Турбокомпрессорда болатын негізгі ақаулар және оларды жөндеу

МАЗМҰНЫ

 

Кіріспе.......................................................................................................................2

  1. Аппараттың сипаттамасы...................................................................................3
    1. Турбокомпрессордың құрылысы......................................................................4
    2. Турбокомпрессорда болатын негізгі ақаулар және оларды жөндеу..............5

2. Аппараттың конструкциялық материалын таңдау............................................6

3. Негізгі аппараттың есебі......................................................................................7

4. Қауіпсіздік ережелері.........................................................................................12

Қорытынды.......................................................................................................13

Қолданылған әдебиеттер ................................................................................14

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

КІРІСПЕ

 

Қазіргі заманғы компрессорлар  ата типі адамзат ойлап тапқан және қолданған алғаш күрделі  техникалық қондырғы болды. Алайда көп  жыл өтсе де, компрессор техникасы  – айрықша динамикалық дамушы аппараттардың бірі.

Олардың дәстүрлі қолданылу  аясы – пневматика (сығылған ауа көмегімен энергиның берілуі), металлургия, химия, энергетика (газ турбиналы қондырғылар компрессоры, бу қазандықтары), тоңазытқыш техникасы, вентиляция және кондициялау.

Химия өнеркәсібінде газдар және олардың қоспалары кеңінен  қолданылады. Көптеген химиялық процестердің қысымы атмосфералық қысымнан айырмашылық жасайтын газ фазасында өткізетін болса, олардың реакция жылдамдығы артып, реакциялық аппаратура көлемі кішірейеді. Газды сығуды оларды құбырлармен тасымалдау үшін және вакуум жасау үшін қолданылады. Сығылған газдарды сұйықтарды араластыру, бөлу үшін қолданылады. Химиялық өндірісте қолданылатын қысымдар интервалы 10-3-108 Па.

Газдарды сығу және тасымалдау үшін компрессорлық машиналар қолданылады.

Компрессорлық машина жасайтын соңғы p2 қысымның p1 бастапқы қысымға қатынасы сығылу дәрежесі деп аталады.

Жұмыс істеу принципіне байланысты компрессорлар поршеньдік, ротационды, центрге тартқыш және осьтік болып  бөлінеді.

Газды сығу және сору процестері көлемнің өзгеруі нәтижесінде  болатын  компрессорларды  - көлемдік компрессорлар  деп атайды. Егер, көлемнің өзгеруі  ілгерілмелі-кейінді  қозғалатын поршень  көмегімен іске асса, онда мұндай компрессорларды  поршеньдік компрессорлар деп атайды.

Поршеньдік компрессорларды  классификациялайды: цилиндрдің орналасуына  байланысты – горизонтальды, вертикальды, бұрыштық, қарама-қарсы; сығылу сатысына байланысты – бір, екі, үш,.... жетісатылы; әрекет  ету әдісіне қарай –  бір және екіжақты; өнімділігіне байланысты – төмен 10м3/мин, орташа 10-30м3/мин аралығында және жоғары 30м3/мин; соңғы қысымына қарай – төменгі қысымды 1,0 МПа-ға дейін, орташа 1,0-8,0 МПа аралығында, жоғары 8,0-100,0 МПа аралығында және аса жоғары қысымды 100,0 МПа-дан жоғары болып бөлінеді.

Компрессорлардың негізгі тұтынушылары болып химия, мұнай-химия және мұнай өндіру саласы болып табылады. Компрессорларды негізінен аммиак, метанол, карбамид, этилен, полиэтилен өндірісінде кеңінен қолданады.

Аталған салалардағы ғылыми-техникалық прогресс компрессорлар өндірісімен  тығыз байланысты.

Көптоннажды өндірістердің  тез қарқынмен дамуы және басқа  да жаңа өндірістердің пайда болуы  химиялық машина құрастыру өндірісінің  алдына мына мәселелерді қойды: бірлік қуаттылығы жоғары компрессорлар шығару және бар компресссорлардың ПӘК-ін арттыру.

