2.2 Табиғи газды айдағыштардың құрылымдары
ОТГА-дың кірерліктік және шығарлықтык құрылғылары.
Кірерліктік құрылғының міндеті – газ ағымын жұмысшы доңғалаққа бағыттау ең аз гидравликалық шығынсыз және максималдық шамамен жылдамдықтық бағыты бойынша.Әдетте белгілі,ОТГА-дың кірерліктік өту бөлігінде болатын энергия шығынының қосындысы 10-12% дейін болады және оданда артығырақ келеді,яғни жұмысшы доңғалақтағы шығыннан едәуір болады.Ағынның шамасының және жылдамдық бағытының бірқалыпты болмауы жұмысшы доңғалақтың сатысындағы арынды және ПӘК-ті төмендетеді газдың көптеу шығындығымен,ал аздау газ шығындығымен жұмыс жасағанда айдағыштың тұрақсыз режімдік шегіне жақындайды.Минималдық гидравликалық шығында және максималдық бірқалыпты қамтамасыз етуші осьтік кірерліктегі кілтеққұбыр болады (2.6 а-сурет).Ол көлденең қимасы дөңгелекті конфузор.Осьтік кірерлік құрылғы негізінде өте үлкен көлемдік шығында қолданылады (айдағыш НМЗ тип 280).Жалпы табиғи газдың барлық айдағыштары газды жанынан кіргізуші және шығарушы кілтеқұбырларға ие осьтестік орналасқан (2.6,б-сурет).Бұның өзі құбырлардың таңғыштарының айдағыштың корпустарына әсер етуші күштерін азайтады.
Жанынан кіргізуші кілтеқұбыр жұмысшы доңғалақтың алдынан сорушы камераның болуын талап етеді.Жанынан газ бергенде және консольды жұмысшы доңғалақтыда бірсатылы айдағыштағы энергия шығыны ξсор =0,5...1% тең,ал екі сатылыда (2.6,в-сурет) ξсор =2...3% тең,мұнда ξсор=1-ηсор;ηсор-сорушы камерадағы шығындық ПӘК.Екі сатылы айдағыштарда ағынның біркелкісін жоғарылату үшін,жұмысшы доңғалақтың кіреберісінде арнаулы бағыттау аппараты орналастырылады.Жұмысшы доңғалақтың кіреберісінің алдында тікелей конфузор орналастырылады,бұл кезде ағын көрнекті жылдамдық алады.Газдың жанамалы берілуінде және жұмысшы доңғалақтың консольдық орналасуында (2.6,б-сурет) ағынның айналмауын болдырмау үшін берілетін ось бойынша таратушы қабырға қондырылады.
2.6-сурет.Айдағыштардың кірерліктік кілте құбырларының құрылымдық схемасы;
а-газды осьтік бойынша беруде; б-газды қапталдан беруде және жұмысшы доңғалақтың консольдік орналасуында; 1-жұмысшы доңғалақ; 2-газ беруші оське қарсы таратушы қабырға (қыр); 3-кіргізуші бағыттаушы аппарат.
Жұмысшы доңғалақтың шыға берісінде газдың қозғалу бағыты бойынша диффузор орнатылған (2.1-сурет).Диффузор – шығарушы құрылғының айрықша маңызды бөлігі,қайсы кезде жұмысшы доңғалақтан кейін газдың кинетикалық энергиясы потенциалдық энергияға айналады және доңғалақтың айналу бағытында ағынның айналымдық мүмкіндігін азайтады.Газайдағыштарда қалақшылықсыз (ҚШД) және қалақшалы диффузорлар (ҚД) қолданылады (2.7-сурет).ҚШД-дың басты артықшылықтары – құрылымының қарапайымдылығы және әртүрлі ауқымдағы режімде жұмысының тұрақтылығы. Басқа артықшылығы – жұмысшы доңғалаққа ағынның минималдық динамикалық әсерлері,жасалғандығы аз еңбек сыйымдылықтық,тозылық желінуге сезімсіздігі.
2.7-сурет. ОТГА-дың шығарлықтық құрылғысы: а)– қалақшалықсыз диффузор (ҚШД); б) - қалақшалы диффузор (ҚД) қайтымды бағыттаушы аппаратпен.Қалақшылы диффузорлардың (2.7,б-сурет) көпшілік бөлігі бір қабатты торлы түрде жасалынады.
ҚД-ларды жасағанда көбінесе құрастырылған немесе пісірілген құрылымдылығы қолданылады.Табиғи газайдағыштардың жұмысшы доңғалақтарының жасалуының ерекшеліктері.
