축류 압축기의 구조, 작동 원리, 장점 및 단점에 대한 포괄적인 이해를 제공합니다.
축류 압축기에 대한 지식
축류 압축기와 원심 압축기는 모두 속도형 압축기에 속하며 둘 다 터빈 압축기라고 합니다.속도형 압축기의 의미는 작동 원리가 블레이드에 의존하여 가스에 대한 작업을 수행하고 먼저 가스 흐름을 만든다는 것을 의미합니다. 운동 에너지를 압력 에너지로 변환하기 전에 유속이 크게 증가합니다.원심형 압축기에 비해 압축기 내 가스의 흐름이 반경 방향이 아닌 축 방향을 따르기 때문에 축류형 압축기의 가장 큰 특징은 단위 면적당 가스 유량이 크다는 점이다. 처리 가스량을 전제로 반경 치수가 작으며 특히 큰 흐름이 필요한 경우에 적합합니다.또한 축류 압축기는 구조가 간단하고 작동 및 유지 관리가 편리한 장점도 있습니다.그러나 복잡한 블레이드 프로파일, 높은 제조 공정 요구 사항, 좁고 안정적인 작업 영역 및 일정한 속도에서의 작은 유량 조정 범위 측면에서 원심 압축기보다 분명히 열등합니다.
다음 그림은 AV 시리즈 축류 압축기의 구조에 대한 개략도입니다.
1. 섀시
축류 압축기의 케이싱은 수평으로 분할되도록 설계되었으며 주철(강철)로 제작되었습니다.그것은 좋은 강성, 변형 없음, 소음 흡수 및 진동 감소의 특성을 가지고 있습니다.볼트로 조여 상부와 하부를 매우 견고한 전체로 연결합니다.
케이싱은 베이스의 4개 지점에서 지지되며, 4개의 지지 지점은 중앙 분할 표면에 가까운 하부 케이싱의 양쪽 측면에 설정되어 장치 지지대가 우수한 안정성을 갖습니다.4개의 지지점 중 2개는 고정점이고 나머지 2개는 슬라이딩점입니다.케이싱의 하부에는 작동 중 장치의 열 팽창에 사용되는 축 방향을 따라 두 개의 가이드 키가 제공됩니다.
대형 유닛의 경우 슬라이딩 지지점을 스윙 브라켓으로 지지하고 특수 소재를 사용하여 열팽창을 작게 하고 유닛의 중심 높이 변화를 줄입니다.또한, 유닛의 강성을 높이기 위해 중간 지지대를 설정했습니다.
2. 정적 베인 베어링 실린더
고정 베인 베어링 실린더는 압축기의 조정 가능한 고정 베인용 지지 실린더입니다.수평 분할형으로 설계되었습니다.기하학적 크기는 압축기 구조 설계의 핵심 내용인 공기역학적 설계에 의해 결정됩니다.흡입 링은 고정 베인 베어링 실린더의 흡입 끝과 일치하고 디퓨저는 배기 끝과 일치합니다.이들은 각각 케이싱 및 밀봉 슬리브와 연결되어 흡입단의 수렴 통로와 배기단의 확장 통로를 형성합니다.로터와 베인 베어링 실린더에 의해 형성된 채널과 채널이 결합되어 축류 압축기의 완전한 공기 흐름 채널을 형성합니다.
고정 베인 베어링 실린더의 실린더 본체는 연성 철로 주조되었으며 정밀 가공되었습니다.두 끝은 각각 케이싱에 지지되고, 배기측 근처 끝은 슬라이딩 지지대이며, 공기 흡입측 근처 끝은 고정 지지대입니다.
다양한 레벨의 회전 가능한 가이드 베인과 베인 베어링 실린더의 각 가이드 베인마다 자동 베인 베어링, 크랭크, 슬라이더 등이 있습니다.고정식 리프 베어링은 자체 윤활 효과가 좋은 구형 잉크 베어링이며 수명이 25년 이상이므로 안전하고 신뢰할 수 있습니다.베인스토크에는 실리콘 씰링 링이 설치되어 가스 누출 및 먼지 유입을 방지합니다.충전 씰링 스트립은 누출을 방지하기 위해 베어링 실린더 배기 끝의 외부 원형과 케이싱 지지대에 제공됩니다.
3. 조정 실린더 및 베인 조정 장치
조정 실린더는 강판으로 용접되고 수평으로 분할되며 중간 분할 표면은 볼트로 연결되어 강성이 높습니다.이는 케이싱 내부의 4개 지점에서 지지되며 4개의 지지 베어링은 윤활되지 않은 "Du" 금속으로 만들어집니다.한쪽의 두 지점은 반폐쇄되어 축 이동이 가능합니다.반대편 2개 지점이 개발된 형태로 축방향 및 반경방향 열팽창이 가능하며, 조정실린더 내부에 베인의 다양한 단의 가이드링이 설치되어 있습니다.