1. АППАРАТТЫҢ СИПАТТАМАСЫ

 

 

Турбокомпрессор – оның айналмалы күрекшелерінің жұмыс істеуі барысында ағындағы жылдамдық пайда болатын газдың қысымын арттыру мен оны тасымалдау үшін қолданылады. Турбинада үш негізгі түйін бар: ортадан тепкіш компрессор, ортаға тартқыш турбина мен подшипниктер корпусы. Ортадан тепкіш компрессор алюминий балқымасынан жасалған корпустық жартылай жабық қанатшасынан және кіріс түтігінен тұрады. Компрессор доңғалағы 6 ротордың шлиц білігінің ұшында орнатылған, гайкамен бекітіліп, шайбамен аяқталған. Компрессордың күрексіз диффузоры подшипниктердің 8 корпустардың домалақ қабырғаларымен және орнатумен құрастырылған.

 

Турбокомпрессордың  құрылысы

1.1 сурет. Турбокомпрессордың құрылысы

    1. Стакан; 2. Келте құбыр; 3. Білік; 4. Қақпақ; 5. Дизель картеры; 6. Компрессор дөңгелегі;7. Ротор бөлігі; 8. Подшипник корпусы; 9. Турбина корпусы; 10. Соплолы венец; 11. Сақиналар; 12. Шығарушы келтеқұбыр; 13. Тірек; 14. Резбалы саңылау;

Компрессор дөңгелегі  6 дизельдің келте құбырына 2 ауа подводы бар және подшипник корпусына бекітілетін ұлу. Компрессордың енгізу келтеқұбыры 2 компрессор корпусының фланеціне бекітіледі.

Турбинаның жұмысшы дөңгелегі  радиальды қалақшалары бар жартылай ашық түрі, ыстыққа төзімді шойыннан кұйылған турбина корпусы 9 газ бен шығатын келте құбырды бекіту үшін бүрлі шегемен фланецтары бар. Соплолы венец 10 ыстыққа төзімді болаттан дайындалған.

Алюминий қорытпасынан құйылған подшипник корпусында 8 қалқыма қола төлке қойылған саңылаумен болат төлкеде престелген. Олар турбинаның роторының подшипниктерінің сырғанағыш тірек пен тіреу рөлін атқарады.

Турбокомпрессор роторы, яғни ондағы турбина мен компрессордың  доңғалағының жинақталған білігі, подшипниктерді корпусқа орналастыру алдында динамикалық  балансқа ұшырайды.

Дизельдің майлы құбырөткізгішінен  құбыр арқылы май подшипниктерге түседі, одан турбокомпрессор кронштейннің төменгі бөлігіне және дизельдің  төменгі картеріне төгіледі. Турбина  мен компрессордың газ бен  ауа қуыстарынан подшипниктерді лабиринтті тығыздаушы мен сақиналар  бөліп тұрады. Подшипник корпусы  корпустың ішкі қуысына шеткі  саңылау арқылы және келте құбыр  арқылы алып кетілетін сумен салқындатылады.

Шығу келте құбырының  сыртында экран қондырылған.

Кронштейннің жоғарғы  бөлігінде А жабық қуысы дизель картерлі саңылаумен хабарланады. А  қуыстары Б саңылаулары арқылы картердегі газдың сору құбырына байланысқан. Турбокомпрессордан төменгі бөлікке және Б саңылауының  төменгі картеріне май құйылады.

Төлкелер. Төлкелер көп уақыттан бері турбокомпрессордың негізгі бөлшегі  болып табылады. Олар арзан әрі  ыңғайлы, бірақ шарикті подшипник  турбокомпрессор құрылысында жаңа белгі болып табылады және олардың  сипаттамаларын жақсартуды жүзеге асырады.

        Шарикті подшипниктерді па йдалану турбинаға оң әсерін тигізеді.

