Memberi Anda pemahaman komprehensif tentang struktur, prinsip kerja, kelebihan dan kekurangan kompresor aliran aksial
Pengetahuan tentang kompresor aksial
Kompresor aliran aksial dan kompresor sentrifugal keduanya termasuk dalam kompresor tipe kecepatan, dan keduanya disebut kompresor turbin;Arti dari kompresor tipe kecepatan adalah prinsip kerjanya mengandalkan sudu-sudu untuk melakukan kerja pada gas, dan terlebih dahulu membuat aliran gas. Kecepatan aliran ditingkatkan secara signifikan sebelum mengubah energi kinetik menjadi energi tekanan.Dibandingkan dengan kompresor sentrifugal, karena aliran gas dalam kompresor tidak sepanjang arah radial, tetapi sepanjang arah aksial, ciri terbesar dari kompresor aliran aksial adalah kapasitas aliran gas per satuan luas yang besar, dan sama. Di bawah premis pemrosesan volume gas, dimensi radialnya kecil, terutama cocok untuk situasi yang membutuhkan aliran besar.Selain itu, kompresor aliran aksial juga memiliki keunggulan struktur sederhana, pengoperasian dan perawatan yang mudah.Namun, kompresor ini jelas lebih rendah daripada kompresor sentrifugal dalam hal profil bilah yang rumit, persyaratan proses manufaktur yang tinggi, area kerja stabil yang sempit, dan rentang penyesuaian aliran yang kecil pada kecepatan konstan.
Gambar berikut adalah diagram skema struktur kompresor aliran aksial seri AV:
1. Sasis
Casing kompresor aliran aksial dirancang untuk dibelah secara horizontal dan terbuat dari besi cor (baja).Ini memiliki karakteristik kekakuan yang baik, tidak ada deformasi, penyerapan kebisingan dan pengurangan getaran.Kencangkan dengan baut untuk menyambungkan bagian atas dan bawah menjadi satu kesatuan yang sangat kaku.
Selongsong ditopang pada alas pada empat titik, dan keempat titik penopang dipasang pada kedua sisi selubung bawah dekat dengan permukaan belah tengah, sehingga penopang unit mempunyai kestabilan yang baik.Dua dari empat titik tumpu merupakan titik tetap, dan dua lainnya merupakan titik geser.Bagian bawah casing juga dilengkapi dengan dua kunci pemandu sepanjang arah aksial, yang digunakan untuk ekspansi termal unit selama pengoperasian.
Untuk unit besar, titik penyangga geser ditopang oleh braket ayun, dan bahan khusus digunakan untuk memperkecil muai panas dan mengurangi perubahan ketinggian tengah unit.Selain itu, dukungan perantara dipasang untuk meningkatkan kekakuan unit.
2. Silinder bantalan baling-baling statis
Silinder bantalan baling-baling stasioner adalah silinder pendukung untuk baling-baling stasioner kompresor yang dapat disetel.Ini dirancang sebagai perpecahan horizontal.Ukuran geometris ditentukan oleh desain aerodinamis yang merupakan isi inti dari desain struktur kompresor.Cincin saluran masuk cocok dengan ujung masuk silinder bantalan baling-baling stasioner, dan diffuser cocok dengan ujung buang.Mereka masing-masing dihubungkan dengan selubung dan selongsong penyegel untuk membentuk saluran konvergen pada ujung masuk dan saluran ekspansi pada ujung buang.Saluran dan saluran yang dibentuk oleh rotor dan silinder bantalan baling-baling digabungkan untuk membentuk saluran aliran udara lengkap dari kompresor aliran aksial.
Badan silinder silinder bantalan baling-baling stasioner dibuat dari besi ulet dan telah dikerjakan dengan mesin presisi.Kedua ujungnya masing-masing ditopang pada casing, ujung di dekat sisi pembuangan merupakan penyangga geser, dan ujung di dekat sisi pemasukan udara merupakan penyangga tetap.