ОТГА-дағы жұмысшы доңғалақ – артықша маңызды элемент,ондағы газ ағымына жетектеуші энергия беріледі.Жұмысшы доңғалақтың газодинамикалық параметрлері – Мах саны «М» салыстырмалы қозғалыстағы,шығын коэффициенті φ және жұмысшы доңғалақтың кіреберісіндегі шабуыл бұрышы.Доңғалақты анықтаушы геометриялық параметр – доңғалақтың шығаберістегі бұрышы β2 .Осы бұрыштар бойынша жұмысшы доңғалақтар насостық типті (β2=15...30°),компрессорлы типті (β2=35...55º) және радиальдық доңғалақтар (β2=90º) болып жіктеледі.Бұл типтілік доңғалақтар реактивтік сатысы,газодинамикалық сипаттамалары,ағынның параметрлері бойынша бөлінеді,максималдық ПӘК-ті қамтамасыздандыратын. Табиғи газды айдағыштарда кобірек қолданылатын доңғалақтар шығарлықтағы бұрыш β2 30°-тан 55º-қа дейінгі ауқымдарда (компрессорлы доңғалақтар).Көбірек тараған төмендегідей типтілі жұмысшылы доңғалақтар:
- негізгі дискінің өзінен жонғыланған жұмысшылы доңғалақтар;жабдықтаушы дискі тойтарманың көмегімен бекітіледі;
- негізгі дискінің өзінен жонғыланған жұмысшылы доңғалақтар;жабдықтаушы дискі пісірудің көмегімен бекітіледі;
- жұмысшылық доңғалақтар негізгіге пісіріліп қосылған,сондай-ақ жабдықтаушы дискіге қатты дәнекерлердің көмегімен дәнекерленеді.
Бірінші типті құрылымның артықшылығы – тойтармалық қосылудың жоғарлау толастаушылық қабіліттілігі,пісірілушімен және дәнекерлеушілікпен салыстырғанда.
Кемшілігі – доңғалақтың көбірке қалыңдығының керектігі,екінші және үшінші типтермен салыстырғанда,бұның гидравликалық шығындардың өсуіне әсер етеді.Бірінші және екінші типтік құрылымдардың кемшіліктері – металдың көп шығындығы және керекті еңбек сыйымдылығы. Екінші және үшінші типтік құрылымдардың артықшылығы – жұқалы және қазіргі жетілдірген аэродинамикалық доңғалақтарды қолдану мүмкіншілігін береді.Жұмысшы доңғалақтың кернеулік күші өте күрделі.Ортадан тепкіш күштің әсерінен болатын жұмысшы доңғалаққа әсер етуші тұрақтылы кернеулер және оның өзі жабдықтаушы дискіде болады.
Айдағыштың жұмысшы доңғалағына қолданылатын негізгі материалдар төмен және орта қоспаланған болаттар құрамында молибден,хром,никель,ванади бар шынықтырылған күйіндегі.Табиғи газдың айдағышының жұмысшы доңғалағының қызмет мерзімі желініп тозуның шартына сәйкес бірнеше желініп он мыңдаған сағат болады.
ОТА-дың қайтымды бағыттаушы аппараттары және жиындаушы камералары
Қайтымды бағыттаушы аппараттар (ҚБА) (2.1-сурет) тек қана екі және көпсатылы айдағыштарда қолданылады.ҚБА-қызметі – алдыңғы сатының шеттік бөлігінен үйірілген ағымды айдағыштың жұмысшы доңғалағының келесі сатысына беру минималдық шығынмен және максималды біркелкі. Бұдан басқа ҚБА-ны жылдамдық арынды қысымға өзгерту үшін қолдануға болады,бірақ бұл қосымшалық шығындармен байланысты.Қалақшалы диффузордан (ҚД) және қалақшасыз диффузордан (ҚДС) (2.7-сурет) кейін қалақшалы типті ҚБА қолданылады,диффузорлы арналы– арналы типті.Тұрақтылы қалыңдықтағы,сондай-ақ денелік аэродинамикалық жетілген профильдік қалақшалар қолданылады (2.8-сурет)
ҚБА-тың кірер бөлігі сақиналы бұрылмалы иінді келеді.ҚБА-ның арналары конфузорлық немесе диффузорлық етіліп жасалады.Ағынның 180º-қа тангенциалды бағытта иіріліп бұрылуы гидравликалық шығындарды ала жүреді.Сондықтан бұрылмалы иінде ағынның максималды радиус иірілуі қажет.Құрылымдығы бойынша ҚБА пісірілген,құймалы немесе құрастырылған болып жасалынады.Олар құрылымдығы бойынша ҚБ-мен бір диафрагма жасауы мүмкін.Кей кезде қайтымды бағыттаушы аппаратты екінші (үшінші) сатылардың бағыттаушы аппараттары дейді.
