Аэродинамик хүчийг ойлгох
Аэродинамик хүчнүүд энэ бол хөдөлгөөнт агаар эсвэл хий сэнс, салхин хийхэр, компрессор, турбины эргэлдэх болон тогтмол хэсгүүдэд үзүүлэх хүч юм. Эдгээр нь лавины гадаргуугийн даралтын зөрүү, урсаж буй хийн импульсийн өөрчлөлт, шингэн болон урсгалын бүтцийн хоорондын тасралтгүй харилцан үйлчлэлээс үүсдэг. Эдгээр хүчнүүд тогтмол бүрэлдэхүүн хэсгүүд — түлхэх болон радиал ачаалуулалт — болон тогтмол бусууд, жишээлбэл ир өнгөрөх давтамж болон турбулентийн санамсаргүй цохилтуудыг агуулдаг. Эдгээр нь хамтдаа чичиргээ, холхивч болон их биеийг ачааллаж, зарим тохиолдолд машинг устгах боломжтой өөрийгөө өдөөх тогтворгүй байдлыг үүсгэдэг.
Аэродинамик хүчнүүд нь хийн фазын хувьд гидравлик хүчнүүд наасанд олддог, гэхдээ гурван чухал ялгаатай: хий нь шахагдах чанартай, нягт нь даралт, температуртай хүчтэй хамааралтайгаар өөрчлөгддөг, мөн машин болон түүний хоолойтой акустик холбоотой байдаг. Энэхүү акустик холбоо нь шахагдахгүй шингэний системд огт байдаггүй резонанс, тогтворгүй байдлыг үүсгэж болдог тул сэнс, компрессорын асуудлууд нь спектрийн хувьд насосны асуудлаас огт өөр харагддаг.
1. Аэродинамик хүчний төрлүүд
1. Түлхэх хүчнүүд
Эдгээр нь лавины гадаргуу дээр үйлчлэх даралтаас үүсэх аксиал хүчнүүд юм:
- Центрифуг сэнснүүд: даралтын зөрүү нь оролтын тал руу чиглэсэн түлхэх хүчийг үүсгэдэг.
- Аксиал сэнснүүд: агаарыг хурдасгах урвал нь аксиал хүчийг үүсгэдэг.
- Турбинууд: лавны дагуух хийн тэлэлт нь их хэмжээний түлхэх хүчийг үүсгэдэг.
- Хэмжээ: даралтын өсөлт болон урсгалын хурдтай ойролцоо пропорциональ.
- Нөлөө: энэ нь тулгуур холхивч болон үүсгэдэг тэнхлэгийн чичиргээ.
2. Радиал хүчнүүд
Эдгээр нь роторын эргэн тойронд жигд бус даралтын тархалтаас үүсэх хажуугийн хүчнүүд юм. Эдгээр нь хоёр ялгаатай хэлбэртэй байдаг.
Тогтмол радиал хүч:
- Их бие эсвэл хоолойд тэгш бус даралтаас үүсдэг.
- Ажиллах цэг буюу урсгалын хурдтай хамааралтайгаар өөрчлөгддөг.
- Зарим цэгт хамгийн бага утгад хүрдэг.
- Холхивчийн ачаалуулалт болон 1× чичиргээний бүрэлдэхүүн хэсгийг үүсгэдэг.
Эргэлдэх радиал хүч:
- Ажлын хүрд эсвэл ротор тэгш бус аэродинамик ачаалуулалтыг зөөх үед үүсдэг.
- Хүч нь ротортой хамт эргэдэг.
- Энэ нь яг тэнцвэргүйдэл.
- Үнэн механик тэнцвэргүйдэлтэй вектор хэлбэрээр нэмэгдэж болдог тул сэнс нь зөвхөн ажиллах цэгээ өөрчилснөөр “тэнцвэрээ алдах” мэт харагдаж болно.
3. Лавны дамжин өнгөрөх цохилтууд
Эдгээр нь лавнууд тогтмол цэгийг дамжин өнгөрөх хурдаар үүсэх үе шаттай даралтын импульсүүд юм:
- Давтамж: лавны тоо × RPM / 60 — бидний Далавчны өнгөрөх давтамжийн тооцоолуур шууд буцааж өгдөг утга.
- Шалтгаан: лав бүр урсгалын талбайг алдагдуулж, даралтын импульсийг ялгаруулдаг.