Terdapat baling-baling pemandu yang dapat diputar di berbagai tingkat dan bantalan baling-baling otomatis, engkol, penggeser, dll. untuk setiap baling-baling pemandu pada silinder bantalan baling-baling.Bantalan daun stasioner adalah bantalan tinta berbentuk bola dengan efek pelumasan sendiri yang baik, dan masa pakainya lebih dari 25 tahun, yang aman dan andal.Cincin penyegel silikon dipasang pada tangkai baling-baling untuk mencegah kebocoran gas dan masuknya debu.Strip penyegel pengisi disediakan pada lingkaran luar ujung knalpot silinder bantalan dan penyangga casing untuk mencegah kebocoran.
3. Mekanisme penyetelan silinder dan baling-baling
Silinder penyetel dilas dengan pelat baja, dibelah secara horizontal, dan permukaan belahan tengah dihubungkan dengan baut, yang memiliki kekakuan tinggi.Bantalan ini ditopang di dalam casing pada empat titik, dan keempat bantalan pendukung terbuat dari logam “Du” yang tidak dilumasi.Dua titik di satu sisi bersifat semi-tertutup, memungkinkan pergerakan aksial;dua titik di sisi lain dikembangkan. Tipe ini memungkinkan ekspansi termal aksial dan radial, dan cincin pemandu dari berbagai tahap baling-baling dipasang di dalam silinder penyetel.
Mekanisme penyetelan sudu stator terdiri dari motor servo, pelat penghubung, silinder penyetel, dan silinder penyangga sudu.Fungsinya untuk mengatur sudut bilah stator di semua tingkat kompresor untuk memenuhi kondisi kerja yang bervariasi.Dua motor servo dipasang di kedua sisi kompresor dan dihubungkan dengan silinder penyetel melalui pelat penghubung.Motor servo, pembangkit listrik tenaga minyak, pipa minyak, dan seperangkat instrumen kontrol otomatis membentuk mekanisme servo hidrolik untuk mengatur sudut baling-baling.Ketika oli bertekanan tinggi 130bar dari stasiun oli listrik bekerja, piston motor servo didorong untuk bergerak, dan pelat penghubung menggerakkan silinder penyesuaian untuk bergerak secara serempak ke arah aksial, dan penggeser menggerakkan baling-baling stator untuk memutar melalui engkol, sehingga mencapai tujuan mengatur sudut baling-baling stator.Hal ini terlihat dari persyaratan desain aerodinamis bahwa besaran penyetelan sudut baling-baling pada setiap tahapan kompresor berbeda-beda, dan umumnya besaran penyetelan menurun berturut-turut dari tahapan pertama hingga tahapan terakhir, yang dapat diwujudkan dengan memilih panjangnya. engkol, yaitu dari tahap pertama ke tahap terakhir bertambah panjangnya.
Silinder penyetel disebut juga “silinder tengah” karena ditempatkan di antara casing dan silinder bantalan sudu, sedangkan casing dan silinder bantalan sudu masing-masing disebut “silinder luar” dan “silinder dalam”.Struktur silinder tiga lapis ini sangat mengurangi deformasi dan konsentrasi tegangan unit akibat ekspansi termal, dan pada saat yang sama mencegah mekanisme penyesuaian dari debu dan kerusakan mekanis yang disebabkan oleh faktor eksternal.
4. rotor dan bilah
Rotor terdiri dari poros utama, bilah bergerak di semua tingkatan, blok pengatur jarak, kelompok pengunci bilah, bilah lebah, dll. Rotor memiliki struktur diameter dalam yang sama, sehingga nyaman untuk diproses.
Spindel ditempa dari baja paduan tinggi.Komposisi kimia bahan poros utama perlu diuji dan dianalisis secara ketat, dan indeks kinerja diperiksa oleh blok uji.Setelah pemesinan kasar, uji pengoperasian panas diperlukan untuk memverifikasi stabilitas termal dan menghilangkan sebagian tegangan sisa.Setelah indikator di atas memenuhi syarat, maka dapat dimasukkan ke dalam pemesinan finishing.Setelah penyelesaian akhir, pemeriksaan pewarnaan atau pemeriksaan partikel magnetik diperlukan pada jurnal di kedua ujungnya, dan retakan tidak diperbolehkan.
