يمنحك فهمًا شاملاً للهيكل ومبدأ العمل ومزايا وعيوب ضواغط التدفق المحوري
المعرفة حول الضواغط المحورية
تنتمي ضواغط التدفق المحوري وضواغط الطرد المركزي إلى ضواغط من النوع السريع، وكلاهما يسمى الضواغط التوربينية؛معنى الضواغط من النوع السريع يعني أن مبادئ عملها تعتمد على الشفرات للقيام بالعمل على الغاز، أولاً جعل تدفق الغاز يتم زيادة سرعة التدفق بشكل كبير قبل تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة ضغط.بالمقارنة مع ضاغط الطرد المركزي، نظرًا لأن تدفق الغاز في الضاغط ليس على طول الاتجاه الشعاعي، ولكن على طول الاتجاه المحوري، فإن أكبر ميزة لضاغط التدفق المحوري هي أن سعة تدفق الغاز لكل وحدة مساحة كبيرة، ونفس الشيء في ظل فرضية معالجة حجم الغاز، يكون البعد الشعاعي صغيرًا، ومناسبًا بشكل خاص للمناسبات التي تتطلب تدفقًا كبيرًا.بالإضافة إلى ذلك، يتميز ضاغط التدفق المحوري أيضًا بمزايا الهيكل البسيط والتشغيل والصيانة المريحة.ومع ذلك، فمن الواضح أنها أدنى من ضواغط الطرد المركزي من حيث المظهر الجانبي المعقد للشفرة، ومتطلبات عملية التصنيع العالية، ومنطقة العمل المستقرة الضيقة، ونطاق تعديل التدفق الصغير بسرعة ثابتة.
الشكل التالي هو رسم تخطيطي لهيكل ضاغط التدفق المحوري من سلسلة AV:
1. الهيكل
تم تصميم غلاف ضاغط التدفق المحوري ليتم تقسيمه أفقيًا وهو مصنوع من الحديد الزهر (الفولاذ).يتميز بخصائص الصلابة الجيدة، عدم التشوه، امتصاص الضوضاء وتقليل الاهتزاز.تشديد مع البراغي لتوصيل النصفين العلوي والسفلي في كل صلب للغاية.
يتم دعم الغلاف على القاعدة عند أربع نقاط، ويتم تعيين نقاط الدعم الأربع على جانبي الغلاف السفلي بالقرب من السطح المقسم الأوسط، بحيث يتمتع دعم الوحدة باستقرار جيد.اثنتان من نقاط الدعم الأربع هي نقاط ثابتة، والاثنتين الأخريين عبارة عن نقاط انزلاقية.يتم تزويد الجزء السفلي من الغلاف أيضًا بمفتاحين توجيهيين على طول الاتجاه المحوري، يستخدمان للتمدد الحراري للوحدة أثناء التشغيل.
بالنسبة للوحدات الكبيرة، يتم دعم نقطة الدعم المنزلقة بواسطة قوس متأرجح، ويتم استخدام مواد خاصة لجعل التمدد الحراري صغيرًا وتقليل تغيير الارتفاع المركزي للوحدة.بالإضافة إلى ذلك، تم إعداد دعامة وسيطة لزيادة صلابة الوحدة.
2. اسطوانة تحمل ريشة ثابتة
إن أسطوانة تحمل الريشة الثابتة هي أسطوانة الدعم للدوارات الثابتة القابلة للتعديل للضاغط.تم تصميمه على شكل انقسام أفقي.يتم تحديد الحجم الهندسي من خلال التصميم الديناميكي الهوائي، وهو المحتوى الأساسي لتصميم هيكل الضاغط.تتطابق حلقة الدخول مع نهاية السحب لأسطوانة تحمل الريشة الثابتة، ويتطابق الناشر مع نهاية العادم.يتم توصيلها على التوالي مع الغلاف وغطاء الختم لتشكيل الممر المتقارب لنهاية السحب وممر التمدد لنهاية العادم.يتم دمج القناة والقناة المكونة من الدوار وأسطوانة محمل الريشة لتكوين قناة تدفق هواء كاملة لضاغط التدفق المحوري.
جسم الأسطوانة لأسطوانة محمل الريشة الثابتة مصنوع من الحديد المرن وتم تصنيعه بدقة.يتم دعم الطرفين على التوالي على الغلاف، والنهاية القريبة من جانب العادم عبارة عن دعم منزلق، والنهاية القريبة من جانب سحب الهواء عبارة عن دعم ثابت.