- Харилцан үйлчлэл: энэ нь эргэлдэх лавнууд болон тогтмол багана, хөндий, эсвэл их биеийн хэлтэрхийн хооронд явагддаг.
- Амплитуд: лав-статорын завсар болон урсгалын нөхцлөөс хамаардаг.
- Нөлөө: энэ нь сэнс, компрессорын дуу чимээ, чичиргээний гол эх үүсвэр юм.
4. Турбулентээс үүсэх хүчнүүд
- Санамсаргүй хүчнүүд: турбулент эргэлт, урсгалын салалтаас үүсдэг.
- Өргөн давтамжийн спектр: энерги нь дуу чимээнд төвлөрөхгүйгээр өргөн давтамжийн мужид тархдаг.
- Урсгалаас хамааралтай: эдгээр нь Рейнольдсын тоо болон төслийн бус ажиллагаатай хамт өсдөг.
- Ядаргааны асуудал: энэ санамсаргүй ачаалуулалт нь цаг хугацааны явцад хэсгүүдийн ядаргаанд нөлөөлдөг.
5. Тогтворгүй урсгалын хүчнүүд
Эргэлдэх зогсолт:
- Аннуст эргэлдэх локал урсгалын салалтын бүс.
- Илэрдэг синхрон бус доод давтамж дээр, ойролцоогоор роторын эргэлтийн хурдны 0.2–0.8× байна.
- Аюултай түвшний тогтворгүй хүч үүсгэдэг.
- Компрессорын бага урсгалтай үед түгээмэл тохиолддог.
- Урсгал урд, ард чиглэлээ сольж, системийн хэмжээнд хэлбэлзэл үүсгэдэг.
- Маш бага давтамжтай, ойролцоогоор 0.5–10 Hz.
- Хүчний далайц маш өндөр.
- Үргэлжилбэл компрессорыг эвдэрч болно.
2. Аэродинамик эх үүсвэрээс үүсэх чичиргээ
Хүрээ дамжих давтамж (BPF)
- Аэродинамик чичиргээний гол бүрэлдэхүүн хэсэг.
- Далайц нь ажиллах цэгээс хамаарч өөрчлөгдөнө.
- Загварын нөхцөлөөс гадуур ажиллах үед илүү өндөр байдаг.
- Бүтцийн эсвэл хүрээний резонанс.
Бага давтамжтай пульсаци
- Үүсэх эх үүсвэр нь дахин эргэлт, тогтворгүй урсгал, эсвэл урсгалын хэлбэлзэл.
- Далайцаар нь ихэвчлэн хүнд байдаг — 1× чичиргээнээс хэтэрч болно.
- Загварын цэгээс хол ажиллаж байгааг илтгэнэ.
- Механик засвар биш, ажиллах нөхцөлийг өөрчлөх шаардлагатай.
Өргөн давтамжийн чичиргээ
- Үүсгэгч нь турбулент болон урсгалын дуу чимээ.
- Өндөр хурдтай бүсэд ихэсдэг.
- Урсгалын хурд болон турбулент чанарын эрчимтэйгээ нэмэгддэг.
- Тон бүрэлдэхүүн хэсгүүдээс бага аюултай боловч урсгалын чанарыг илрүүлэхэд ашигтай.
3. Механик нөлөөтэй хослол
Аэродинамик-механик харилцан үйлчлэл
- Аэродинамик хүч роторыг хазайлгадаг.
- Энэ хазайлт ажиллах завсрыг өөрчилж, улмаар аэродинамик хүчийг өөрчилдөг.
- Энэ буцаан холбоос нь хослогдсон тогтворгүй байдлыг үүсгэж болно.
- Классик жишээ нь нягтруулагч дахь аэродинамик хүч роторын тогтворгүй байдал — турбинд ажиглагдах steam whirl тэй ойролцоо холбоотой.
Аэродинамик чичиргээ намсгалт
- Агаарын эсэргүүцэл ихэвчлэн бүтцийн чичиргээнд намсгалт үзүүлдэг.
- Энэ нөлөө ихэвчлэн эерэг, өөрөөр хэлбэл тогтворжуулагч байдаг.
- Гэхдээ тодорхой урсгалын нөхцөлд сөрөг болж, тогтворгүй болгож болно.
- Энэ нь турбомашин роторын динамик ийн дизайнд чухал ач холбогдолтой.