 

 

 

Шарикті подшипник

 

Төлкелер 

Турбокомпрессорда болатын негізгі ақаулар және оларды жөндеу

Компрессордың, турбинаның, келтеқұбырдың корпусын бақылап  қадағалап отыру керек. Егер турбинаның, компрессор мен подшипниктің корпусында сызат байқалса, - бұл бөлшектерді алмастырады.

Подшипниктердің сулы және майлы қуыстарын сумен престейді. Сулы және майлы қуыстардың арасында ағу байқалса, подшипник корпусы жарамсыз болып саналады.

Кейін турбокомпрессордың роторының  қалқыма төлке, подшипниктерді қарап  шығады. Төлкенің жұмысшы беттігінде жарық, кетік, сызат болмауы керек. Төлкенің тозуын микрометриялық өлшеу  арқылы анықтайды. Тозу байқалғанда  немесе саңылаудың үлкеюі аңғарылса, шектік төлкелерді ауыстырады.

Подшипниктің корпусында майлы және ауалы каналдардың  тазалығына, сонымен қатар турбина  мен компрессордың доңғалағының лабиринтті нығыздығының тозуы мен  тазалығына ерекше назар аудару керек.

Подшипниктер мен турбинаның корпустарында майлы, ауалық каналдарды жуу кезінде тығынды тек бұл  байланыста ақау болған жағдайда ғана бұрайды.

Турбокомпрессор роторы минутына 20 мың айналымды жүзеге асырады, сондықтан компрессор мен турбинаның доңғалағында ақау болғанда люминесценттік әдіспен тексереді немесе көпеселік лупа көмегімен мұқият қарайды. Турбина мен қалақшалардың дискісіне сызат болмауын ерекше қадағалау керек. Сызаты бар компрессор немесе турбинаның доңғалағын жаңасына ауыстырады. Компрессор мен турбинаның риска сызығында байқалған сызат, забойларды қорғаныштап, мұқият әрлейді. Себебі олар негізгі кернеу концентраторлары болуына байланысты және жұмыс барысында доңғалақтың бұзылуына себепкер болады.

Компрессорда, кіріс және шығыс келтеқұбырларында сызаттар үштен аспайтын және ұзындығы 40 мм-ден аспайтын мөлшерді пісіреді, әсіресе ішкі беттіктерді мұқият тазалайды. Пісіру герметикалығын керосин құйып тексереді. Ағу мен тасқынға жол берілмейді.

Подшипник корпусындағы төлкелерді мынадай жағдайларда алмастырады: сызат, кетік, тозу шамадан тыс асып кеткен жағдайда. Ақауы бар төлкелерді әрбір турбокомпрессорға қосылған жөндеу комплектісіне алмастырады  немесе кетіктер бойынша технологиялық  қажеттіліктерді қанағаттандыратын  жаңа комлект дайындайды.

Компрессор немесе турбина  доңғалағының бөлек ақауларын пісіруге тыйым салынады.

 

 

 

 

 

 

3. Аппараттың конструкциялық материалын таңдау

 

Турбокомпрессор әр түрлі құраушы бөліктерден тұратындықтан, оны құрайтын бөлшектердің әрқайсысы әр түрлі материалдан жасалған.

Турбокомпрессор жоғары ыстыққа  төзімділігімен ерекшеленетін жоғары сапалы материалдардан, мысалы болаттан әзірленеді.

Турбинаның жұмысшы дөңгелегі  ыстыққа төзімді болаттан құю  әдісімен жасалған.

Соплолы венец та ыстыққа  төзімді болаттан дайындалады.

Подшипник корпусы алюминий қорытпаларынан құйылған.

Төлке қола мен болаттан престелген.

Турбокомпрессор өз турбинасының жылулық энергиясының бір бөлігін  пайдаланғандықтан ол жоғары температураға төзімді болуы қажет.

