Что такое думис в компрессоре

Принцип действия думмиса и определение диаметра разгрузочного поршня

Выше было установлена, что суммарная осевая сила, действующая на ротор, турбины, складывается из силы , действующей на рабочие лопатки, и силы , определяемой давлением пара на торцевые поверхности ротора. Принцип действия разгрузочного поршня (думмиса) заключается в следующем. Необходимо так сконструировать ротор турбины, чтобы сила была направлена в противоположную сторону силе и полностью или частично уравновешивала ее. С принципом действия думмиса познакомимся на конкретном примере. На рис.103 показана принципиальная схема активно-реактивной турбины с думмисом. Думмис представляет собой участок барабана ротора 1 (диаметр думмиса D_п может быть больше, как на схеме рис.103, меньше или равен диаметру барабана D_б), на котором размещены лабиринтовые 2 уплотнения. Полость за думмисом специальными трубами 3 соединена с полостью за последней ступенью турбины и потому в ней поддерживается давление Р_z.

Сила , рассчитываемая обычным образом, направлена слева направо. Теперь подсчитаем силу . Заметим, что первая ступень турбины активная, поэтому давление по обе стороны диска равна Р₁ и силы давлений на кольцевую поверхность площадью уравновешивают друг друга. Наличие уплотнений думмиса обеспечивает равенство давлений по обеим сторонам ротора, поэтому силы давлений на кольцевую поверхность площадью также уравновешивают друг друга.

Остается кольцевая поверхность, площадью ; слева на эту поверхность действует давление Р_z, а справа – Р₁. Таким образом, сила направлена справа налево, а величина этой силы составляет:

(4.6.8)

Степень разгрузки осевой силы зависит от диаметра думмиса. Для полной разгрузки необходимо условие:

(4.6.9)

Подставляя значение в (4.6.9), получим:

(4.6.10)

Откуда найдем диаметр думмиса D_п, необходимый для полной разгрузки осевой силы: (4.6.11)

В практике не всегда стремятся полностью разгрузить осевую силу и потому диаметр разгрузочного поршня может быть меньше, чем величина D_п, определяемая формулой (4.6.11). Полная разгрузка осевой силы не всегда выгодна по следующим причинам. Во-первых, при этом растет диаметр поршня D_п, а, следовательно, и габариты всей турбины. Во-вторых, при увеличении диаметра поршня D_п растут протечки пара через уплотнения думмиса и уменьшается количество пара, совершающего полезную работу.

С целью частично использовать энергию пара, просочившегося через уплотнения думмиса, иногда этот пар направляют не за последнюю ступень, а в несколько последних ступеней. При этом, естественно, эффективность разгрузки осевой силы снижается, т.к. возрастает давление за думмисом.

Таким образом, имея схему проточной части турбины и распределение давлений по ступеням, можно решить две задачи:

— по заданному диаметру поршня D_п определить суммарную осевую силу, действующую на ротор турбины;

— задавшись допустимым значением осевой силы Р_а, определить необходимый диаметр разгрузочного поршня.

Источник

Все о транспорте газа

К числу основных элементов центробежных компрессорных машин, как и любых лопаточных проточных машин, относятся ротор, корпус, уплотнения, опоры.

Ротор включает вал, на котором закреплены рабочие колеса, разгрузочный барабан, полумуфту, втулки уплотнений и другие детали.

Рабочие колеса

Тип конструкции рабочего колеса центробежного компрессора определяется напряжениями, которые зависят от скорости вращения колеса.

Большинство колес (рисунок 1) состоит из основного 3 и покрывного диска 1, а также лопаток 2. Лопатки могут выполняться загнутыми назад по направлению вращения колеса или радиальными.

Колеса выполняют цельноковаными при окружных скоростях 200…300 м/с. При меньших скоростях применяют комбинированные колеса, у которых основной диск – цельнокованый, а покрывающий – штампованный с усиленной ступицей. В некоторых случаях колеса имеют два составных диска. Такие колеса используются при скоростях менее 150 м/с.