4. Дизайныг тооцох зүйлс
Хүчийг багасгах
- Хүрээний өнцөг болон зайг оновчтой болгох.
- Пульсацийг багасгахын тулд диффузор эсвэл хөндий зай ашиглах.
- Өргөн, тогтвортой ажиллах мужтай болгох.
- Дууны резонансыг зайлсхийх хүрээний тоог сонгох.
Бүтцийн дизайн
- Механик ачааллын дээр аэродинамик ачааллыг тооцож холхивчийг хэмжээлэх.
- Аэродинамик хүчний үед хазайлтыг хязгаарлахад голыг хангалттай хөшүүн болгох.
- Хүрээний хувийн давтамжууд ийг өдөөгч эх үүсвэрээс тусгаарлах.
- Давхцын импульсийн ачааллыг тооцон холхивчийн их бие болон бүтцийг зохион бүтээх.
5. Ажиллах стратеги болон ажлын байран дээрх хэмжилт
Оновчтой ажиллах цэг
- Аэродинамик хүчнүүдийг хамгийн бага байлгахын тулд зохион бүтээлтийн цэгийн ойролцоо ажиллуулах.
- Буцаалт болон тогтворгүй байдлыг үүсгэдэг маш бага урсгалыг зайлсхийх.
- Хурд болон турбулентыг нэмэгдүүлдэг маш өндөр урсгалыг зайлсхийх.
- Хэрэгцээ өөрчлөгдөхөд оновчтой цэгийг хадгалахын тулд хувьсах хурд ашиглах — хүртээмжийн хуулиуд урсгал, даралт, чадал хурднаас хамаарч хэрхэн өөрчлөгдөхийг тайлбарладаг.
Тогтворгүй байдлаас зайлсхийх
- Компрессорын хувьд сүрэг шугамын баруун талд байх.
- Сүргийн эсрэг удирдлагыг нэвтрүүлэх.
- Тогтворгүй байдлын эхлэлийг хянах.
- Сэнс болон компрессорын хоёуланг нь хамгаалах хамгийн бага урсгалын хамгаалалтыг хангах.
Ажлын байран дээр практик бэрхшээл бол аэродинамик болон механик асуудлыг ялгах явдал юм, учир нь хоёулаа 1× эсвэл BPF оргилуудыг нэмэгдүүлж болно. Хөнгөн хоёр сувгийн анализатор болох Balanset-1A энэ шугамыг татахад тусалдаг: спектр болон 1× амплитуд ба фаз олон ажиллах цэгүүдэд авснаар инженер нь оргил нь ажиллах хурдтай дагаж ачааллаас хамаарч тогтмол байгаа эсэхийг (механик тэнцвэргүйдэл рүү чиглүүлнэ) эсвэл урсгал өөрчлөгдөхөд өсч шилжиж байгаа эсэхийг (аэродинамик эх үүсвэр рүү чиглүүлнэ) харах боломжтой. 1× бүрэлдэхүүн хэсэг нь жинхэнэ механик тэнцвэргүйдэл болох нь тогтоогдвол ижил багаж сэнс эсвэл ажлын хүрдийг байран дээр нь тэнцвэржүүлнэ, ингэснээр аэродинамик нөлөөллийг дараа нь өөрийн нөхцөллөөр шийдвэрлэх боломжтой болно.
Аэродинамик хүчнүүд эцсийн дүндээ агаар хөдөлгөх болон хий боловсруулах бүх машин механизмын ажиллагаа, найдвартай байдалд үндсэн ач холбогдолтой. Эдгээр хүчнүүд ажиллах нөхцлөөс хамаарч хэрхэн өөрчлөгддөг, тэдгээрийн онцгой чичиргээний шинж тэмдгүүдийг таних, тогтворгүй бүрэлдэхүүн хэсгүүдийг бага байлгахын тулд тоног төхөөрөмжийг зохион бүтээх болон ажиллуулах (үндсэндээ зохион бүтээлтийн цэгийн ойролцоо ажиллуулах) нь үйлдвэрлэлийн салбарт сэнс, дутуу, компрессор, турбинуудаас найдвартай, үр ашигтай үйлчилгээг хангадаг. Холбоотой сэнсний гэмтэл ба ажлын хүрдийн гэмтэл аэродинамик ачаалал ядарлыг хурдасгаж болдог гэдгийг таних нь диагностик зургийг бүрэн дүүрэн болгодог.