2.8сурет.Қайтымды бағыттаушы аппаратты тұрақтылы қалыңдықтық доңғалақтың (а)
және денеліктік доңғалақтың (б) құрылымдылық схемалары
Бірсатылы айдағыштарда және олардың соңғы сатыларында диффузордан кейін жиындаушы камера (2.1-сурет) орналасқан,ұлу түрінде (көлденең қимасының ауданы өзгермелі) немесе тұрақтылы қималы сақиналы камералы.Жинақтаушы камераны айдағыштың арынды келте құбырымен шығарушы диффузордың көмегімен қосады.Жинақтаушы камерадағы және шығарушы диффузордың энергия шығынының қосындысы ҚСД-да 5...7% құрайды.
Табиғи газды айдағыштардың корпустарының (тұрқыларының),мойынтіректерінің және тығыздаушыларының құрылымдарының ерекшеліктері
Бір сатылы газ айдағыштарының көптеген түлерінің құрылымдарының ерекшеліктеріне тән – бөшкетәрізділік корпус горизонталды ажырамайтын тұйықты шетжақтылы қақпақты және консолды орналасқан жұмысшы доңғалақтың роторы.Екі сатылы айдағыштарда бөшкетәрізділік бір немесе екі тік ажыратылатын корпустан,бірақ аралық тіректі ротордан тұрады.
Корпус үшін құйылмалы,пісірлі – құйылмалы және пісірлі – соғылған конструкциялар қолданылады.Айдағыштардың таянышты мойынтіректері – пайдаланғанда жиі зақымдалушы түзілімдері.Бұларды әруақытта екіжақтылы жасайды,себебі олар осьтік күшті қабылдайды,ілгері және кері қозғалыста.Кей кезде сегменттік мойынтіректер қолданылады (жекеленген таянышты қалыптылы).Айдағыштардың таяныштық мойынтіркетерінің ерекшелігі – іске қосқанға олардың жүктемділігі,себебі ГАА-тар айдағыштардың корпусының ішіндегі газдың толық қысымында іске қосылады.Бұл кезде қалыптар жартылай құрғақтық үйкеліс жағдайында жұмыс жасайды,ол май сынасының пайда болуын қиындатады.Таянышты мойынтіректілерде майдың есептемелі қысымы 2...2,5 МПа.Кей кезде айдағыштың таяныш мойынтірегіне ГТҚ-ның күштілі турбинасынан аралық қосындырушы білік арқылы осьтік күш беріледі.ОТА-тың тіректілі мойынтірегі ретінде баббитомен құйылған сырғанаушы мойынтірек қолданылады.
ГАА-тың тығыздаушы құрылғылары соңғылы немесе сыртқылы және аралық немесе ішкілі болып бөлінеді.Соңғылы тығыздаушылыр қарастырған конструкциялардан газды басқа шекті жаққа жіберуден қорғайды.Аралық тығыздаушылар өткізуші бөліктің арасынан ортаның өтуін төмендетеді немесе толық өтуінен қорғайды.Тығыздаушылар құрылымдық схема бойынша шытырмандық (түйіспейтіндік) гидравликалық және түйіспелік болып бөлінеді.Түйіспейтінділіктің ішінде ең маңыздысы шытырмандық (лабиринттік) тығыздаушы жұмысшы доңғалағының жабдықтаушы дискісінің төлкесінде қолданатын.
Лабиринттік тығыздаушы үшін тот баспайтын болат,латунь,қола,пластмассалар қолданылады.Гидравликалық тығыздаушылар төлкелі типті жасалынады,сонымен бірге негізгі тығыздаушы төлке болып тіректі мойынтіректің ішкі беті атқарады,ол цилиндрлі кеулей жонылған және білікпен диаметрлік саңылауы аз келген.Арнаулы насоспен берілетін майдың қысымы арнаулы реттеуші ағынды «май-газ» атты газдың қысымынан әлдеқайда көп болады.Жалпы түйіспелі тығыздаушыны шетжақтаулық деп атайды;онда шетжақтаулы тығыздаушылар қолданылады.Бұнда негізінде үйкелістік коэффициенттері төменгі материалдар қолданылпды біртоғалы шеңберлік жылдамдықта.
Негізгі әдебиет: 2[21-22]; 3[225-230 бет; 20-35,40-47 бет]
Бақылау сұрақтары:
1. Айдағыштың кірерліктік құрылғысы дегеніміз не?
2. Айдағыштың шығарлықтық құрылғысы дегеніміз не?
3. Айдағыштың жұмысшы доңғалағының түрлері?
4. Айдағыштың қайтымды бағыттаушы аппаратының атқаратын қызметі және түрлері.
5. ГАА-тың тығыздаушы құрылғыларының атқаратын қызметтері және түрлері.
6. Әртүрлі жұмысшы доңғалақтардың қандай артықшылықтары мен кемшіліктері бар?
7. ГА-тың диффузорының және жинақтаушы камераларының тағайындалуы.
№8 Дәріс тақырыбы