TIỂU LUẬN CƠ KHÍ ĐIỆN LỰC 1 BÁO CÁO VỀ MÁY NÉN HƯỚNG TRỤC

TRƯỜNG ĐẠI HỌC ĐIỆN LỰC KHOA CƠ KHÍ VÀ ĐỘNG LỰC  CHỦ ĐỀ 10: BÁO CÁO VỀ MÁY NÉN HƯỚNG TRỤC MƠN: CƠ KHÍ ĐIỆN LỰC Giảng viên hướng dẫn: ThS Phí Trọng Hùng Sinh viên thực hiện: Phạm Hồng Hiếu Lớp: D13CODT1 Mã sinh viên: 18810620024 Hà Nội, tháng 6/2021 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 MỤC LỤC DANH MỤC HÌNH ẢNH Chương I: Giới thiệu tổng quan đề tài Chương II: Cơ sở lý thuyết vấn đề nghiên cứu Khái niệm .4 1.1 Khái niệm .4 1.2 Ưu, nhược điểm 1.3 Phân loại Cấu tạo 2.1 Vỏ bọc (Casing) 2.2 Rotor Blade .6 2.3 Stator Blade 2.4 Bộ thu (Collector or Outlet) Nguyên lý hoạt động Vận hành Ứng dụng thực tế : 11 Chương III: Kết Luận 14 Tài liệu tham khảo 15 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình Máy nén hướng trục Hình Mơ cấu tạo máy nén trục kiểu trống kiểu đĩa Hình Cấu tạo máy nén dịng hướng trục Hình Mơ hoạt hình máy nén hướng trục Các cánh tĩnh stato Hình Một cặp roto stato Hình Máy nén khí hướng trục chất tua bin đảo ngược Hình Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nén khí hướng trục Hình Dịng chảy khí qua giai đoạn 10 Hình Thơng số máy nén khí hướng trục ứng dụng thực tiễn 11 Hình 10 Máy nén động phản lực cánh quạt Pratt & Whitney TF-30 12 Hình 11 Tua bin khí cơng nghiệp để phát điện 12 Hình 12 Động tuốc bin phản lực tạo khí nén 13 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Chương I: Giới thiệu tổng quan đề tài Ngày khơng có ngành cơng nghiệp kỹ thuật khơng dùng khí nén Khí nén có nhiều công dụng khác : tác nhân mang lượng (dùng để khuấy trộn thiết bị phản ứng), tác nhân mang tín hiệu điều chỉnh (trong kỹ thuật tự động) nguyên liệu để sản xuất sản phẩm công nghệ hóa học Muốn có khí nén phải dùng máy nén Máy nén xuất từ lâu, từ thời cổ đại, loại máy thổi khí dùng sản xuất đồng sắt, kể máy thổi khí chạy sức nước Tới thể kỉ thứ 18, máy nén piston xuất nửa đầu kỉ 19 loại quạt ly tâm, hướng trục đời với xuất truyền động nước điện Nhiệm vụ máy nén liên tục hút môi chất lạnh sinh thiết bị bay để nén lên áp suất cao tương ứng với nhiệt độ bão hịa cao mơi chất làm mát thiết bị ngưng tụ Môi chất làm mát khơng khí mơi trường hay nước Ngồi cịn tạo sức đẩy cho mơi chất tuần hồn hệ thống Thực tế cơng suất máy nén xác định suất làm lạnh hệ thống Những năm gần công nghiệp chế tạo máy nén đạt thành tựu lớn: sản xuất máy nén piston có suất hàng 1000 m3/h áp suất tới vài nghìn at; máy nén ly tâm với suất 105 m3/h, áp suất tới 100 at; máy nén trục vít có số vòng 104 vòng/ph áp suất tới 10at Khuynh hướng phát triển máy nén giảm nhẹ khối lượng; tăng hiệu suất; tăng độ vững làm việc; tự động hóa việc điều chỉnh suất đảm bảo an toàn Ứng với khuynh hướng này, máy nén đại có số vịng quay lớn nối trực tiếp với động Trục khuỷu máy thường roto động Máy trang bị phận điều chỉnh suất nhiều cấp vô cấp, đồng thời trang bị phận bảo vệ, đảm bảo dừng bơm khơng có dầu, khơng có nước làm nguội nhiệt độ nén cao Để sử dụng đạt suất cao với công suất làm việc máy nén khí hướng trục, em định chọn đề tài: “Tìm hiểu máy nén khí hướng trục” Với mục đích đó, báo cáo em tập trung vào tìm hiểu cấu tạo, ngun lí vận hành, cách sử dụng ứng dụng máy nén khí hướng trục Sau báo cáo em Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Chương II: Cơ sở lý