עבור מדחסי זרימה צירית בלחץ גבוה, נחשול עלול להרוס את המכונה תוך זמן קצר, ולכן המדחס אינו מורשה לפעול בתנאי נחשול.
מהניתוח המקדים לעיל, ידוע שהנחשול נגרם בראש ובראשונה מהקפאת הסיבוב שנגרמה מאי התאמה של הפרמטרים האווירודינמיים והפרמטרים הגיאומטריים במפל להב המדחס בתנאי עבודה משתנים.אבל לא כל דוכנים מסתובבים יובילו בהכרח לנחשול, זה האחרון קשור גם למערכת רשת הצינורות, ולכן היווצרות תופעת הנחשולים כוללת שני גורמים: פנימית, זה תלוי במדחס הזרימה הצירית בתנאים מסוימים, מתרחש תקלה פתאומית. ;חיצונית, זה קשור לקיבולת ולקו האופייני של רשת הצינורות.הראשון הוא גורם פנימי, ואילו השני הוא מצב חיצוני.הסיבה הפנימית רק מקדמת גל בשיתוף פעולה של תנאים חיצוניים.
3. חסימה של מדחס צירי
אזור גרון הלהב של המדחס קבוע.כאשר קצב הזרימה עולה, עקב עליית המהירות הצירית של זרימת האוויר, המהירות היחסית של זרימת האוויר עולה, וזווית ההתקפה השלילית (זווית ההתקפה היא הזווית בין כיוון זרימת האוויר לזווית ההתקנה של כניסת הלהב) גם עולה.בשלב זה, זרימת האוויר הממוצעת בקטע הקטן ביותר של כניסת המפל תגיע למהירות הקול, כך שהזרימה דרך המדחס תגיע לערך קריטי ולא תמשיך לעלות.תופעה זו נקראת חסימה.חסימה זו של השבבים הראשוניים קובעת את הזרימה המקסימלית של המדחס.כאשר לחץ הפליטה יורד, הגז במדחס יגביר את קצב הזרימה עקב הגידול בנפח ההתפשטות, וחסימה תתרחש גם כאשר זרימת האוויר תגיע למהירות הקול במפל הסופי.מכיוון שזרימת האוויר של הלהב הסופי חסומה, לחץ האוויר מול הלהב הסופי עולה, ולחץ האוויר מאחורי הלהב הסופי יורד, מה שגורם להגדלת הפרש הלחצים בין החלק הקדמי והאחורי של הלהב הסופי, כך הכוח על החלק הקדמי והאחורי של הלהב הסופי אינו מאוזן ועלול להיווצר מתח.לגרום נזק ללהב.
כאשר נקבעים צורת הלהב ופרמטרי המפל של מדחס זרימה צירית, גם מאפייני החסימה שלו קבועים.מדחסים צירים אינם רשאים לפעול זמן רב מדי באזור שמתחת לקו החנק.
באופן כללי, בקרת אנטי-סתימה של מדחס הזרימה הצירית אינה צריכה להיות קפדנית כמו בקרת אנטי-נחשולים, פעולת הבקרה אינה נדרשת להיות מהירה, ואין צורך להגדיר נקודת עצירה.לגבי האם להגדיר את הבקרה נגד סתימה, זה תלוי גם במדחס עצמו בקש החלטה.חלק מהיצרנים לקחו בחשבון את חיזוק הלהבים בעיצוב, כך שהם יכולים לעמוד בעלייה של מתח הרפרוף, כך שהם לא צריכים להגדיר בקרת חסימה.אם היצרן אינו סבור שיש להגדיל את חוזק הלהב כאשר תופעת החסימה מתרחשת בתכנון, יש לספק מתקני בקרה אוטומטיים נגד חסימה.
ערכת הבקרה נגד סתימה של מדחס הזרימה הצירית היא כדלקמן: שסתום נגד סתימה של פרפר מותקן על צינור היציאה של המדחס, ושני אותות הזיהוי של קצב זרימת הכניסה ולחץ היציאה מוקלטים בו זמנית וסת נגד סתימה.כאשר לחץ היציאה של המכונה יורד בצורה חריגה ונקודת העבודה של המכונה יורדת מתחת לקו האנטי חסימה, אות המוצא של הרגולטור נשלח אל השסתום נגד החסימה כדי להפוך את השסתום לקטן יותר, כך שלחץ האוויר גדל , קצב הזרימה יורד, ונקודת העבודה נכנסת לקו אנטי חסימה.מעל קו החסימה, המכונה נפטרת ממצב החסימה.