Турбинаның роторын кермикадан жасаудың артықшылықтары:

  • жоғары температурада тұрақты болуы (12000C–н жоғары);
  • анағұрлым салмағы аз (металл ротордың массасына қарағанда 10%);
  • аз инерциялы (металға қарағанда минимум екі есеге жылдамдатылады);
  • турбина корпусының қабырғаларының қалыңдығы мен олардың массаларын кішірейтуге мүмкіндік береді;
  • корпустың барлығын түрлендіру мүмкіндігі;
  • металл роторға қарағанда температураның кеңею коэффициенті аз. Сонымен қатар деформацияға аз ұшырайды. Сондықтан турбина роторының қалақшалары мен оның корпусының қабырғаларының арасындағы арақашықтық кішірейген болуы мүмкін, бұл өз кезегінде турбинаны біраз тиімді жағына өзгертеді.

Сонымен қатар керамикалық  роторларды құрастыруда біраз қиыншылықтар да кездеседі – материалдың морттығы, микроскопиялы бөлшектердің әсеріне тұрақсыздығы, өнімнің сапасын бақылаудың қиыншылығы.

Қазіргі кезде металл осьті  турбинаның керамикалық роторды  байланыстырудың түрлі әдістері зерттелуде. Екі әр түрлі материалдарды  пісіру барысында біраз қиыншылыққа  ұшыратады. Турбинаның керамикалық  роторын зерттеуден басқа, ішкі керамикалық  қабаты бар турбина корпустары да өңделуде.

 

 

 

 

 

 

2. НЕГІЗГІ АППАРАТТЫҢ ЕСЕБІ

Келесі мәліметтер бойынша 20 температурада ауаның сығуға арналған өнімділігі 600 м3/сағ болатын турбокомпрессорды есептеу. Бастапқы қысымы P₁=1 атм; Соңғы қысымы P₂=35 атм.

Саты санын есептеу. Сығылу коэффициентінің санын мына формуламен есептеуге болады:

 

ξ = = = 1                                                 (3.1)                                                     

 

 

                               ξn =                                                       (3.2)

 

35 = 3,263

Бір сатыдағы сығылу дәрежесі 3-5 аралығында болғандықтан, n=3 қабылданды. Олай болса n=3

Газ температурасы. Айдалатын газдың температурасы мына формуламен анықталады:

                                                                                           (3.3)

мұнда k – газдың адиабата көрсеткіші.

Бірінші сатыдан шығардағы  газ температурасын есептейміз:

 

Келесі сатылардан шығардағы  газ температурасы:

 

Берілген газды бастапқы қысымнан  соңғы қысымға дейін  адиабаталық сығу кезінде көпсатылы  компрессордың жұмсайтын жұмыстың теориялық мөлшері:

                     Дж/кг                      (3.4)

мұнда: – адиабата көрсеткіші; және – газдың соңғы және бастапқы қысымдары, МПа; – газ тұрақтысы, ; М – газдың молекулалық массасы; n – сығылу саты саны

ауаны адиабаталық сығу үшін жұмсалатын жұмыстың теориялық мөлшерін анықтау:

 

 

Қуат. Сағатына G кг газды сығатын көпсатылы компрессор қозғалтқышының қуаты мына формула бойынша анықталады:

                                         

                                              (3.5)

мұнда – компрессор қондырғысының жалпы ПӘК-і, поршеньдік компрессорлар үшін     аралығында

 

 

Бірінші сатыға келерде газ  температурасы 20 болады. Двигательге үшін қажет массалық мөлшері келесідей анықталады:

                                         кг/с,                                      (3.6)

мұндағы – ауаның артық коэффициенті (1,6 – 2,2);  L0 –1кг отын жану үшін қажет ауаның теориялық мөлшері (15кг);     ge – отынның меншікті шығыны кг/(кВт×ч) (0,18 – 0,22), бұл жағдайда ge = 0,27;  Ne –двигатель қуаты кВт;  – үрлеу коэффициенті (1,1–1,2), =1,1 деп аламыз.

Нәтижесінде:

                                        кг/с,

Таңдалған компрессор санын есепке ала отырып (ik), бір компрессормен қажетті ауаның берілуі мына формула бойынша анықталады:

                                   .                                                   (3.7)

    Реттелген двигательдер үшін әдетте бір компрессор орнатады, V– тәрізділерде – екі, біздің жағдайда былай болады:

                                 

 

Компрессорда қысымның жоғарылау  дәрежесі:                                                                            

Рк / Ро,                                                                         (3.8)

 Ро – компрессордағы кірістегі қысым (атмосфералық қысым, ол 0,0981 Мпа тең).   

