Kolme kompressorin vaihdelaatikkotyyppiä – mihin kierukkavaihteet sopivat
Erillinen suljettu kierukkavaihteisto Vaihteisto moottorin ja keskipakokompressorin välillä, joka nostaa moottorin nopeuden (1 500 tai 3 000 rpm) juoksupyörän nopeuteen (5 000–30 000 rpm) yhdessä tai kahdessa vaiheessa. Tämä on yleisin kokoonpano suurille teollisuuskeskipakokompressoreille (500 kW–50 MW), ja sitä säätelee API 613 -standardin mukainen erikoisvaihteisto öljy-, kemian- ja kaasuteollisuuden käyttöön.
Juoksupyörät on asennettu suoraan suurnopeuksisten hammaspyöräakseleiden jatkeisiin päihin – hammaspyörän ja kompressorin välillä ei ole erillistä kytkentää. Vaihteiston runko muodostaa osan prosessirajaa. Useita puristusvaiheita voidaan saavuttaa asentamalla juoksupyörät eri hammaspyöräakselin jatkeisiin eri välityssuhteilla, ja kaikkia niitä käyttää yksi keskeinen hammaspyörä moottorin tuloakselilla.
Öljyttömissä ruuvikompressoreissa käytetään synkronoivia ajoitusvaihteita, jotka ylläpitävät tarkkaa välystä uros- ja naarasroottoreiden välillä ilman fyysistä kosketusta. Ajoitus kierrevaihteet eivät välitä prosessikuormaa (roottorin kosketus tarjoaa vääntömomentin siirron öljyllä täytetyissä malleissa), mutta niiden on säilytettävä tarkka roottorin vaihesuhde – mikä tekee välyksestä ja nousun tarkkuudesta kriittisiä parametreja.
Keskipakokompressorin nopeudenlisäys — vaihteiston suunnitteluvaatimukset
Nopea kierukkavaihteisto Keskipakokompressorin nopeudenlisääjälle — DIN-luokan 3–5 tarkkuuden, Ra ≤ 0,2 µm hampaan kylkipinnan ja pienen kierukkakulman (β = 5–15°) yhdistelmä rajoittaa vaihteiston värähtelyn osuutta API 613:n sallitussa 25 µm:n huippuvärähtelyssä laakeripesässä.
Pituusviivan nopeus — hallitseva suunnittelurajoite
Keskipakoiskompressorin nopeudenlisäyshammaspyörän nousunopeus v = π × d₁ × n₁ / 60 000 [m/s] vaihtelee hitaan maakaasukompressorin 25 m/s:stä nopean monivaiheisen ilmakompressorin yli 200 m/s:iin. Näillä nopeuksilla:
- Hammasverkon kitkahäviö on hallitseva: Nopeudella v > 30 m/s kuormittamattoman viskoosin verkkohäviön P_VZO ∝ v² osuus siirretystä tehosta on merkittävä. API 613 -standardin mukaisen kompressorin nopeudenlisäyksen tapauksessa kierukkavaihteisto, ISO VG 32–68 -turbiiniöljyä (ei vaihteistoöljyä) – alin viskositeettiluokka, joka ylläpitää riittävän EHL-kalvon – on määritetty minimoimaan sekoittumishäviöitä suurilla nopeuksilla.
- Dynaaminen kuormituskerroin KV tulee merkittäväksi: DIN-luokan 8 vaihteella nopeudella v = 50 m/s KV-arvo nousisi arvoon 1,5–2,0, jolloin tarvittaisiin kaksi kertaa niin suuri vaihde kuin nimellisvääntömomentilla. DIN-luokat 3–5 laskevat KV-arvon arvoon 1,02–1,05, mikä mahdollistaa kompaktin vaihteiston rakenteen. Tämä on perustavanlaatuinen syy siihen, miksi suurnopeuskompressorit kierrevaihteet on hiottava DIN-luokan 3–5 mukaisesti – ei melun, vaan vaihteiston rungon koon mukaan.
- Öljysumuvoitelujärjestelmä: Nopeuksilla v > 80–100 m/s suuttimesta tuleva ruiskutusvoitelu ei pysty toimittamaan öljyä hammasverkkoalueelle, koska pintanopeus pyyhkäisee öljyn pois ennen kuin se tunkeutuu. Näillä nopeuksilla tarvitaan paineistettua ruiskutusvoitelua, jossa suuttimet ohjaavat öljyä verkkoalueelle molemmilta puolilta.
Kierrekulma suurnopeuskompressorin kierukkavaihteille
Keskipakokompressorin nopeudenlisäys kierrevaihteet käytä pieniä kierrekulmia (β = 5–15°) – vastoin yleistä trendiä, jossa suositaan suurempia kierrekulmia melun vähentämiseksi. Syy: erittäin suurilla nousunopeuksilla aksiaalinen työntövoima F_a = F_t × tan β aiheuttaa roottorin akselille merkittävän aksiaalisen siirtymän, joka akselin työntölaakerin on absorboitava. Nopeudella v = 100 m/s ja β = 25°, F_a = 0,466 × F_t – ja näillä nopeuksilla työntölaakeri on tarkkuuskallistuva laakeri, jonka aksiaalista kuormitusta rajoittaa sen rakenne. Standardi API 613 -kompressori kierukkavaihteisto käyttää β = 8–15° kompromissina kohinan (hieman korkeampi) ja hallittavan aksiaalisen työntövoiman välillä suurella nopeudella.