thuyết vấn đề nghiên cứu Khái niệm 1.1 Khái niệm - Máy nén hướng trục loại máy nén động lực tiếng Nó máy nén quay, dựa cánh gió có dịng chảy dọc trục khí Trong loại máy nén này, khơng khí khí vào hướng tâm vào roto bánh công tác thải ngồi theo hướng trục Do đó, gọi máy nén hướng trục - Máy nén hướng trục máy nén tuabin nhỏ gọn phù hợp với ứng dụng có lưu lượng lớn chênh lệch áp suất tương đối nhỏ Nó có lẽ cỗ máy tăng áp quan trọng phức tạp nhiều nhà máy chế biến Việc đạt trì hiệu suất mong muốn phụ thuộc vào việc giải số vấn đề thiết kế vận hành phức tạp Chúng bao gồm lưỡi dao dễ vỡ, vấn đề sản xuất, tăng áp, ngừng máy, mối lo ngại liên quan đến tiếng ồn nhiều vấn đề khác Hình Máy nén hướng trục 1.2 Ưu, nhược điểm ❖ Ưu điểm: + Khả xử lý lưu lượng gió lớn tỷ lệ áp suất cao + Diện tích mặt trước nhỏ cho luồng khơng khí định + Dịng chảy thẳng, cho phép hiệu suất ram cao Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 ❖ Nhược điểm: + Dễ bị dị vật làm hỏng + Đắt tiền để sản xuất + Rất nặng so với máy nén ly tâm có tỷ số nén 1.3 Phân loại Về bản, máy nén khí hướng trục chia làm hai loại : - Máy nén hướng trục kiểu trống : Sẽ có trống quay trường hợp máy nén dòng trục kiểu trống Các cánh quạt quay cố định bề mặt trống quay dọc theo chu vi - Máy nén hướng trục kiểu đĩa : Máy nén dòng hướng trục kiểu đĩa sử dụng trọng lượng thấp quan trọng Về cấu tạo, máy nén hướng trục kiểu đĩa có đĩa cánh quạt gắn bề mặt đĩa Hình Mơ cấu tạo máy nén trục kiểu trống kiểu đĩa Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Cấu tạo Hình Cấu tạo máy nén dịng hướng trục 2.1 Vỏ bọc (Casing) Vỏ đóng vai trị phận bảo vệ giúp bảo vệ phận bên tuabin khỏi hư hỏng Các cánh stato cố định vỏ Nó làm gang thép 2.2 Rotor Blade Các cánh bánh công tác di chuyển Chúng xoay vịng liên tục Lưỡi dao cung cấp động cho chất khí làm tăng tốc độ chất khí 2.3 Stator Blade Các cánh tĩnh, chúng cố định Các cánh chuyển đổi vận tốc khí thành lượng áp suất 2.4 Bộ thu (Collector or Outlet) Bộ thu khu vực mà từ khí có áp suất cuối thu thập Vì vậy, góp bao gồm thành phần máy nén hướng trục quan trọng Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Hình Mơ hoạt hình máy nén hướng trục Các cánh tĩnh stato Máy nén dọc trục thường có dạng hình nón, rộng phần đầu vào Máy nén thơng thường có từ đến 15 tầng Hình Một cặp roto stato Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Nguyên lý hoạt động Máy nén dọc trục chất tua bin đảo ngược, thay khí áp suất cao chạy vào tua bin làm quay để tạo lượng, máy nén, lượng cấp từ nguồn bên để làm quay hệ thống nén khí Hình Máy nén khí hướng trục chất tua bin đảo ngược Trước hết, khí đưa vào máy nén hướng trục thông qua đầu vào Chất lỏng làm việc chảy theo phương song song với trục Khi khí chất lỏng làm việc qua cánh bánh công tác, cánh cung cấp động cho khí Động làm tăng vận tốc chất khí Sau cánh rơto, trục máy nén có loạt cánh quạt stato Sau cho khí qua cánh rơto, qua cánh stato cố định với vỏ máy nén Khi khí qua cánh stato, động khí chuyển thành lượng áp suất tĩnh Sau đó, khí đầu cuối thu thập thơng qua phần đầu máy nén Khí đầu cuối khỏi máy nén theo trục Nói cách dễ hiểu, máy nén khí dịng trục, cánh quạt làm tăng vận tốc khí cánh stato chuyển đổi lượng vận tốc thành lượng áp suất Việc thiết kế kênh rôto khuếch tán làm tăng