Analýza technologie návrhu a výroby velkých rotorů hřídele kompresoru

Jako základní vybavení v průmyslových oborech, jako jsou petrochemikálie, energie a elektřina a metalurgická výroba, je výkon velkých kompresorů přímo související s provozní účinností a ekonomikou celého výrobního systému. Jako součást „srdce“ tohoto klíčového vybavení určuje konstrukční a výrobní úroveň rotoru hřídele kompresoru spolehlivost a životnost celého stroje.

The velký komorový hřídel rotor je složená složka přenosu energie a přenosu energie, obvykle složená z přesné sestavy komponent, jako je hlavní hřídel, oběžné kolo, vyvážený disk a spojka. Na rozdíl od konvenčních rotujících mechanických částí musí rotor hřídele kompresoru odolat obrovským odstředivým silám, plynovým silám a tepelným napětím při vysokorychlostní rotaci, přičemž udržuje extrémně vysokou dynamickou rovnováhu a dimenzionální stabilitu. Tento extrémní pracovní podmínku klade přísné požadavky na vlastnosti materiálu, strukturální sílu a přesnost výroby rotoru.

Z funkčního hlediska musí rotor hřídele nejen uvědomit přeměnu mechanické energie na tlakovou energii plynu, ale také zajistit, aby vibrační charakteristiky celého rotorového systému během provozu byly v bezpečném rozsahu. Provozní rychlost moderních velkých rotorů kompresorů je obvykle mezi 3000-15000 ot / min a některé speciální aplikace mohou dokonce dosáhnout více než 20000 ot / min. Za takových vysokorychlostních rotačních podmínek se dynamické chování rotoru stává extrémně složitým a dokonce i malá nerovnováha může způsobit závažné vibrace, což vede k vážným důsledkům, jako je selhání těsnění a poškození ložiska.

Výběr materiálu velkých rotorů hřídele kompresoru musí zvážit mnoho faktorů, jako je síla, houževnatost, odolnost proti korozi a machinabilita. V současné době používá mainstream ocelových materiálů, jako je 34Crnimo6, 42Crmo4 a další oceli ze středně uhlíkových slitin. Tyto materiály mohou po správném tepelném zpracování získat dobré komplexní mechanické vlastnosti. U korozivních středních prostředí se často používají martenzitické nerezové oceli, jako je 1CR13, 2CR13 nebo speciální materiály, jako je duplexní nerezová ocel.

Vliv procesu tepelného zpracování na výkon rotoru nelze ignorovat. Ošetření zhášení a temperování (zhášení vysokoteplotního temperování) je klíčovým procesem k získání dobré síly a houževnatosti, což vyžaduje přesnou kontrolu teploty zahřívání, doba udržení a rychlosti chlazení. Velké fólie rotoru také často používají proces žíhání na stresu k odstranění zbytkového napětí generovaného během zpracování a během následného dokončení se zabrání deformaci.

Proces zpracování velkých rotorů hřídele kompresorů odráží nejvyšší úroveň moderní výroby strojů. Od hrubého obrábění až po jemné obrábění jsou vyžadovány desítky procesů. Rozměrová tolerance klíčových částí, jako je časopis a drážka oběžného kola, je obvykle řízena do 0,01 mm a hodnota drsnosti povrchu RA musí být pod 0,4 μm. Tento přesný požadavek je obzvláště důležitý výběr zpracovatelského zařízení. V současné době se obecně používají vysoká míru a vysoce přesná CNC otáčení a frézování kompozitních obráběcích středisek kompozitních obráběcích kompozitních obráběcích, kombinovaných s pokročilými online měřicími systémy k dosažení monitorování kvality zpracování v reálném čase.

Hlavní odkaz na dynamické vyvážení je pro zajištění hladkého provozu rotoru. Tradiční vysokorychlostní dynamické vyvážení se většinou provádí ve vakuové komoře, aby se snížil vliv odolnosti proti větru; Zatímco moderní technologie laserového dynamického vyrovnávání výrazně zlepšuje efektivitu a přesnost vyrovnávání nekontaktním měřením. Stojí za zmínku, že rovnováha rotoru musí nejen zvážit nevyváženou částku v tuhém stavu, ale také musí analyzovat vliv jeho flexibilní deformace na stav vyvážení, který vyžaduje, aby inženýři zvládli komplexní teorii dynamiky rotoru a používali profesionální software pro simulační výpočty.

Kompletní inspekční systém kvality je poslední linií obrany, který zajistí spolehlivost rotoru hřídele velkého kompresoru. Kromě konvenční dimenzionální inspekce jsou také k detekci malých defektů uvnitř materiálu také nedestruktivní inspekce, jako je detekce ultrazvuku a detekce magnetických částic. V posledních letech byla při detekci klíčových částí rotorů široce používána technologie ultrazvukového testování ultrazvuku. Pro důležité rotory jsou také vyžadovány komplexní testy mechanických vlastností, včetně testů v tahu, dopadu a únavy při pokojové teplotě a vysoké teplotě.