고정자 블레이드 조정 메커니즘은 서보 모터, 연결 플레이트, 조정 실린더 및 블레이드 지지 실린더로 구성됩니다.그 기능은 압축기의 모든 레벨에서 고정 블레이드의 각도를 조정하여 다양한 작동 조건을 충족시키는 것입니다.두 개의 서보 모터가 압축기의 양쪽에 설치되어 있으며 연결 플레이트를 통해 조정 실린더와 연결됩니다.서보 모터, 발전소, 송유관 및 자동 제어 장비 세트는 날개의 각도를 조정하기 위한 유압 서보 메커니즘을 형성합니다.발전소의 130bar 고압 오일이 작용하면 서보 모터의 피스톤이 밀려 이동하고 연결 플레이트는 조정 실린더를 구동하여 축 방향으로 동기 이동하고 슬라이더는 고정자 베인을 구동하여 회전합니다. 고정자 날개의 각도를 조정하는 목적을 달성하기 위해 크랭크를 통해.공기역학적 설계 요구사항에서 알 수 있듯이 압축기의 각 단의 베인 각도의 조정량이 다르며 일반적으로 조정량이 첫 번째 단에서 마지막 단까지 연속적으로 감소하며 이는 길이를 선택함으로써 실현될 수 있습니다. 즉, 첫 번째 단계에서 마지막 단계까지 길이가 증가합니다.
조정 실린더는 케이싱과 블레이드 베어링 실린더 사이에 위치하므로 "중간 실린더"라고도 하며, 케이싱과 블레이드 베어링 실린더는 각각 "외부 실린더"와 "내부 실린더"라고 합니다.이 3층 실린더 구조는 열팽창으로 인한 장치의 변형 및 응력 집중을 크게 줄이는 동시에 외부 요인으로 인한 먼지 및 기계적 손상으로부터 조정 메커니즘을 방지합니다.
4. 로터와 블레이드
로터는 메인 샤프트, 모든 레벨의 이동 블레이드, 스페이서 블록, 블레이드 잠금 그룹, 꿀벌 블레이드 등으로 구성됩니다. 로터는 내경이 동일한 구조로 가공이 편리합니다.
스핀들은 고합금강으로 단조되었습니다.메인 샤프트 재료의 화학적 조성을 엄격하게 테스트하고 분석해야하며 성능 지수는 테스트 블록으로 확인됩니다.거친 가공 후에는 열 안정성을 확인하고 잔류 응력의 일부를 제거하기 위해 열간 주행 테스트가 필요합니다.위의 지표가 검증된 후 마무리 가공에 투입될 수 있습니다.마무리 마무리 후 저널 양쪽 끝부분에 착색검사 또는 자분탐상검사를 하여야 하며 크랙은 허용되지 않습니다.
이동 블레이드와 고정 블레이드는 스테인레스 스틸 단조 블랭크로 제작되며, 원자재의 화학적 조성, 기계적 성질, 비금속 슬래그 함유물 및 균열 여부를 검사해야 합니다.블레이드를 연마한 후 습식 샌드블라스팅을 수행하여 표면 피로 저항성을 향상시킵니다.성형 블레이드는 주파수를 측정해야 하며, 필요한 경우 주파수를 수리해야 합니다.
각 단의 이동 블레이드는 원주 방향을 따라 회전하는 수직 나무 모양의 블레이드 루트 홈에 설치되며 스페이서 블록은 두 개의 블레이드를 위치 지정하고 잠금 스페이서 블록은 두 개의 이동 블레이드를 위치 및 고정하는 데 사용됩니다. 각 단계의 마지막에 설치됩니다.단단한.
휠 양끝에 2개의 밸런스 디스크가 가공되어 있어 두 평면에서 무게의 균형을 맞추기가 쉽습니다.밸런스 플레이트와 씰링 슬리브는 밸런스 피스톤을 형성하며, 밸런스 파이프를 통해 공압에 의해 생성된 축력의 일부 균형을 맞추고 스러스트 베어링의 부하를 줄여 베어링을 보다 안전한 환경에서 만드는 기능을 합니다.
5. 글랜드
압축기의 흡입측과 배기측에 각각 샤프트 엔드 씰 슬리브가 있으며, 로터의 해당 부품에 내장된 씰 플레이트가 래버린스 씰을 형성하여 가스 누출 및 내부 누출을 방지합니다.설치 및 유지 관리를 용이하게 하기 위해 밀봉 슬리브의 외부 원에 있는 조정 블록을 통해 조정됩니다.