Bilah bergerak dan bilah stasioner terbuat dari blanko tempa baja tahan karat, dan bahan mentahnya perlu diperiksa komposisi kimianya, sifat mekaniknya, inklusi terak non-logamnya, dan retakannya.Setelah bilah dipoles, sandblasting basah dilakukan untuk meningkatkan ketahanan lelah permukaan.Bilah pembentuk perlu mengukur frekuensinya, dan jika perlu, perlu memperbaiki frekuensinya.
Bilah bergerak dari setiap tahap dipasang di alur akar bilah berbentuk pohon vertikal yang berputar sepanjang arah melingkar, dan blok pengatur jarak digunakan untuk memposisikan kedua bilah, dan blok pengatur jarak pengunci digunakan untuk memposisikan dan mengunci kedua bilah yang bergerak. dipasang pada akhir setiap tahap.ketat.
Ada dua cakram penyeimbang yang diproses di kedua ujung roda, dan mudah untuk menyeimbangkan beban di dua bidang.Pelat penyeimbang dan selongsong penyegel membentuk piston penyeimbang, yang berfungsi melalui pipa penyeimbang untuk menyeimbangkan sebagian gaya aksial yang dihasilkan oleh pneumatik, mengurangi beban pada bantalan dorong, dan membuat bantalan berada di lingkungan yang lebih aman.
5. Kelenjar
Terdapat selongsong segel ujung poros di sisi masuk dan sisi buang kompresor, dan pelat segel yang tertanam di bagian rotor yang sesuai membentuk segel labirin untuk mencegah kebocoran gas dan rembesan internal.Untuk memudahkan pemasangan dan pemeliharaan, disetel melalui blok penyetel pada lingkaran luar selongsong penyegel.
6. Kotak bantalan
Bantalan radial dan bantalan dorong disusun dalam kotak bantalan, dan oli untuk melumasi bantalan dikumpulkan dari kotak bantalan dan dikembalikan ke tangki oli.Biasanya, bagian bawah kotak dilengkapi dengan perangkat pemandu (bila terintegrasi), yang bekerja sama dengan alas untuk membuat unit berada di tengah dan mengembang secara termal ke arah aksial.Untuk rumah bantalan terpisah, tiga kunci pemandu dipasang di bagian bawah samping untuk memfasilitasi ekspansi termal rumahan.Kunci pemandu aksial juga disusun di salah satu sisi casing agar sesuai dengan casing.Kotak bantalan dilengkapi dengan alat pemantau seperti pengukuran suhu bantalan, pengukuran getaran rotor, dan pengukuran perpindahan poros.
7. bantalan
Sebagian besar gaya dorong aksial rotor ditanggung oleh pelat keseimbangan, dan sisa gaya dorong aksial sekitar 20~40kN ditanggung oleh bantalan dorong.Bantalan dorong dapat diatur secara otomatis sesuai dengan besarnya beban untuk memastikan beban pada setiap bantalan terdistribusi secara merata.Bantalan dorong terbuat dari paduan Babbitt cor baja karbon.
Ada dua jenis bantalan radial.Kompresor dengan daya tinggi dan kecepatan rendah menggunakan bantalan elips, dan kompresor dengan daya rendah dan kecepatan tinggi menggunakan bantalan bantalan miring.
Unit skala besar umumnya dilengkapi dengan perangkat jacking bertekanan tinggi untuk kemudahan penyalaan.Pompa bertekanan tinggi menghasilkan tekanan tinggi 80MPa dalam waktu singkat, dan kumpulan oli bertekanan tinggi dipasang di bawah bantalan radial untuk mengangkat rotor dan mengurangi hambatan start.Setelah memulai, tekanan oli turun menjadi 5~15MPa.