توجد دوارات توجيه قابلة للتدوير على مستويات مختلفة ومحامل ريشة أوتوماتيكية، وكرنك، ومنزلقات، وما إلى ذلك لكل ريشة توجيه على أسطوانة محمل الريشة.محمل الورقة الثابت عبارة عن محمل حبر كروي ذو تأثير تشحيم ذاتي جيد، وعمر الخدمة الخاص به أكثر من 25 عامًا، وهو آمن وموثوق.يتم تثبيت حلقة إغلاق من السيليكون على ساق الريشة لمنع تسرب الغاز ودخول الغبار.يتم توفير شرائط منع التسرب على الدائرة الخارجية لنهاية العادم لأسطوانة المحمل ودعم الغلاف لمنع التسرب.
3. آلية تعديل اسطوانة وريشة التعديل
أسطوانة الضبط ملحومة بألواح فولاذية، مقسمة أفقيًا، ويتم توصيل السطح المقسم الأوسط بواسطة مسامير، والتي تتميز بصلابة عالية.وهو مدعوم داخل الغلاف عند أربع نقاط، ومحامل الدعم الأربعة مصنوعة من معدن "Du" غير مشحم.النقطتان على جانب واحد شبه مغلقتين، مما يسمح بالحركة المحورية؛تم تطوير النقطتين على الجانب الآخر، ويسمح النوع بالتمدد الحراري المحوري والشعاعي، ويتم تثبيت حلقات توجيه لمراحل مختلفة من الريش داخل أسطوانة الضبط.
تتكون آلية تعديل الشفرة الثابتة من محرك مؤازر، ولوحة توصيل، وأسطوانة ضبط، وأسطوانة دعم للشفرة.وتتمثل وظيفتها في ضبط زاوية الشفرات الثابتة على جميع مستويات الضاغط لتلبية ظروف العمل المتغيرة.يتم تركيب محركين مؤازرين على جانبي الضاغط ويتم توصيلهما بأسطوانة الضبط من خلال لوحة التوصيل.المحرك المؤازر، محطة زيت الطاقة، خط أنابيب النفط، ومجموعة من أدوات التحكم الأوتوماتيكية تشكل آلية مؤازرة هيدروليكية لضبط زاوية الريشة.عندما يعمل الزيت عالي الضغط 130 بار من محطة زيت الطاقة، يتم دفع مكبس المحرك المؤازر للتحرك، وتقوم لوحة التوصيل بتشغيل أسطوانة الضبط للتحرك بشكل متزامن في الاتجاه المحوري، ويقوم المنزلق بتشغيل ريشة الجزء الثابت للتدوير من خلال الساعد، وذلك لتحقيق الغرض من ضبط زاوية ريشة الجزء الثابت.يمكن أن نرى من متطلبات التصميم الديناميكي الهوائي أن مقدار ضبط زاوية الريشة لكل مرحلة من مراحل الضاغط يختلف، وبشكل عام يقل مقدار الضبط على التوالي من المرحلة الأولى إلى المرحلة الأخيرة، وهو ما يمكن تحقيقه عن طريق اختيار الطول من الكرنك، أي من المرحلة الأولى إلى المرحلة الأخيرة يزداد طوله.
تسمى أسطوانة الضبط أيضًا "الأسطوانة الوسطى" لأنها موضوعة بين الغلاف وأسطوانة تحمل الشفرة، في حين يُطلق على الغلاف وأسطوانة تحمل الشفرة اسم "الأسطوانة الخارجية" و"الأسطوانة الداخلية" على التوالي.إن هيكل الأسطوانة المكون من ثلاث طبقات يقلل بشكل كبير من التشوه وتركيز الضغط للوحدة بسبب التمدد الحراري، وفي نفس الوقت يمنع آلية الضبط من الغبار والأضرار الميكانيكية الناجمة عن العوامل الخارجية.
4. الدوار والشفرات
يتكون الدوار من العمود الرئيسي، والشفرات المتحركة على جميع المستويات، وكتل المباعدة، ومجموعات قفل الشفرات، وشفرات النحل، وما إلى ذلك. والدوار ذو هيكل قطر داخلي متساوٍ، وهو مناسب للمعالجة.
المغزل مصنوع من سبائك الفولاذ العالية.يحتاج التركيب الكيميائي لمادة العمود الرئيسي إلى اختبار وتحليل صارم، ويتم فحص مؤشر الأداء بواسطة كتلة الاختبار.بعد المعالجة الخام، يلزم إجراء اختبار التشغيل الساخن للتحقق من ثباته الحراري وإزالة جزء من الإجهاد المتبقي.بعد أن يتم تأهيل المؤشرات المذكورة أعلاه، يمكن وضعها في المعالجة النهائية.بعد الانتهاء من التشطيب، يلزم فحص الألوان أو فحص الجسيمات المغناطيسية في المجلات عند كلا الطرفين، ولا يسمح بالتشققات.
