Analyse av design- og produksjonsteknologien til store kompressorakselrotorer

Som kjerneutstyr i industrielle felt som petrokjemikalier, energi og elektrisitet og metallurgisk produksjon, er ytelsen til store kompressorer direkte relatert til driftseffektiviteten og økonomien i hele produksjonssystemet. Som "hjerte" -komponenten i dette nøkkelutstyret, bestemmer design- og produksjonsnivået til kompressorens akselrotor påliteligheten og levetiden til hele maskinen.

De Stor kompressorens akselrotor er en kompleks kraftoverføring og energikonverteringskomponent, vanligvis sammensatt av en presisjonssamling av komponenter som hovedakselen, løpehjulet, balanseskiven og koblingen. I motsetning til konvensjonelle roterende mekaniske deler, må kompressorakselrotoren motstå enorme sentrifugale krefter, gasskrefter og termiske spenninger under høyhastighetsrotasjon, samtidig som den opprettholder ekstremt høy dynamisk balanseens nøyaktighet og dimensjonell stabilitet. Denne ekstreme arbeidsbetingelsen stiller strenge krav til materialegenskapene, strukturelle styrke og produksjonsnøyaktighet av rotoren.

Fra et funksjonelt perspektiv må akselrotoren ikke bare innse omdannelsen av mekanisk energi til gasstrykkenergi, men også sikre at vibrasjonsegenskapene til hele rotorsystemet under drift er innenfor et sikkert område. Driftshastigheten til moderne store kompressorrotorer er vanligvis mellom 3000-15000 rpm, og noen spesielle applikasjoner kan til og med nå mer enn 20000 rpm. Under slike høyhastighetsrotasjonsforhold blir rotorens dynamiske oppførsel ekstremt kompleks, og til og med en liten ubalanse kan forårsake alvorlig vibrasjon, noe som fører til alvorlige konsekvenser som tetningssvikt og lagerskader.

Materialvalget av store kompressorakselrotorer må vurdere mange faktorer som styrke, seighet, korrosjonsmotstand og maskinbarhet. For tiden bruker mainstream legering av legeringsstålmaterialer, for eksempel 34crnimo6, 42crmo4 og andre middels karbonlegeringsstål. Disse materialene kan oppnå gode omfattende mekaniske egenskaper etter riktig varmebehandling. For etsende middels miljøer brukes ofte martensittiske rustfrie stål som 1CR13, 2CR13 eller spesielle materialer som dupleks rustfritt stål.

Påvirkningen av varmebehandlingsprosess på rotorytelse kan ikke ignoreres. Slukking og tempereringsbehandling (slukking av høye temperaturer) er en nøkkelprosess for å oppnå god styrke og seighetsmatching, noe som krever presis kontroll av oppvarmingstemperaturen, holdetid og kjølehastighet. Store rotorgrever bruker ofte anledningsprosess for stressavlastning for å eliminere gjenværende stress som genereres under prosessering og unngå deformasjon under etterfølgende etterbehandling.

Behandlingsprosessen med store kompressorakselrotorer gjenspeiler det øverste nivået av moderne maskinproduksjon. Dusinvis av prosesser kreves fra grov maskinering til fin maskinering. Den dimensjonale toleransen for nøkkeldeler som tidsskriftet og løpehjulsporet kontrolleres vanligvis innen 0,01 mm, og overflateuhet RA -verdien er nødvendig for å være under 0,4μm. Dette presisjonskravet gjør valg av prosessutstyr spesielt viktig. For tiden brukes høy-stivhet og høy presisjon CNC-sving- og fresing av komposittbearbeidingssentre vanligvis, kombinert med avanserte online målesystemer for å oppnå sanntidsovervåking av prosesseringskvalitet.

Dynamisk balanseringsteknologi er kjernekoblingen for å sikre jevn drift av rotoren. Tradisjonell høyhastighets dynamisk balansering utføres for det meste i et vakuumkammer for å redusere påvirkningen av vindmotstand; Mens moderne laserdynamisk balanseringsteknologi forbedrer balanseringseffektiviteten og nøyaktigheten gjennom ikke-kontaktmåling. Det er verdt å merke seg at balansen i rotoren ikke bare trenger å vurdere den ubalanserte mengden i den stive tilstanden, men også trenger å analysere påvirkningen av dens fleksible deformasjon på balansetilstanden, som krever at ingeniører skal mestre komplekse rotordynamikkteori og bruke profesjonell programvare for simuleringsberegninger.

Et komplett kvalitetsinspeksjonssystem er den siste forsvarslinjen for å sikre påliteligheten til akselrotoren til en stor kompressor. I tillegg til konvensjonell dimensjonell inspeksjon, er ikke-destruktive inspeksjoner som ultralydfeildeteksjon og deteksjon av magnetisk partikkelfeil også nødvendig for å oppdage små defekter inne i materialet. De siste årene har den fasede array ultrasonic testingsteknologien blitt mye brukt i påvisning av viktige deler av rotorer på grunn av dens høye følsomhet og avbildningsevner. For viktige rotorer er det også nødvendig med omfattende mekaniske egenskaper, inkludert strekk-, påvirknings- og utmattelsestester ved romtemperatur og høy temperatur.