API 613 -vaatimukset kompressorin nopeudenlisäysvaihteille
| API 613 -parametri | Vaatimus | Perustelu |
|---|---|---|
| Vaihteiden tarkkuusluokka | AGMA 13–15 (≈ DIN-luokka 3–5) | Ohjaa KV:tä suurilla nopeuksilla; rajoittaa TE:n aiheuttamaa värähtelyherkkyyttä |
| Tärinäraja (laakeripesä) | ≤ 25 µm huipusta huippuun (tai API 613 taulukon 3 mukaan) | Suojaa juoksupyörän kärjen välyksiä; estää roottorin ja staattorin kosketuksen |
| Vaihteiston materiaali | AISI 4340 tai vastaava (17CrNiMo6) läpikarkaistu tai hiiletetty | Korkea väsymislujuus; ei sirpaloitumisvaaraa suurilla nopeuksilla |
| Voiteluöljyjärjestelmä | Paineistettu ruiskutus; ISO VG 32–68 turbiiniöljy; duplex-suodatin; öljynjäähdytin | Jatkuva öljynvirtaus kaikissa käyttöolosuhteissa; puhdas öljy on kriittistä näillä hammasnopeuksilla |
| Kriittinen nopeusmarginaali | ≥ 20% ero ajonopeuden ja minkä tahansa kriittisen nopeuden välillä | Estää TE:n aiheuttaman värähtelyn resonanssin vahvistumisen |
Ruuvikompressorin ajoituspyörät — välys ja vaihetarkkuus
Öljytön ruuvikompressori vaatii uros- ja naarasroottorin vaiheiden tarkan synkronoinnin – jos roottorit pääsevät kosketuksiin keskenään (mikä tapahtuu, jos jakopyörän välys on liian suuri ja roottorit laajenevat lämpölaajenemisen vuoksi, mikä pienentää niiden välystä), seurauksena on roottorin välitön jumiutuminen ja kompressorin tuhoutuminen. kierukkavaihteisto Öljyttömien ruuvikompressorien spesifikaatiossa on siksi välys ensisijaisena parametrina – ei kuormituskapasiteetti (vaihteet välittävät vain vähän vääntömomenttia), vaan DIN 3967 -luokan g tai h mukainen roottorin välyksen säilyttämiseksi koko lämpökäyttöalueella.
Jakovaihteiden on myös säilytettävä vakio vaihe-suhde kompressorin kotelon lämpösyklin aikana. Tämä edellyttää, että jakovaihteen kotelon laajeneminen (mikä muuttaa keskiöväliä ja siten välystä) kompensoidaan suunnittelussa – joko antamalla välyksen kasvaa lämpötilan mukana kontrolloidulla alueella, joka säilyttää silti roottorin välyksen, tai käyttämällä lämpötilakompensoituja keskiövälin säätimiä jakovaihteen kotelossa.
Korea Ever-Power — Kompressorin nopeudenlisääjä Kierukkavaihteen toimitus
Korea Ever-Power tuottaa korvaavia ja uusia malleja kierrehammaspyörät keskipakoiskompressorien nopeudenlisäimille DIN-luokassa 3–5, Ra ≤ 0,2 µm, API 613 -yhteensopivista materiaaleista (17CrNiMo6 läpikarkaistu tai hiiletetty), 100%-vaihteistoanalysaattorin mittaus- ja tärinäkelpoisuusdokumentaatiolla. Suorana kierrevaihteiden valmistajaKorea Ever-Power suorittaa kriittisen nopeuden laskennan ja tärinäarvion vaihtovaihteille varmistaen API 613 -värähtelyrajojen noudattamisen määritellyllä käyntinopeudella ennen tuotantoa. Ruuvikompressorien ajoitusvaihteille Korea Ever-Power valmistaa sovitettuja pareja, joilla on vahvistettu välysluokka ja nousun tarkkuus, jotka on varmennettu vaihdeanalysaattorilla. Selaa kierukkavaihteiden tuotevalikoima kompressorisovelluksiin.