На рисунке 2 приведены различные типы конструкций лопа­ток. Для колес со значительной шириной применяют U-образные заклепки, а для колес с малой шириной — Z-образные. Вы­бор того или другого типа заклепок обусловлен технологично­стью изготовления.

а и б — соединения штампованных лопа­ток с дисками; в — рабочая лопатка с фрезерованными заклепками; г — соедине­ние дисков заклепками, проходящими че­рез отверстия в лопатке; д — сварное ра­бочее колесо; 1 — диск рабочего колеса; 2 — заклепка; 3 — втулка

Для высокооборотных колес в целях снижения гидравличе­ского сопротивления применяют лопатки с заклепками, выфрезерованными на их торцах. При сборке заклепки можно раскле­пать. Получили распространение также колеса с лопатками, соединенными с дисками сваркой. В этих случаях можно использовать лопатки сложных профилей. Следует отметить, что у сварных колес лопатки занимают большую часть длины кана­ла между дисками, чем у клепаных.

При высоких скоростях (более 300 м/с) применяют колеса без покрывающих дисков.

Посадку рабочих колес на вал производят с натягом. При максимальной частоте вращения в условиях упругих деформа­ций ступицы основного диска необходимо обеспечивать гаран­тированный натяг.

От проворачивания колесо фиксируется штифтом или шпон­кой Штифт предохраняется от выпадания при вращении пробкой, которая вворачивается в ступицу основного диска. Обычно каждое колесо фиксируют четырьмя штифтами.

Лопатки рабочего колеса имеют сложную форму. Для создания оптимальных условий протекания газа они имеют на входе в колесо каплевидный профиль или закругление, а на выходе — клинообразный. Число лопаток обычно составляет 18—30, они уменьшают проходное сечение рабочего колеса.

Для изготовления колес используются хромо-никелевые, хромо-никельмолибденовые и другие легированные стали, сплавы титана.

Вал имеет размер, определяемый прочностью и критической частотой вращения Коэффициент запаса прочности материала должен быть не менее двух.

Вал компрессоры выполняют со ступенчатым изменением диаметра. Максимальные значения диаметров вала под рабочими колесами определяются расчетом критической частоты вращения. Рабочие частоты вращения должны отличаться от критических не менее чем на 20%. Если рабочая частота вращения лежит ниже первой критической, вал называется жестким, если п_ном лежит между первой и второй критической частотой – гибким.

Как правило, вал изготавливают из высококачественных поковок легированной стали.

Разгрузочный поршень (барабан).

При одностороннем расположении линии всасывания из-за разности давлений на рабочее колесо компрессора со стороны всасывания и нагнетания возникает осевое усилие, действующее на ротор в направлении, противо­положном движению потока газа при всасывании. Это усилие может вызвать смещение ротора, что приведет к задеванию его торцовых поверхностей о корпус.

Для уменьшения осевого усилия на валу ротора за рабочим колесом 2 с напорной стороны устанавливают разгрузочный поршень (рис. 5). Обозначим давление в колесе со стороны всасывания через р₁, а со стороны нагнетания — через р₂. Осевое усилие, действующее на колесо, обозначим через R_i Считаем, что p₁ Прежде чем задать вопрос прочитайте: FAQ

Источник

Что такое думис в компрессоре

Главное меню

Судовые двигатели

В многоступенчатых паровых турбинах, помимо тангенциаль­ных усилий, действующих на лопатки и создающих полезный вра­щающий момент, на ротор передаются усилия, параллельные оси нала, которые чаще всего стремятся сдвинуть ротор по направле­нию потока пара. Вследствие больших поверхностей дисков даже незначительные разности давлений приводят к большим осевым усилиям, увеличивающим нагрузку на упорный подшипник. Чтобы уменьшить усилия, передаваемые на упорный подшипник, стре­мятся уравновесить усилия, действующие в осевом направлении на ротор турбины. Это может быть достигнуто за счет разгрузочных отверстий в дисках и увеличения диаметра переднего концевого уплотнения турбины. Разгрузочные отверстия уменьшают раз­ность давлений, а увеличенный диаметр уплотнений создает урав­новешивающее усилие направленное навстречу потоку пара и уменьшающее нагрузку на упорный подшипник (рис. 33).