الشفرات المتحركة والشفرات الثابتة مصنوعة من فراغات تزوير الفولاذ المقاوم للصدأ، ويجب فحص المواد الخام للتأكد من تركيبها الكيميائي، والخواص الميكانيكية، وشوائب الخبث غير المعدني والشقوق.بعد تلميع الشفرة، يتم تنفيذ السفع الرملي الرطب لتعزيز مقاومة التعب السطحي.تحتاج شفرة التشكيل إلى قياس التردد، وإذا لزم الأمر، فإنها تحتاج إلى إصلاح التردد.
يتم تثبيت الشفرات المتحركة لكل مرحلة في أخدود جذر الشفرة العمودي على شكل شجرة على طول الاتجاه المحيطي، ويتم استخدام كتل المباعد لوضع الشفرتين، ويتم استخدام كتل فاصل القفل لوضع الشفرتين المتحركتين وقفلهما يتم تثبيتها في نهاية كل مرحلة.ضيق.
يوجد قرصان للتوازن معالجان على طرفي العجلة، ومن السهل موازنة الأوزان في مستويين.تشكل لوحة التوازن وغطاء الختم مكبس توازن، والذي يعمل من خلال أنبوب التوازن لموازنة جزء من القوة المحورية الناتجة عن الهواء المضغوط، وتقليل الحمل على محمل الدفع، وجعل المحمل في بيئة أكثر أمانًا
5. الغدة
هناك أكمام ختم نهاية العمود على جانب السحب وجانب العادم للضاغط على التوالي، وتشكل لوحات الختم المدمجة في الأجزاء المقابلة من الدوار ختم متاهة لمنع تسرب الغاز والتسرب الداخلي.من أجل تسهيل التركيب والصيانة، يتم ضبطه من خلال كتلة الضبط الموجودة على الدائرة الخارجية لغطاء الختم.
6. تحمل مربع
يتم ترتيب المحامل الشعاعية ومحامل الدفع في صندوق المحمل، ويتم جمع زيت تشحيم المحامل من صندوق المحمل وإعادته إلى خزان الزيت.عادةً ما يكون الجزء السفلي من الصندوق مزودًا بجهاز توجيه (عند دمجه) يتعاون مع القاعدة لجعل الوحدة مركزية ويتمدد حراريًا في الاتجاه المحوري.بالنسبة لمبيت المحمل المنفصل، تم تثبيت ثلاثة مفاتيح توجيهية في الجزء السفلي من الجانب لتسهيل التمدد الحراري للمبيت.يتم أيضًا ترتيب مفتاح دليل محوري على جانب واحد من الغلاف ليتناسب مع الغلاف.صندوق المحمل مُجهز بأجهزة مراقبة مثل قياس درجة حرارة المحمل، قياس اهتزاز الدوار، وقياس إزاحة العمود.
7. تحمل
يتم تحمل معظم الدفع المحوري للدوار بواسطة لوحة التوازن، ويتم تحمل الدفع المحوري المتبقي بحوالي 20 ~ 40 كيلو نيوتن بواسطة محمل الدفع.يمكن تعديل وسادات الدفع تلقائيًا وفقًا لحجم الحمولة لضمان توزيع الحمل على كل وسادة بالتساوي.منصات الدفع مصنوعة من سبائك Babbitt المصنوعة من الفولاذ الكربوني.
هناك نوعان من المحامل الشعاعية.تستخدم الضواغط ذات الطاقة العالية والسرعة المنخفضة محامل بيضاوية الشكل، بينما تستخدم الضواغط ذات الطاقة المنخفضة والسرعة العالية محامل الوسادة المائلة.
يتم تجهيز الوحدات الكبيرة عمومًا بأجهزة رفع عالية الضغط لسهولة البدء.تولد مضخة الضغط العالي ضغطًا عاليًا يصل إلى 80MPa في وقت قصير، ويتم تركيب حوض زيت عالي الضغط أسفل المحمل الشعاعي لرفع الدوار وتقليل مقاومة البدء.بعد البدء، ينخفض ضغط الزيت إلى 5~15MPa.