(яғни двигатель үрлеусіз).

Бастапқы мәліметтерді біле тұра біз енді үрлеу қысымын таңдай отыра қуаттың қалай өзгеретініне көзіміз жетеді.

Рк-ны табу үшін алдыңғы формуланы өзгертеміз:

Ары қарай Далее Ркны Реге өзгертуіміз керек:

Осыдан біз үрлеу кезіндегі  қуатты таба аламыз:

 

πк мен  Мk біле отырып, турбокомпрессорлардың график бойынша сипаттамалар өрісінде πк – ауаның шығыны (1.сурет) компрессордың түпнұсқасы таңдалады. Түпнұсқа таңдау кезінде компрессордың сыртқы диаметрін анықтау маңызды болып табылады.

        Компрессордың және турбинаның доңғалағын таңдау турбокомпрессор есебі үшін қажет. Есеп барысында доңғалақтың, диффузорлардың, спиральды камералардың, ПӘК өлшемдері айқындалады және турбокомпрессордың қажет маркасы мен дайындау зауыттары таңдалады.

 

    1.  сурет.  Турбокомпрессор сипаттамаларының өрісі ( к – ауа шығыны Мк).   

 

3.2 сурет. Турбокомпрессордың әр түрлі қимасындағы жылдамдықтың (С), қысымның (Р) және температураның (Т) өзгерісі.

     

Компрессормен ауаның массалық берілісін анықтайды, оның кірісіндегі  параметрлерді табады:

                                        ,                                                      (3.9)

мұндағы  Fвх.к – компрессор доңғалағының кірісіндегі көлденең қима ауданы м2; W1 – компрессордің кірісіндегі ауа жылдамдығы ( 30 – 80 м/с.); 1– ауа тығыздығы ( 20 оСта = 1,2 кг/м3),

,

  ,   Р= 0,98×105 Па,    Т=293 К,   R =287 Дж /(кг К).

 

Компрессорге кірістегі  доңғалақ диаметрі анықталады:  

                                            .                                                           (3.10)

    Компрессор доңғалағының сыртқы диаметрі D2К D1/D2К = 0,55 – 0,7 қатынасынан анықталады да таңдалған түпнұсқа бойынша айқындалады.

 

Есептеу нәтижесінде мынадай  мәліметтер алынды:

 

Сығылу сатыларының саны – 3

Көпсатылы компрессор қозғалтқышының қуаты,

Сығуға жұмсалатын жұмыс,

Компрессордан шыққан кездегі  ауаның температурасы,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

    1. ҚАУІПСІЗДІК ЕРЕЖЕЛЕРІ

 

Қондырғыны жөндеуде әркім  қауіпсіздік техникасын білу керек. Жұмыс барысында арнайы киімді ретке  келтіру керек; киімді реттеп, түймелерін қадап, каска кию керек. Жұмыс  орнын мұқият қарап, жұмысқа кедергі  келтіретін заттардың бәрін жинастыру  керек. Жұмыс орнында басқа материалдар  мен бөлшектер болмау керек. Жинау  барысында бөлшектерді жерге  лақтыруға болмайды. Әр бөлшекті арнайы құралмен ғана алу керек.

Жөндеу машиналарын басқару, жуғыш машиналарда турбокомпрессорды жууға тек жұмысшылар, қауіпсіздік техникасын жеткілікті меңгерген мамандар ғана құқылы.

Жұмысшы жұмысының қауіпсіздігіне қауіп төндіретін қандай да бір ақаулар  байқалған жағдайда, шеберге айтып  ақауды жөндегенше жұмысқа кіріспеу керек.

Өрт болған жағдайда жұмысшылар өрт сөндіретін алғаш құралдармен  өртті сөндіруге дереу кірісулері керек. Егер өртті өз күштерімен сөндіре  алмаған жағдайда, өрт күзетін  шақыртады.