áp lực lên chức tiêu chuẩn Điều dẫn đến gia tăng đáng kể áp suất giai đoạn tạo nên rôto stato Đây nguyên lý phản ứng tuabin Nếu tăng áp suất phần rơto lên 50% người ta nói phản lực 50% Máy nén khí hướng trục hoạt động dựa chuyển đổi động thành áp suất dãy cánh tĩnh stator dãy cánh động rotor; hai dãy cánh tầng, dãy cánh động tồn phần Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 tăng lên nhờ công dẫn vào từ rotor Tầng máy nén theo nguyên lý động học xét tầng cánh ngọc với tầng cánh tuốc bin, nhờ dịng khơng khí nhận rotor tuốc bin, làm cho động tăng lên chuyển động dần thành áp suất dòng khơng khí Có thể thấy, độ nén tầng cánh thường nhỏ so với độ nén máy bơm khí nén ly tâm Bên cạnh đó, rotor máy nén dọc trục loại tang trống, giống dạng tang trống tuốc bin loại phản lực loại trục có lắp đĩa tuốc bin máy bay Hình Sơ đồ nguyên lý hoạt động máy nén khí hướng trục Vận hành Vỏ đầu vào cung cấp luồng khơng khí từ lọc thông qua giảm vào trục máy nén, vỏ đầu vào cung cấp quyền truy cập vào ổ đỡ lực đẩy biến mang tạp chí đầu vào Các cánh dẫn hướng đầu vào đặt vỏ đầu vào trực tiếp phía trước hàng cánh máy nén cánh gạt sử dụng để điều chỉnh lượng khơng khí vào máy nén theo vịng trịn vịng vận hành kích hoạt cánh dẫn hướng để tất cánh di chuyển đồng loạt mở đóng trước tập hợp lưỡi quay tập hợp lưỡi vịng lưỡi hướng khơng khí đến cánh quay vịng lưỡi máy nén có cánh quạt tĩnh khơng hình cánh quạt hướng khơng khí đến từ vịng quay cánh máy nén cánh quay ép khơng khí nhỏ lại khơng gian khơng khí qua máy nén nhiệt nén tạo khơng khí qua thơng qua giai đoạn máy nén liên tiếp máy nén bao gồm 16 hàng lưỡi quay tháo rời riêng lẻ lưỡi khóa cố định xếp dovetail sở lưỡi rôto tạo thành từ cánh quạt Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 trục máy nén tuabin có cánh trục bắt vít với để làm trục đơn Trường dòng kết máy nén hướng trục phức tạp có cấu trúc khí nhớt ba chiều cao, tương tác lớp ranh giới xung kích mạnh hiệu ứng khe hở đầu nhọn, ảnh hưởng tiêu cực đến hiệu suất máy nén Các biến chứng tăng cường vận hành bán tải, nơi tượng liên quan đến ngừng máy xảy Do đó, cần có nỗ lực đáng kể để cải thiện hiệu tỷ suất lợi nhuận bị đình trệ / tăng vọt cho tồn phạm vi hoạt động Nói cách khác, hiệu phải cao phạm vi hoạt động ưu tiên; Ngoài ra, phạm vi hoạt động nên mở rộng hết mức cách tối ưu hóa biên độ dừng / tăng đột biến Hình Dịng chảy khí qua giai đoạn Sự gia tăng áp suất tạo giai đoạn trục bị giới hạn vận tốc tương đối rơto khí, khả quay khuếch tán giai đoạn Để đạt tỷ lệ áp suất khác nhau, máy nén hướng trục thiết kế với số tầng tốc độ quay khác Như dấu hiệu sơ bộ, giả định cấp trục máy nén hướng trục định có độ tăng nhiệt độ Do đó, nhiệt độ giai đoạn (nhiệt độ đầu vào giai đoạn) nên tăng dần qua máy nén tỷ lệ nhiệt độ tăng nhiệt độ giai đoạn nên giảm, dẫn đến giảm dần tỷ lệ áp suất giai đoạn thông qua máy nén trục Do giai đoạn phía sau phát triển tỷ lệ áp suất thấp so với giai đoạn Tỷ lệ áp suất giai đoạn cao vận tốc tương đối khí rơto cao; Velocities trở nên siêu thanh, điều đạt với chi phí hiệu khả hoạt động Các 10 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 giai đoạn máy nén hướng trục vậy, với tỷ lệ áp suất giai đoạn khoảng hai hai, sử dụng việc giảm thiểu kích thước số lượng giai đoạn máy nén quan trọng Chúng