يعمل ضاغط التدفق المحوري تحت ظروف التصميم.عندما تتغير ظروف التشغيل، ستترك نقطة التشغيل الخاصة بها نقطة التصميم وتدخل منطقة حالة التشغيل غير التصميمية.في هذا الوقت، يختلف الوضع الفعلي لتدفق الهواء عن حالة التشغيل التصميمية.وفي ظل ظروف معينة، تحدث حالة تدفق غير مستقرة.من وجهة النظر الحالية، هناك العديد من ظروف العمل النموذجية غير المستقرة: وهي حالة عمل المماطلة الدوارة، وظروف العمل المفاجئة، وظروف العمل المعوقة، وظروف العمل الثلاثة هذه تنتمي إلى ظروف العمل غير المستقرة الديناميكية الهوائية.
عندما يعمل ضاغط التدفق المحوري في ظل ظروف العمل غير المستقرة هذه، لن يتدهور أداء العمل بشكل كبير فحسب، بل ستحدث في بعض الأحيان اهتزازات قوية، بحيث لا تتمكن الآلة من العمل بشكل طبيعي، بل قد تحدث حوادث أضرار جسيمة.
1. المماطلة الدوارة لضاغط التدفق المحوري
تسمى المنطقة الواقعة بين الزاوية الدنيا للريشة الثابتة وخط زاوية التشغيل الأدنى للمنحنى المميز لضاغط التدفق المحوري منطقة المماطلة الدوارة، وينقسم المماطلة الدوارة إلى نوعين: المماطلة التقدمية والمماطلة المفاجئة.عندما يكون حجم الهواء أقل من حد خط المماطلة الدوراني للمروحة الرئيسية ذات التدفق المحوري، سينفصل تدفق الهواء الموجود على الجزء الخلفي من الشفرة، وسيشكل تدفق الهواء داخل الماكينة تدفقًا نابضًا، مما سيؤدي إلى تعطل الشفرة توليد الإجهاد المتناوب والتسبب في أضرار التعب.
من أجل منع التوقف، يتعين على المشغل أن يكون على دراية بالمنحنى المميز للمحرك، وأن يمر عبر منطقة التوقف بسرعة أثناء عملية بدء التشغيل.أثناء عملية التشغيل، يجب ألا يكون الحد الأدنى لزاوية شفرة الجزء الثابت أقل من القيمة المحددة وفقًا للوائح الشركة المصنعة.
2. زيادة الضاغط المحوري
عندما يعمل الضاغط جنبًا إلى جنب مع شبكة أنابيب ذات حجم معين، وعندما يعمل الضاغط بنسبة ضغط عالية ومعدل تدفق منخفض، وبمجرد أن يكون معدل تدفق الضاغط أقل من قيمة معينة، فإن تدفق الهواء القوسي الخلفي للشفرات سيكون منخفضًا يتم فصلها بشكل جدي حتى يتم حظر الممر، وسوف ينبض تدفق الهواء بقوة.وتشكل تذبذباً مع سعة الهواء ومقاومة الهواء لشبكة أنابيب المخرج.في هذا الوقت، تتقلب معلمات تدفق الهواء لنظام الشبكة بشكل كبير ككل، أي أن حجم الهواء والضغط يتغير بشكل دوري مع مرور الوقت والسعة؛تتغير قوة وصوت الضاغط بشكل دوري..التغييرات المذكورة أعلاه شديدة للغاية، مما تسبب في اهتزاز جسم الطائرة بقوة، وحتى الآلة لا تستطيع الحفاظ على التشغيل الطبيعي.وتسمى هذه الظاهرة الطفرة.
نظرًا لأن الاندفاع هو ظاهرة تحدث في الجهاز ونظام الشبكة بأكمله، فهو لا يرتبط فقط بخصائص التدفق الداخلي للضاغط، ولكنه يعتمد أيضًا على خصائص شبكة الأنابيب، ويهيمن الحجم على سعتها وترددها من شبكة الأنابيب.
غالبًا ما تكون عواقب الطفرة خطيرة.سيؤدي ذلك إلى تعرض مكونات الجزء الثابت والدوار للضاغط لضغط وكسر متناوبين، مما يتسبب في حدوث خلل في الضغط بين المراحل مما يؤدي إلى اهتزاز قوي، مما يؤدي إلى إتلاف موانع التسرب ومحامل الدفع، ويتسبب في اصطدام العضو الدوار والجزء الثابت.، مما يسبب حوادث خطيرة.خاصة بالنسبة لضواغط التدفق المحوري عالية الضغط، قد يؤدي الارتفاع المفاجئ إلى تدمير الماكينة في وقت قصير، لذلك لا يُسمح للضاغط بالعمل في ظل ظروف الارتفاع المفاجئ.