6. 베어링 박스
베어링 박스에는 레이디얼 베어링과 스러스트 베어링이 배치되어 있으며 베어링 윤활용 오일은 베어링 박스에서 수집되어 오일 탱크로 반환됩니다.일반적으로 상자 바닥에는 베이스와 협력하여 장치 중심을 만들고 축 방향으로 열적으로 팽창하는 가이드 장치(통합된 경우)가 장착되어 있습니다.분할 베어링 하우징의 경우 하우징의 열팽창을 용이하게 하기 위해 측면 하단에 3개의 가이드 키가 설치됩니다.케이싱과 일치하도록 축 가이드 키도 케이싱의 한쪽에 배열됩니다.베어링 박스에는 베어링 온도 측정, 로터 진동 측정, 샤프트 변위 측정과 같은 모니터링 장치가 장착되어 있습니다.
7. 베어링
로터의 축방향 추력의 대부분은 밸런스 플레이트가 담당하고 나머지 약 20~40kN의 축방향 추력은 스러스트 베어링이 담당합니다.스러스트 패드는 하중의 크기에 따라 자동으로 조정되어 각 패드의 하중이 고르게 분산되도록 할 수 있습니다.스러스트 패드는 탄소강 주조 Babbitt 합금으로 제작됩니다.
레이디얼 베어링에는 두 가지 유형이 있습니다.고출력, 저속 압축기에는 타원형 베어링을 사용하고, 저출력, 고속 압축기에는 틸팅 패드 베어링을 사용합니다.
대규모 장치에는 일반적으로 시동의 편의를 위해 고압 재킹 장치가 장착되어 있습니다.고압펌프는 단시간에 80MPa의 고압을 발생시키며, 레이디얼 베어링 아래에 고압 오일풀을 설치하여 로터를 들어올려 시동저항을 줄여줍니다.시동 후 오일 압력은 5~15MPa로 떨어집니다.
축류 압축기는 설계 조건에서 작동합니다.작동 조건이 변경되면 해당 작동 지점은 설계점을 벗어나 비설계 작동 조건 영역으로 들어갑니다.이때 실제 풍량 상황은 설계 운전 조건과 다릅니다., 특정 조건에서는 불안정한 흐름 상태가 발생합니다.현재의 관점에서 볼 때 몇 가지 전형적인 불안정한 작업 조건, 즉 회전 실속 작업 조건, 서지 작업 조건 및 차단 작업 조건이 있으며 이 세 가지 작업 조건은 공기 역학적 불안정 작업 조건에 속합니다.
이러한 불안정한 작업조건에서 축류압축기가 작동하게 되면 작업성능이 크게 저하될 뿐만 아니라 때로는 강한 진동이 발생하여 기계가 정상적으로 작동하지 못하게 되고 심지어 심각한 파손사고가 발생하기도 합니다.
1. 축류 압축기의 회전 실속
고정 베인의 최소 각도와 축류 압축기 특성 곡선의 최소 작동 각도 선 사이의 영역을 회전 실속 영역이라고 하며 회전 실속은 점진적 실속과 급작스러운 실속의 두 가지 유형으로 구분됩니다.풍량이 축류 메인 팬의 회전 실속 라인 한계보다 작으면 블레이드 뒷면의 공기 흐름이 끊어지고 기계 내부의 공기 흐름이 맥동 흐름을 형성하여 블레이드가 작동하지 않게 됩니다. 교번응력을 발생시켜 피로 손상을 유발합니다.
실속을 방지하기 위해서는 운전자가 엔진의 특성곡선을 숙지하고 시동 과정에서 실속 구간을 빠르게 통과해야 합니다.작동 과정에서 최소 고정날개 각도는 제조업체 규정에 따라 지정된 값보다 낮아서는 안됩니다.
2. 축방향 압축기 서지
압축기가 일정량의 배관망과 결합하여 작동할 때 압축기가 높은 압축비와 낮은 유량으로 작동할 때 압축기 유량이 일정 값보다 작으면 블레이드의 역호 공기 흐름은 통로가 막힐 때까지 심각하게 분리되고 공기 흐름이 강하게 맥동합니다.그리고 출구관망의 공기용량과 공기저항으로 진동을 형성합니다.이때 네트워크 시스템의 공기 흐름 매개변수는 전체적으로 크게 변동합니다. 즉, 공기량과 압력은 시간과 진폭에 따라 주기적으로 변합니다.압축기의 출력과 소리는 모두 주기적으로 변경됩니다..위에서 언급한 변화는 매우 심각하여 기체가 강하게 진동하고 기계조차도 정상적인 작동을 유지할 수 없습니다.이 현상을 서지(Surge)라고 합니다.