Лабиринтные уплотнения думмиса бывают осевого, радиаль­ного и радиально-осевого типа; соответственно думмисы называ­ются осевыми, радиальными и радиально-осевыми. В настоящее время применяют главным образом радиальные думмисы, у кото­рых допускаются меньшие зазоры в уплотнениях, так как продоль­ные расширения ротора и корпуса не оказывают влияния на ра­диальные зазоры.

Реактивные турбины большой мощности с целью уменьшения длины лопаток последних ступеней часто выполняют двухпроточными. В этих турбинах осевые силы уравновешиваются противопо­ложным ходом пара в протоках и необходимость в установке думмиса отпадает.

Источник

Что такое думмис в компрессоре

Что такое думмис в компрессоре

Главное меню

Судовые двигатели

В многоступенчатых паровых турбинах, помимо тангенциаль­ных усилий, действующих на лопатки и создающих полезный вра­щающий момент, на ротор передаются усилия, параллельные оси нала, которые чаще всего стремятся сдвинуть ротор по направле­нию потока пара. Вследствие больших поверхностей дисков даже незначительные разности давлений приводят к большим осевым усилиям, увеличивающим нагрузку на упорный подшипник. Чтобы уменьшить усилия, передаваемые на упорный подшипник, стре­мятся уравновесить усилия, действующие в осевом направлении на ротор турбины. Это может быть достигнуто за счет разгрузочных отверстий в дисках и увеличения диаметра переднего концевого уплотнения турбины. Разгрузочные отверстия уменьшают раз­ность давлений, а увеличенный диаметр уплотнений создает урав­новешивающее усилие направленное навстречу потоку пара и уменьшающее нагрузку на упорный подшипник (рис. 33).

Лабиринтные уплотнения думмиса бывают осевого, радиаль­ного и радиально-осевого типа; соответственно думмисы называ­ются осевыми, радиальными и радиально-осевыми. В настоящее время применяют главным образом радиальные думмисы, у кото­рых допускаются меньшие зазоры в уплотнениях, так как продоль­ные расширения ротора и корпуса не оказывают влияния на ра­диальные зазоры.

Реактивные турбины большой мощности с целью уменьшения длины лопаток последних ступеней часто выполняют двухпроточными. В этих турбинах осевые силы уравновешиваются противопо­ложным ходом пара в протоках и необходимость в установке думмиса отпадает.

Думмис

Думмис (англ. Balance pistons, Dummy piston ) — часть паровой/газовой турбины, служащая для уравновешивания осевой составляющей давления пара/газа, а в тихоходных судовых турбинах — разности давления пара/газа в турбине и упора гребного винта. Осевое усилие при применении думмиса можно уменьшить до нуля. Отсутствие осевого усилия на роторе турбин упрощает, удешевляет конструкцию упорного подшипника и увеличивает надежность всего оборудования. Конструктивно изготавливают в проточной части камеру где созданная или подведенная среда под давлением действует на диск ротора в сторону приводящую к выравниванию осевого усилия (например к гребному винту). Пар или газ давит на ротор с рассчитанным значением и осевое усилие выравнивается.

Смотреть что такое «Думмис» в других словарях:

ДУММИС — (Balance pistons, Dummy piston) часть реактивной паровой турбины, служащая для уравновешивания осевой составляющей давления пара, а в тихоходных турбинах разности давления пара в турбине и упора гребного винта. Самойлов К. И. Морской словарь. М.… … Морской словарь

думмис — сущ., кол во синонимов: 1 • поршень (8) Словарь синонимов ASIS. В.Н. Тришин. 2013 … Словарь синонимов

Думмис — ДУММИСЪ, часть паров. турбины, давленіе пара на к рую уравновѣшиваетъ упор. давленіе гребн. винта. (См. Двигатели судовые) … Военная энциклопедия

поршень — клапан; плунжер, поршенек, скалка, ныряло, сваб, думмис Словарь русских синонимов. поршень сущ., кол во синонимов: 8 • думмис (1) • … Словарь синонимов