من التحليل الأولي أعلاه، من المعروف أن الارتفاع يحدث أولاً بسبب توقف الدوران الناتج عن عدم ضبط المعلمات الديناميكية الهوائية والمعلمات الهندسية في سلسلة شفرات الضاغط في ظل ظروف العمل المتغيرة.لكن ليس كل توقفات الدوران ستؤدي بالضرورة إلى الاندفاع، فهذا الأخير يرتبط أيضًا بنظام شبكة الأنابيب، لذا فإن تكوين ظاهرة الاندفاع يشمل عاملين: داخليًا، يعتمد على ضاغط التدفق المحوري وفي ظروف معينة يحدث توقف مفاجئ. ;خارجياً، يتعلق الأمر بالقدرة والخط المميز لشبكة الأنابيب.فالأول سبب داخلي، والثاني حالة خارجية.إن السبب الداخلي لا يؤدي إلا إلى تعزيز الطفرة بالتعاون مع الظروف الخارجية.
3. انسداد الضاغط المحوري
تم إصلاح منطقة حنجرة الضاغط.عندما يزيد معدل التدفق، بسبب زيادة السرعة المحورية لتدفق الهواء، تزداد السرعة النسبية لتدفق الهواء، وتزداد زاوية الهجوم السلبية (زاوية الهجوم هي الزاوية بين اتجاه تدفق الهواء وزاوية التثبيت من مدخل الشفرة) يزيد أيضًا.في هذا الوقت، سيصل متوسط تدفق الهواء في أصغر جزء من مدخل الشلال إلى سرعة الصوت، بحيث يصل التدفق عبر الضاغط إلى قيمة حرجة ولن يستمر في الزيادة.وتسمى هذه الظاهرة بالحجب.يحدد هذا الحجب للدوارات الأولية الحد الأقصى لتدفق الضاغط.عندما ينخفض ضغط العادم، فإن الغاز الموجود في الضاغط سيزيد من معدل التدفق بسبب زيادة حجم التمدد، كما سيحدث انسداد عندما يصل تدفق الهواء إلى سرعة الصوت في السلسلة النهائية.بسبب حظر تدفق الهواء للشفرة النهائية، يزداد ضغط الهواء أمام الشفرة النهائية، وينخفض ضغط الهواء خلف الشفرة النهائية، مما يؤدي إلى زيادة فرق الضغط بين الجزء الأمامي والخلفي للشفرة النهائية، بحيث القوة الموجودة في الجزء الأمامي والخلفي للشفرة النهائية غير متوازنة وقد يتولد الضغط.تسبب تلف الشفرة.
عندما يتم تحديد شكل الشفرة والمعلمات المتتالية لضاغط التدفق المحوري، يتم أيضًا تحديد خصائص الحجب الخاصة به.لا يُسمح للضواغط المحورية بالعمل لفترة طويلة في المنطقة الموجودة أسفل خط الاختناق.
بشكل عام، لا يلزم أن يكون التحكم المضاد للانسداد لضاغط التدفق المحوري صارمًا مثل التحكم المضاد للارتفاع المفاجئ، ولا يلزم أن يكون إجراء التحكم سريعًا، وليست هناك حاجة لتعيين نقطة توقف الرحلة.أما بالنسبة لضبط التحكم المضاد للانسداد، فإن الأمر متروك أيضًا للضاغط نفسه. اطلب القرار.أخذت بعض الشركات المصنعة في الاعتبار تعزيز الشفرات في التصميم، حتى تتمكن من تحمل زيادة ضغط الرفرفة، لذلك لا تحتاج إلى إعداد التحكم في الحظر.إذا كانت الشركة المصنعة لا ترى أن قوة الشفرة تحتاج إلى زيادة عند حدوث ظاهرة الحجب في التصميم، فيجب توفير مرافق التحكم الآلي المضادة للحجب.
مخطط التحكم في مقاومة الانسداد لضاغط التدفق المحوري هو كما يلي: يتم تثبيت صمام فراشة مضاد للانسداد على خط أنابيب مخرج الضاغط، ويتم إدخال إشارتي الكشف عن معدل تدفق المدخل وضغط المخرج في نفس الوقت إلى منظم مضاد للانسداد.عندما ينخفض ضغط مخرج الآلة بشكل غير طبيعي وتنخفض نقطة عمل الآلة تحت خط منع الانسداد، يتم إرسال إشارة الخرج الخاصة بالمنظم إلى الصمام المضاد للانسداد لجعل إغلاق الصمام أصغر، وبالتالي يزيد ضغط الهواء ، ينخفض معدل التدفق، وتدخل نقطة العمل إلى خط مكافحة الحجب.فوق خط الحجب، تتخلص الآلة من حالة الحجب.