sử dụng ứng dụng đặc biệt, cấu hình khí động học tối ưu hóa phù hợp với vận tốc chuyển hướng cụ thể Trong máy nén hướng trục, cánh rôto stato tạo biến thiên áp suất giống cánh quạt quay Tuy nhiên, không giống cánh quạt, cánh máy nén hướng trục gần nhau, điều làm thay đổi đáng kể dòng chảy xung quanh cánh Các cánh máy nén hướng trục liên tục qua cánh cánh ngược dòng tạo biến thể dịng chảy khơng ổn định Ứng dụng thực tế : Máy nén hướng trục khơng thể thiếu việc thiết kế tuabin khí lớn động phản lực, động tàu tốc độ cao nhà máy điện quy mô nhỏ Chúng sử dụng ứng dụng công nghiệp nhà máy tách khí khối lượng lớn, khơng khí lị cao, khơng khí cracking xúc tác chất lỏng q trình dehydro hóa propan Do hiệu suất cao, độ tin cậy cao hoạt động linh hoạt bay, chúng sử dụng động tên lửa hàng không vũ trụ, làm máy bơm nhiên liệu ứng dụng khối lượng lớn quan trọng khác Hình Thơng số máy nén khí hướng trục ứng dụng thực tiễn 11 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Hình 10 Máy nén động phản lực cánh quạt Pratt & Whitney TF-30 Hình 11.Tua bin khí cơng nghiệp để phát điện 12 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Hình 12.Động tuốc bin phản lực tạo khí nén 13 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Chương III: Kết Luận Trên báo cáo “Tìm hiểu máy nén khí hướng trục” em Qua báo cáo này, có nhìn tổng quan máy nén khí hướng trục Bài báo cáo làm rõ vấn đề : Khái niệm, cấu tạo, phân loại, nguyên lý vận hành ứng dụng đời sống Do hiệu suất cao máy nén hướng trục, chúng sử dụng rộng rãi cho ứng dụng khác toàn giới Vì vậy, máy nén động lực sử dụng ngành công nghiệp khác theo nguyên lý làm việc chúng Với mức độ ứng dụng cao, máy nén nói chung máy nén hướng trục nói riêng trở thành thành phần khơng thể thiếu máy móc đại Từ góp phần quan trọng đưa đất nước phát triển trình Cơng nghiệp hóa Hiện đại hóa Khơng có ý nghĩa mặt lý thuyết, báo cáo giúp em làm quen với việc nghiên cứu khoa học từ lúc ngồi ghế nhà trường sở để giúp em nghiên cứu báo cáo môn chuyên ngành Cơ khí Em tìm hiểu tiếp thu thêm kiến thức quan trọng máy nén nói chung loại máy nén cần thiết nhà máy, phục vụ cho ngành công nghiệp công nghệ tiến tiến đại Từ đó, góp phần đưa đất nước phát triển vững mạnh tiên tiến - Hết - 14 Phạm Hồng Hiếu - 18810620024 Tài liệu tham khảo https://www.piprocessinstrumentation.com/home/article/15563395/axialcompressor-considerations https://en.wikipedia.org/wiki/Axial_compressor https://www.youtube.com/watch?v=KmG97bt41IU https://www.hkdivedi.com/2019/10/axial-flow-compressor-constructionand.html https://mechanicalboost.com/axial-compressor-working-parts-andapplications/#Working_Principle_of_axial_flow_compressor 15 ... dịng chảy dọc trục khí Trong loại máy nén này, khơng khí khí vào hướng tâm vào roto bánh cơng tác thải ngồi theo hướng trục Do đó, gọi máy nén hướng trục - Máy nén hướng trục máy nén tuabin nhỏ... Thơng số máy nén khí hướng trục ứng dụng thực tiễn 11 Phạm Hồng Hiếu - 18 810 620024 Hình 10 Máy nén động phản lực cánh quạt Pratt & Whitney TF-30 Hình 11 .Tua bin khí cơng nghiệp để phát điện 12 Phạm... Hồng Hiếu - 18 810 620024 Hình 12 .Động tuốc bin phản lực tạo khí nén 13 Phạm Hồng Hiếu - 18 810 620024 Chương III: Kết Luận Trên báo cáo “Tìm hiểu máy nén khí hướng trục? ?? em Qua báo cáo này, có nhìn