Принцип действия думмиса и определение диаметра разгрузочного поршня

Выше было установлена, что суммарная осевая сила, действующая на ротор, турбины, складывается из силы , действующей на рабочие лопатки, и силы , определяемой давлением пара на торцевые поверхности ротора. Принцип действия разгрузочного поршня (думмиса) заключается в следующем. Необходимо так сконструировать ротор турбины, чтобы сила была направлена в противоположную сторону силе и полностью или частично уравновешивала ее. С принципом действия думмиса познакомимся на конкретном примере. На рис.103 показана принципиальная схема активно-реактивной турбины с думмисом. Думмис представляет собой участок барабана ротора 1 (диаметр думмиса D_п может быть больше, как на схеме рис.103, меньше или равен диаметру барабана D_б), на котором размещены лабиринтовые 2 уплотнения. Полость за думмисом специальными трубами 3 соединена с полостью за последней ступенью турбины и потому в ней поддерживается давление Р_z.

Сила , рассчитываемая обычным образом, направлена слева направо. Теперь подсчитаем силу . Заметим, что первая ступень турбины активная, поэтому давление по обе стороны диска равна Р₁ и силы давлений на кольцевую поверхность площадью уравновешивают друг друга. Наличие уплотнений думмиса обеспечивает равенство давлений по обеим сторонам ротора, поэтому силы давлений на кольцевую поверхность площадью также уравновешивают друг друга.

Остается кольцевая поверхность, площадью ; слева на эту поверхность действует давление Р_z, а справа – Р₁. Таким образом, сила направлена справа налево, а величина этой силы составляет:

(4.6.8)

Степень разгрузки осевой силы зависит от диаметра думмиса. Для полной разгрузки необходимо условие:

(4.6.9)

Подставляя значение в (4.6.9), получим:

(4.6.10)

Откуда найдем диаметр думмиса D_п, необходимый для полной разгрузки осевой силы: (4.6.11)

В практике не всегда стремятся полностью разгрузить осевую силу и потому диаметр разгрузочного поршня может быть меньше, чем величина D_п, определяемая формулой (4.6.11). Полная разгрузка осевой силы не всегда выгодна по следующим причинам. Во-первых, при этом растет диаметр поршня D_п, а, следовательно, и габариты всей турбины. Во-вторых, при увеличении диаметра поршня D_п растут протечки пара через уплотнения думмиса и уменьшается количество пара, совершающего полезную работу.

С целью частично использовать энергию пара, просочившегося через уплотнения думмиса, иногда этот пар направляют не за последнюю ступень, а в несколько последних ступеней. При этом, естественно, эффективность разгрузки осевой силы снижается, т.к. возрастает давление за думмисом.

Таким образом, имея схему проточной части турбины и распределение давлений по ступеням, можно решить две задачи:

— по заданному диаметру поршня D_п определить суммарную осевую силу, действующую на ротор турбины;

— задавшись допустимым значением осевой силы Р_а, определить необходимый диаметр разгрузочного поршня.

Центробежный компрессор с устройством разгрузки от осевых сил

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть использована в центробежных компрессорах, для которых позволяет снизить объемные потери компрессора и повысить надежность его работы. Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности работы и уменьшение объемных потерь центробежного компрессора. Указанный технический результат достигается тем, что в центробежном компрессоре содержащем корпус со всасывающей и нагнетательной полостями, установленные в нем на валу рабочие колеса и думмис, образующий с корпусом задуммисную полость, соединенную со всасывающей полостью трубопроводом, причем в трубопроводе установлен запорный вентиль, а трубопровод снабжен байпасным участком, в котором установлен дроссель.

Полезная модель относится к области компрессоростроения и может быть использована в центробежных компрессорах, для которых позволяет снизить объемные потери компрессора и повысить надежность его работы.

Известен центробежный компрессор содержащий корпус со всасывающей и нагнетательной полостями, установленные в нем на валу рабочие колеса и думмис, образующий с корпусом задумиссную полость, соединенную со всасывающей полостью трубопроводом (А.С. СССР 1455047, МКИ4: F04D 17/08, опубл. БИ 4 за 1989 г.) — прототип.

Недостатком известного решения является невысокая надежность конструкции, так как трубопровод, соединяющий задумиссную полость и всасывающую полость не регулирует переток рабочего тела.

