3 Устройство и действие осевого компрессора.
Устройство, состав и назначение элементов осевого компрессора определяются его применением на судне или в ЭУ. На рис. 12.1 для примера показана конструктивная схема компрессора судовой газотурбинной установки, на которой отмечены следующие конструктивные узлы машины.
Корпус компрессора I выполняется обычно сборным, сварно-литым с включением штампованных элементов. Ротор 2 предназначен для крепления рабочих лопаток и передачи к ним энергии от двигателя, изготовляется чаще всего в виде комбинации дисковой и барабанной конструкций. Для сообщения газу кинетической энергии и частичного преобразования ее в потенциальную служит рабочий венец 4(рабочее колесо), представляющий собой 'кольцевой ряд лопаток закрепленных в пазах ротора. Направляющий венец 5 (направляющий аппарат) преобразует кинетическую энергию газа после рабочего колеса в потенциальную и придает потоку нужное направление на следующее рабочее колесо. Направляющий венец - это кольцевой ряд неподвижных лопаток, укрепленных в пазах или обоймах корпуса.
Совокупность рабочего колеса и расположенного за ним направляющего аппарата составляет ступень осевого компрессора. Совокупность всех ступеней называется проточной частью компрессора.
Направляющие аппараты в многоступенчатой проточной части называют промежуточными направляющими аппаратами.
Входной направляющий аппарат 3 - неподвижный лопаточный венец, который служит для придания необходимого направления потоку перед первым рабочим колесом. Его межлопаточные каналы конфузорные. Лопатки иногда выполняют поворотными (вокруг своих осей) для возможности регулирования и расширения диапазона рабочих режимов компрессора.
Спрямляющий аппарат 6 - неподвижный лопаточный венец, устанавливаемый за последней ступенью. Ош предназначен для ликвидации остаточной закрутки потока перед выходом его в диффузор. При большой остаточной закрутке спрямляющий аппарат может быть выполнен в виду двух спаренных лопаточных венцов.
Совокупность всех лопаточных венцов называется лопаточным аппаратом компрессора. В общем случае лопаточный аппарат больше проточной части на два венца — входной направляющего аппарата и спрямляющего аппарата, в частном случае лопаточный аппарат и проточная часть могут быть одним и тем же.
Входной патрубок 10 состоит из наружной воронки корпуса (обечайки), обтекателя ступицы и секции опоры с ребрами. Воронка и обтекатель образуют конфузорный канал для подвода и обеспечения равномерности потока в лопаточный аппарат.
Выходной патрубок 7 включает концевой. выходной, диффузор и кольцевой канал отвода сжатого газа к потребителю. Диффузор служит для преобразования кинетической энергии газа за лопаточным аппаратом в давление, при этом скорость газа снижается до значений необходимых для движения по коммуникации с приемлемым уровнем потерь.
В лопаточных компрессорах уплотнения 9 используют, как правило, лабиринтового типа и устанавливают в начале и на выходе из проточной части (концевые) или иногда под обоймами промежуточных направляющих аппаратов (промежуточные). Тип и размеры подшипников я зависят от массы ротора, b осевых компрессорах часто устанавливают подшипники качения с циркуляционной смазкой. Совокупность элементов 10 и 3, а иногда и входной камеры составляет входное устройство компрессора. Выходное устройство объединяет элементы 6, 7 и выходную камеру (в случае ее применения).
Перечисленные элементы в таком виде входят в состав компрессора в наиболее общем случае его конструктивной схемы. В частных случаях конструктивные отличия могут быть существенными. Например, если осевой компрессор используется не в составе газотурбинного двигателя с прямоточной схемой, а как самостоятельный агрегат в системе, когда подвод и отвод рабочей среды осуществляются по трубопроводным коммуникациям (шахты воздухоподвода, напорные магистрали), входное и выходное устройства могут выполняться в виде патрубков (камер), как показано на рис. 12.2 (позиции соответствуют рис. 12.1). На этом же рисунке показаны возможные варианты корпуса (литой) и ротора (барабанный). В компрессоре могут отсутствовать элементы 3 и 6, если в его проточной части применяется ступень с осевым входом и выходом потока.
Принцип действия осевого компрессора:
Осевой компрессор имеет ротор, состоящий обычно из нескольких рядов рабочих лопаток. На внутренней стенке корпуса располагаются ряды направляющих лопаток. Одну ступень осевого компрессора составляет ряд рабочих и ряд направляющих лопаток. При работе осевого компрессора вращающиеся рабочие лопатки оказывают на находящиеся между ними частицы газа силовое воздействие, заставляя их сжиматься, а также перемещаться параллельно оси компрессора (откуда его название) и вращаться. Решётка из неподвижных направляющих лопаток обеспечивает главным образом изменение направления скорости частиц газа, необходимое для эффективного действия следующей ступени. В некоторых конструкциях осевых компрессоров между направляющими лопатками происходит и дополнительное повышение давления за счёт уменьшения скорости газа. Степень повышения давления для одной ступени осевого компрессора обычно равна 1,2—1,3, т. е. значительно ниже, чем у центробежных компрессоров, но кпд у них достигнут самый высокий из всех разновидностей компрессоров.