Usein kysytyt kysymykset
Vakiovaihteistoöljy (ISO VG 220–320 EP-lisäaineilla) on suunniteltu keskinopeuksisille vaihteistoille, joissa EHL-kalvo tarvitsee korkean viskositeetin omaavan perusöljyn viskositeettitukea. Kompressorin nopeudenlisääjien nousuviivan nopeuksilla (50–200 m/s) öljykalvo muodostuu hydrodynaamisen vaikutuksen seurauksena suurilla nopeuksilla – EHL-kalvon paksuus h_min skaalautuu suunnilleen arvoon v^0,68. ISO VG 220 -öljyn käyttö nopeudella 100 m/s tuottaa paljon enemmän kalvoa kuin tarvitaan, mikä aiheuttaa liiallisia viskoosihäviöitä ja lämmöntuotantoa. ISO VG 32–68 -turbiiniöljy (ei EP-lisäaineita – EP-lisäaineet syövyttävät kompressorin laakereiden kupariseoksia) ylläpitää riittävän EHL-kalvon ja minimoi samalla kiertohäviöt. EP-lisäaineiden puuttuminen on hyväksyttävää, koska näillä nopeuksilla vaihdepari on tiukasti täydessä EHL-tilassa – karheuskosketusta ei esiinny ja EP-suojaus on tarpeeton.
API 613 lisää useita vaatimuksia ISO 6336 -standardin lisäksi: (1) pakollinen tärinän hyväksyntäkoe täydellä nopeudella ja kuormituksella ennen toimitusta, jossa laakeripesän tärinä on ≤ 25 µm huipusta huippuun; (2) roottorin dynamiikan analyysi, joka sisältää vääntökriittisen nopeuden, sivuttaiskärkinopeuden ja erotusmarginaalin kaikista käyttönopeuksista; (3) materiaalivaatimukset, joissa määritetään hammaspyöräteräksen enimmäisepäpuhtauspitoisuudet EN/ASTM-standardien mukaisten koostumusalueiden ulkopuolella; (4) ostajan tai ostajan tarkastajan todistama mekaaninen ajokoe; (5) erityiset voiteluöljyn puhtausvaatimukset (vähintään ISO 16/14/11). Näiden lisävaatimusten vuoksi API 613 -yhteensopiva kompressori kierukkavaihteisto maksaa tyypillisesti 2–4 kertaa enemmän kuin saman kokoinen tavallinen teollisuusvaihde.
Kyllä — edellyttäen, että ääni johtuu progressiivisesta pinnan väsymisestä (pistemuodostumasta tai mikropistemuodostumasta), joka on karhentanut hampaan kylkiä alkuperäisen Ra ≤ 0,2 µm:n yläpuolelle, ja edellyttäen, että materiaalinpoiston jälkeen jäljellä oleva kotelosyvyys on edelleen määritellyn vähimmäisarvon rajoissa. Korea Ever-Power hyväksyy suurnopeuskompressorin. kierrevaihteet uudelleenhiontaa varten mittaa jäljellä olevan materiaalin kunnon ja kotelon syvyyden ja antaa uudelleenhiomisen toteutettavuusraportin ennen toimenpiteeseen sitoutumista. Käytössä olevan karhennetun pinnan uudelleenhionta DIN-luokkaan 4–5 on mahdollista, jos tarvittava kokonaismateriaalinpoisto on alle 0,2–0,3 mm – tämän ylittävällä määrällä vaihtopyörä on kustannustehokkaampaa kuin uudelleenhiomisen yrittäminen.
Integroidusti vaihdetussa kompressorissa juoksupyörät on asennettu suoraan suurnopeuksisten hammaspyörien akselin jatkeisiin vaihteistokotelon sisällä – ei ole erillisiä kompressorin koteloita, jotka olisi laipoitettu nopeudenlisääjään. Jokainen hammaspyörä voi käyttää kahta juoksupyörää (yksi kummassakin akselin päässä) eri painesuhteilla, mikä mahdollistaa monivaiheisen puristuksen yhdessä koneessa. Etu: ei kytkentää vaihteiston ja kompressorin välillä, pienempi pyörivä massa, kompaktimpi asennus. Haitta: hammaspyörän rakenne on erottamaton kompressorin rakenteesta – hammaspyörä on osa prosessirajaa ja sen on kestettävä prosessikaasun painekuormat hammaspyöräkuormien lisäksi. Korea Ever-Power valmistaa integroidusti vaihdettuihin kompressoreihin tarkoitettuja vaihdepyöriä, joilla on niiden kaksitoimisen roolin edellyttämät erityiset materiaalisertifikaatit ja mittasäädöt.
Kompressorin nopeudenlisäys- tai jakovaihteistokysely
Ilmoita hammaspyörän nopeus (RPM), nousun halkaisija, moduuli, kierrekulma ja API 613 -vaatimusten tila. Korea Ever-Power valmistaa DIN-luokan 3–5 kompressorivaihteita, joiden Ra ≤ 0,2 µm, täydellisen vaihdeanalysaattorin dokumentaation ja API 613 -värähtelyarvion – vakiomuotoisilla vinohammaspyörien toimitusajoilla.
DIN-luokka 3–5 · Ra ≤ 0,2 µm · API 613 -yhteensopiva · Värähtelyarvio · Turbiiniöljyyhteensopiva · Minimitilausmäärä 1 kpl
Toimittaja: Cxm