Техническим результатом, на достижение которого направлено заявляемое решение является повышение надежности работы и уменьшение объемных потерь центробежного компрессора.

Указанный технический результат достигается тем, что в центробежном компрессоре содержащем корпус со всасывающей и нагнетательной полостями, установленные в нем на валу рабочие колеса и думмис, образующий с корпусом задуммисную полость, соединенную со всасывающей полостью трубопроводом, причем в трубопроводе установлен запорный вентиль, а трубопровод снабжен байпасным участком, в котором установлен дроссель.

Заявляемое решение конкретизировано на фиг.1 и 2, где на фиг.1 изображен продольный разрез центробежного компрессора, на фиг.2 — показано сечение трубопровода I с запорным вентилем и байпасным участком с дросселем.

Центробежный компрессор с устройством рагрузки ротора от осевых сил содержит корпус 1 со всасывающей 2 и нагнетательной 3 полостями, установленные в корпусе на валу 4 рабочие колеса 5 и думмис 6, образующий с корпусом 1 задумиссную полость 7, соединенную со всасывающей полостью 2 трубопроводом 8, в котором установлен запорный вентиль 9. Трубопровод 8 снабжен байпасным участком 10 с установленным в нем дросселем 11.

Центробежный компрессор работает следующим образом. Проходящий через всасывающую полость 2 газ, сжимается рабочими колесами 5 и поступает в нагнетательную полость 3. При этом на номинальном режиме работы по производительности на рабочие колеса 5, из-за разницы давлений на их дисках, действует осевая сила, направленная в сторону всасывающей полости 2. Указанная величина осевой силы, частично компенсируется за счет осевой силы действующей на думмис 6, в сторону противоположную всасывающей полости 2. Величина осевой силы, действующей на думмис 6, прямо пропорциональна величине перепада давлений на нем. Эта величина перепада давлений в свою очередь зависит от величины перетока части основного потока газа из нагнетательной полости 3 через лабиринтное уплотнение думмиса 6 в задуммисную полость 7, а из нее по трубопроводу 8 во всасывающую полость 2. При переходе на режимы работы с большей производительностью в правой части поля размерных характеристик центробежного компрессора, величина осевой силы действующей на рабочие колеса 5 начинает снижаться, а величина осевой силы, которая действует на думмис 6 остается при этом неизменной. Суммарная же осевая сила при этом вначале уменьшается до нуля, а затем меняет направление действия в сторону противоположную всасывающей полости 2, достигая при этом недопустимо больших величин для дальнейшей эксплуатации, что тем самым, ограничивает возможность полностью использовать правую часть поля (правая ветвь) характеристик центробежного компрессора. Возможность без аварийной работы центробежного компрессора в правой части поля характеристик обеспечивается за счет снижения недопустимо большой суммарной величины осевой силы, действующей в сторону противоположную всасывающей полости 2, закрытием запорного вентиля 9 трубопровода 8. Закрытие запорного вентиля 9 приведет к снижению величины перетока части основного потока газа из нагнетательной полости 3 через лабиринтное уплотнение думмиса 6 в задуммисную полость 7, а из нее через байпас 10 с дросселем 11 во всасывающую полость 2. Снижение величины перетока вызовет уменьшение перепада давлений на думмисе 6 и тем самым снизит величину его осевой силы действующей в сторону противоположную всасывающей полости 2. Это приведет к снижению суммарной величины осевой силы действующей в сторону противоположную всасывающей полости 2 и тем самым обеспечит возможность безаварийной работы центробежного компрессора в правой части поля характеристик. При обратном переходе центробежного компрессора на режимы работы в левой части поля (левой ветви) характеристик производится открытие запорного вентиля 9 трубопровода 8.

Центробежный компрессор, содержащий корпус со всасывающей и нагнетательной полостями, установленные в нем на валу рабочие колеса и думмис, образующий с корпусом задуммисную полость, соединенную со всасывающей полостью трубопроводом, в котором установлен запорный вентиль, отличающийся тем, что трубопровод снабжен байпасным участком, в котором установлен дроссель.

Источник