Kompresor aliran aksial bekerja pada kondisi desain.Ketika kondisi operasi berubah, titik operasinya akan meninggalkan titik desain dan memasuki area kondisi operasi non-desain.Pada saat ini, situasi aliran udara aktual berbeda dengan kondisi operasi desain., dan pada kondisi tertentu terjadi kondisi aliran yang tidak stabil.Dari sudut pandang saat ini, terdapat beberapa kondisi kerja tidak stabil yang umum terjadi: yaitu kondisi kerja kios berputar, kondisi kerja lonjakan, dan kondisi kerja pemblokiran, dan ketiga kondisi kerja tersebut termasuk dalam kondisi kerja tidak stabil aerodinamis.
Ketika kompresor aliran aksial bekerja dalam kondisi kerja yang tidak stabil ini, kinerja kerja tidak hanya akan sangat menurun, tetapi terkadang akan terjadi getaran yang kuat, sehingga mesin tidak dapat bekerja secara normal, dan bahkan kecelakaan kerusakan yang serius akan terjadi.
1. Putaran terhentinya kompresor aliran aksial
Daerah antara sudut minimum baling-baling stasioner dan garis sudut operasi minimum dari kurva karakteristik kompresor aliran aksial disebut daerah penghentian putar, dan penghentian putar dibagi menjadi dua jenis: penghentian progresif dan penghentian mendadak.Ketika volume udara kurang dari batas garis henti rotasi kipas utama aliran aksial, aliran udara di bagian belakang sudu akan terputus, dan aliran udara di dalam mesin akan membentuk aliran yang berdenyut, yang akan menyebabkan sudu menjadi menghasilkan tegangan bolak-balik dan menyebabkan kerusakan akibat kelelahan.
Untuk mencegah terjadinya stalling, operator diharuskan memahami kurva karakteristik mesin, dan melewati zona stalling dengan cepat selama proses start-up.Selama proses pengoperasian, sudut sudu stator minimum tidak boleh lebih rendah dari nilai yang ditentukan menurut peraturan pabrikan.
2. Lonjakan Kompresor Aksial
Ketika kompresor bekerja bersama dengan jaringan pipa dengan volume tertentu, ketika kompresor beroperasi pada rasio kompresi tinggi dan laju aliran rendah, ketika laju aliran kompresor kurang dari nilai tertentu, aliran udara busur belakang sudu-sudu akan menjadi dipisahkan secara serius sampai salurannya terhalang, dan aliran udara akan berdenyut kuat.Dan membentuk osilasi dengan kapasitas udara dan hambatan udara dari jaringan pipa saluran keluar.Pada saat ini, parameter aliran udara dari sistem jaringan secara keseluruhan sangat berfluktuasi, yaitu volume dan tekanan udara berubah secara berkala seiring waktu dan amplitudo;tenaga dan suara kompresor berubah secara berkala..Perubahan tersebut di atas sangat parah sehingga menyebabkan badan pesawat bergetar hebat, bahkan mesin tidak dapat mempertahankan pengoperasian normal.Fenomena ini disebut lonjakan.
Karena lonjakan merupakan fenomena yang terjadi pada seluruh mesin dan sistem jaringan, maka hal ini tidak hanya berkaitan dengan karakteristik aliran internal kompresor, tetapi juga bergantung pada karakteristik jaringan pipa, dan amplitudo serta frekuensinya didominasi oleh volume. dari jaringan pipa.
Konsekuensi dari lonjakan seringkali serius.Hal ini akan menyebabkan komponen rotor dan stator kompresor mengalami tegangan dan patah bolak-balik, menyebabkan kelainan tekanan antar tahap sehingga menimbulkan getaran yang kuat, mengakibatkan kerusakan pada seal dan bantalan dorong, serta menyebabkan rotor dan stator bertabrakan., menyebabkan kecelakaan serius.Khusus untuk kompresor aliran aksial bertekanan tinggi, lonjakan arus dapat merusak mesin dalam waktu singkat, sehingga kompresor tidak boleh beroperasi dalam kondisi lonjakan arus.
