Analýza technológie návrhu a výroby veľkých rotorov hriadeľa kompresora

Ako základné vybavenie v priemyselných oblastiach, ako sú petrochemické látky, energia a elektrina a metalurgická výroba, výkonnosť veľkých kompresorov priamo súvisí s prevádzkovou efektívnosťou a ekonomikou celého výrobného systému. Ako „srdcová“ súčasť tohto kľúčového zariadenia určuje konštrukcia a výrobná úroveň rotora hriadeľa kompresora spoľahlivosť a životnosť celého stroja.

Ten veľký rotor hriadeľa kompresora je komplexná zložka prenosu energie a konverzie energie, ktorá sa zvyčajne skladá z presnej zostavy komponentov, ako je hlavný hriadeľ, obežník, vyvážený disk a spojenie. Na rozdiel od konvenčných rotačných mechanických častí musí rotor hriadeľa kompresora vydržať obrovské odstredivé sily, plynové sily a tepelné napätia pri vysokej rýchlosti rotácie, pričom si zachováva extrémne vysokú dynamickú presnosť rovnováhy a rozmerovú stabilitu. Tento extrémny pracovný stav kladie prísne požiadavky na vlastnosti materiálu, konštrukčnú pevnosť a presnosť výroby rotora.

Z funkčného hľadiska musí rotor hriadeľa nielen uvedomiť konverziu mechanickej energie na energiu tlaku plynu, ale tiež zabezpečiť, aby vibračné charakteristiky celého rotorového systému počas prevádzky boli v bezpečnom rozsahu. Prevádzková rýchlosť moderných rotorov veľkých kompresorov je zvyčajne medzi 3 000-15 000 ot / min a niektoré špeciálne aplikácie môžu dokonca dosiahnuť viac ako 20000 ot./min. Za takýchto vysokorýchlostných podmienok rotácie sa dynamické správanie rotora stáva mimoriadne zložitým a dokonca aj malá nerovnováha môže spôsobiť vážne vibrácie, čo vedie k závažným dôsledkom, ako je zlyhanie tesnenia a poškodenie ložiska.

Výber materiálu veľkých rotorov hriadeľa kompresora musí brať do úvahy mnoho faktorov, ako sú pevnosť, húževnatosť, odolnosť proti korózii a machináovateľnosť. V súčasnosti sa hlavný prúd používa zliatinové oceľové materiály, ako napríklad 34crnimo6, 42CRMO4 a ďalšie ocele so strednou uhlíkom. Tieto materiály môžu po správnom tepelnom spracovaní získať dobré komplexné mechanické vlastnosti. Pre korozívne stredné prostredie sa často používajú martenzitické nehrdzavejúce ocele, ako napríklad 1CR13, 2CR13 alebo špeciálne materiály, ako napríklad duplexná nehrdzavejúca oceľ.

Vplyv procesu tepelného spracovania na výkon rotora nemožno ignorovať. Ošetrenie ochladzovania a temperovanie (ochladenie vysokokemasorového temperovania) je kľúčovým procesom na získanie dobrého porovnávania pevnosti a húževnatosti, čo si vyžaduje presnú kontrolu teploty zahrievania, doby držania a rýchlosti chladenia. Veľké výbery rotora tiež často používajú proces žíhania stresu na odstránenie zvyškového napätia generovaného počas spracovania a predchádzanie deformácii počas následného dokončenia.

Proces spracovania veľkých rotorov hriadeľa kompresora odráža najvyššiu úroveň výroby moderných strojov. Od hrubého obrábania po jemné obrábanie sú potrebné desiatky procesov. Dimenzionálna tolerancia kľúčových častí, ako je časopis a drážka obežného kolesa, sa zvyčajne riadi do 0,01 mm a hodnota drsnosti povrchu RA je potrebná ako 0,4 μm. Vďaka tejto požiadavke presnosti je výber vybavenia spracovania obzvlášť dôležitý. V súčasnosti sa všeobecne používajú strediská s vysokou rigiditou a vysoko presným CNC otáčaním a mletiam kompozitnému obrábaniu v kombinácii s pokročilými online systémami merania na dosiahnutie monitorovania kvality spracovania v reálnom čase.

Technológia dynamického vyrovnávania je základným spojením, aby sa zabezpečila hladká prevádzka rotora. Tradičné vysokorýchlostné dynamické vyvažovanie sa väčšinou vykonáva vo vákuovej komore, aby sa znížil vplyv odolnosti proti vetru; Zatiaľ čo moderná technológia laserového dynamického vyrovnávania výrazne zlepšuje účinnosť a presnosť vyrovnávania prostredníctvom nekontaktného merania. Je potrebné poznamenať, že rovnováha rotora musí nielen brať do úvahy nevyvážené množstvo v rigidnom stave, ale musí tiež analyzovať vplyv jej flexibilnej deformácie na stav vyváženia, čo vyžaduje, aby inžinieri zvládli komplexnú teóriu dynamiky rotora a používali profesionálny softvér na výpočty simulácie.

Kompletný systém kontroly kvality je poslednou obrannou líniou, ktorá zaistí spoľahlivosť rotora hriadeľa veľkého kompresora. Okrem konvenčnej rozmerovej kontroly sú na detekciu malých defektov vo vnútri materiálu potrebné nedeštruktívne inšpekcie, ako je detekcia ultrazvukovej chyby a detekcia chybných častíc magnetických častíc. V posledných rokoch sa technológia ultrazvukového testovania fázového poľa široko používa pri detekcii kľúčových častí rotorov z dôvodu vysokej citlivosti a zobrazovacích schopností. V prípade dôležitých rotorov sú tiež potrebné testy komplexných mechanických vlastností, vrátane testov v ťahu, náraze a únave pri teplote miestnosti a vysokej teplote.