서지는 기계 및 네트워크 시스템 전체에 발생하는 현상이므로 압축기 내부의 유동특성과 관련될 뿐만 아니라 배관망의 특성에도 영향을 받으며 그 진폭과 주파수는 체적에 의해 지배된다. 파이프 네트워크의.
급증의 결과는 종종 심각합니다.압축기 로터와 고정자 부품이 교대로 응력과 파손을 겪게 되어 단간 압력 이상으로 인해 강한 진동이 발생하고 씰과 스러스트 베어링이 손상되고 로터와 고정자가 충돌하게 됩니다., 심각한 사고를 초래합니다.특히 고압 축류형 압축기의 경우 서지로 인해 단시간에 기계가 파손될 수 있으므로 서지 조건에서는 압축기를 운전할 수 없습니다.
위의 예비 분석을 통해 서지는 가변적인 작동 조건에서 압축기 블레이드 캐스케이드의 공기 역학적 매개변수와 기하학적 매개변수를 조정하지 않아 발생하는 회전 실속으로 인해 처음으로 발생하는 것으로 알려져 있습니다.그러나 모든 회전 실속이 반드시 서지로 이어지는 것은 아니며, 후자는 파이프 네트워크 시스템과도 관련되어 있으므로 서지 현상의 형성에는 두 가지 요인이 포함됩니다. 내부적으로 축류 압축기에 따라 달라집니다. 특정 조건에서 갑작스러운 실속이 발생합니다. ;외부적으로는 관망의 용량 및 특성선과 관련이 있습니다.전자는 내적 원인이고 후자는 외적 조건이다.내부 원인은 외부 조건의 협력으로 급증을 촉진할 뿐입니다.
3. 축류 압축기 막힘
압축기의 블레이드 스로트 영역은 고정되어 있습니다.유량이 증가하면 기류의 축방향 속도가 증가하여 기류의 상대속도가 증가하고 음의 받음각(받음각은 기류의 방향과 설치각 사이의 각도) 블레이드 입구의)도 증가합니다.이때 캐스케이드 입구의 가장 작은 부분의 평균 공기 흐름은 음속에 도달하므로 압축기를 통과하는 흐름은 임계값에 도달하고 계속 증가하지 않습니다.이 현상을 차단이라고 합니다.1차 베인의 차단은 압축기의 최대 유량을 결정합니다.배기압력이 감소하면 압축기 내의 가스는 팽창량의 증가로 인해 유량을 증가시키고, 최종 캐스케이드에서 공기 흐름이 음속에 도달하면 막힘도 발생합니다.최종 블레이드의 공기 흐름이 차단되기 때문에 최종 블레이드 앞쪽의 공기압이 증가하고, 최종 블레이드 뒤쪽의 공기압이 감소하여 최종 블레이드의 앞쪽과 뒤쪽의 압력차가 커지게 되어, 최종 블레이드의 전면과 후면에 가해지는 힘의 균형이 맞지 않아 응력이 발생할 수 있습니다.블레이드 손상을 유발합니다.
축류 압축기의 블레이드 모양과 캐스케이드 매개변수가 결정되면 차단 특성도 고정됩니다.축방향 압축기는 초크 라인 아래 영역에서 너무 오랫동안 작동하는 것이 허용되지 않습니다.
일반적으로 축류 압축기의 막힘 방지 제어는 서지 방지 제어만큼 엄격할 필요가 없으며 제어 동작이 빠를 필요가 없으며 트립 정지 지점을 설정할 필요가 없습니다.막힘 방지 제어를 설정할지 여부는 압축기 자체에 달려 있으므로 결정하십시오.일부 제조업체는 설계 시 블레이드의 강화를 고려하여 플러터 스트레스 증가를 견딜 수 있으므로 차단 제어를 설정할 필요가 없습니다.제조사가 설계상 막힘 현상이 발생한 경우 블레이드 강도를 높일 필요가 있다고 고려하지 않는 경우에는 막힘 방지 자동 제어 장치를 제공해야 합니다.
축류 압축기의 막힘 방지 제어 방식은 다음과 같습니다. 나비 막힘 방지 밸브가 압축기의 출구 파이프라인에 설치되고 입구 유량과 출구 압력의 두 가지 감지 신호가 동시에 입력됩니다. 막힘 방지 조절기.기계의 출구 압력이 비정상적으로 떨어지고 기계의 작동 점이 차단 방지 라인 아래로 떨어지면 조절기의 출력 신호가 차단 방지 밸브로 전송되어 밸브가 더 작게 닫히므로 공기압이 증가합니다. , 유속이 감소하고 작업점이 블로킹 방지 라인으로 들어갑니다.차단선 위에서 기계는 차단 상태를 제거합니다.