Dari analisa pendahuluan di atas diketahui bahwa lonjakan tersebut pertama-tama disebabkan oleh terhentinya putaran yang disebabkan oleh tidak terjadinya penyesuaian parameter aerodinamis dan parameter geometrik pada kaskade sudu kompresor pada kondisi kerja yang bervariasi.Namun tidak semua putaran terhenti akan serta merta menimbulkan lonjakan, hal ini juga berkaitan dengan sistem jaringan pipa, sehingga terbentuknya fenomena lonjakan mencakup dua faktor: secara internal tergantung pada kompresor aliran aksial. Dalam kondisi tertentu, terjadi penghentian mendadak secara tiba-tiba. ;Secara eksternal hal ini berkaitan dengan kapasitas dan karakteristik garis jaringan pipa.Yang pertama adalah penyebab internal, sedangkan yang kedua adalah kondisi eksternal.Penyebab internal hanya akan mendorong lonjakan jika kondisi eksternal bekerja sama.
3. Penyumbatan kompresor aksial
Area tenggorokan bilah kompresor sudah diperbaiki.Ketika laju aliran meningkat, karena peningkatan kecepatan aksial aliran udara, kecepatan relatif aliran udara meningkat, dan sudut serang negatif (sudut serang adalah sudut antara arah aliran udara dan sudut pemasangan) dari saluran masuk blade) juga meningkat.Pada saat ini rata-rata aliran udara pada bagian terkecil cascade inlet akan mencapai kecepatan suara, sehingga aliran yang melalui kompresor akan mencapai nilai kritis dan tidak terus meningkat.Fenomena ini disebut pemblokiran.Pemblokiran baling-baling primer ini menentukan aliran maksimum kompresor.Ketika tekanan buang menurun, gas di dalam kompresor akan meningkatkan laju aliran karena peningkatan volume ekspansi, dan penyumbatan juga akan terjadi ketika aliran udara mencapai kecepatan suara pada kaskade akhir.Karena aliran udara pada sudu terakhir terhambat, maka tekanan udara di depan sudu akhir meningkat, dan tekanan udara di belakang sudu akhir berkurang, sehingga menyebabkan perbedaan tekanan antara sudu depan dan belakang sudu terakhir semakin besar, sehingga gaya pada bagian depan dan belakang bilah akhir tidak seimbang dan tegangan dapat timbul.menyebabkan kerusakan pada bilahnya.
Ketika bentuk sudu dan parameter kaskade kompresor aliran aksial ditentukan, karakteristik pemblokirannya juga ditetapkan.Kompresor aksial tidak boleh bekerja terlalu lama di area di bawah garis tersedak.
Secara umum, kontrol anti-penyumbatan pada kompresor aliran aksial tidak perlu seketat kontrol anti-lonjakan, tindakan kontrol tidak harus cepat, dan tidak perlu menetapkan titik penghentian trip.Mengenai apakah akan mengatur kontrol anti-penyumbatan, itu juga terserah pada kompresor itu sendiri. Minta keputusan.Beberapa pabrikan telah memperhitungkan penguatan bilah dalam desainnya, sehingga dapat menahan peningkatan tekanan flutter, sehingga tidak perlu menyiapkan kontrol pemblokiran.Jika pabrikan tidak menganggap bahwa kekuatan sudu perlu ditingkatkan ketika fenomena pemblokiran terjadi pada desain, fasilitas kontrol otomatis anti-pemblokiran harus disediakan.
Skema kontrol anti-penyumbatan kompresor aliran aksial adalah sebagai berikut: katup anti-penyumbatan kupu-kupu dipasang pada pipa saluran keluar kompresor, dan dua sinyal deteksi laju aliran masuk dan tekanan keluar secara bersamaan dimasukkan ke dalam pengatur anti penyumbatan.Ketika tekanan keluar mesin turun secara tidak normal dan titik kerja mesin turun di bawah garis anti-pemblokiran, sinyal keluaran regulator dikirim ke katup anti-pemblokiran untuk membuat katup menutup lebih kecil, sehingga tekanan udara meningkat. , laju aliran berkurang, dan titik kerja memasuki garis anti-pemblokiran.Di atas garis pemblokiran, mesin menghilangkan kondisi pemblokiran.