Пісіру жұмыстары біткен соң немесе технологиялық үзілістерде  пісіру қондырғыларын міндетті түрде  өшіру керек.

Жөндеу машиналары мен  басқа да механизмдер, қондырғыларды  сөндіру керек. Жұмыс орнын қалпына  келтіру керек. Жұмыс барысында  болған барлық ақаулар мен ескертулер туралы жұмыс басшысына хабарлау керек.

Турбокомпрессордың білігін  майсыз айналдыруға тыйым салынады. Жұмысшы двигателінде ауаның компрессорға кіру жолын бөгеуге болмайды, бұл  турбокомпрессордың сынуына алып келеді.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОРЫТЫНДЫ

 

Сонымен қазірде турбокомпрессорлардың  көмірсутекті отындарды алу, тасымалдау мен өңдеуде маңызы зор. Турбокомпрессор  газды алу, тасымалдау үшін, тасымалдауға сақтау кезінде де дайындауға қолданылады.

Турбокомпрессордың кемшілігі, ол өте көп мөлшерде энергия тұтынады. Мысалы газдың көп мөлшерін қотара Газпром ортадан тепкіш компрессорлары олардың отынын әкелуге жылына 3,5 млдр доллар қажет етеді екен. Турбокомпрессордың газ динамикалық жобалау қиындығы ағын бөлігінде ауыр сипаттамамен газдың қозғалысына байланысты. Әдеттегі практика – модельдермен тәжірибе жүргізу, ол арнайы зерттеу стендтерінде зерттеледі, ол өте қымбат және тәжірибені жеткілікті ойластырмаған жағдайда мүмкін болатын нәтижені алуға кепілдік бермейді. Бұрын да, қазір де турбокомпрессорды сәтті құрастыру мен пайдалану үшін оның  жұмыс ппроцесін терең ұғыну қажеттілігі керек болып қалады.

Наддувтың инерциялығымен күресу үшін турбокомпрессор құраушылары қатты жылдамдықта турбина өлшемдігін азайтады және олардың айналу жылдамдығын арттырады. Турбокмпрессорлардың өлшемдерін тұрақты кішірейтуге талпыныс наддувтың инерциялығымен ғана емес, турбокомпрессор мен ау беретін аралық суыту жүйесін біртұтас ретінде көбіне қарастыруға негізделген.

Тапсырма орындау нәтижесінде  ТРК-23 М-756 типті турбокомпрессор қолдану ұсынылды.

Қорытындылай келе, турбокомпрессорлар қазіргі уақытта өндірістің көптеген саласында кездеседі. Турбокомпрессорлардың  кез-келген түрінің өзінің артықшылықтары және өзінің қолданылу аймағы бар. Ғылыми техникалық даму бір орында тұрмағандықтан, қазірде турбокомпрессорлардың  жаңа жетілдірілген қондырғылар  түрлерін жасап шығару маңызды.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ҚОЛДАНЫЛҒАН ӘДЕБИЕТТЕР

 

  1. Ведерников М.И. Компрессорные и насосные установки. М.: Высшая   школа. 1987.
  2. Павлов К.Ф., Романков П.Г., Носков А.А. Примеры и задачи по курсу процессов и аппаратов химической технологии. М.: Химия. 1964
  3. Черкасский В.М. Насосы, вентиляторы, компрессоры. М.: Энергоатомоиздат, 1984. 416с.
  4. Касаткин А.Г. Основные процессы и аппараты химической технологии. М.: Альянс. 2004.
  5. Плановский А.Н. Процессы и аппараты химической технологии. М.: Химия. 1967.
  6. Интернет ресурстары:   http://turbo-remont.ru/turbina

                                        http://turbomaster.ru/

                                        http://www.tdiservice.ru/info/howturbowork/

                                       http://www.youtube.com/watch?v=VQh4Ti1daLw

                                    http://www.turboost.ru/info.php?p=principles