Suurten kompressorin akselin roottorien suunnittelu- ja valmistustekniikan analyysi

Koska ydinlaitteet teollisuusaloilla, kuten petrokemikaalit, energia ja sähkö sekä metallurginen valmistus, suurten kompressorien suorituskyky liittyy suoraan koko tuotantojärjestelmän toimintatehokkuuteen ja talouteen. Kompressorin akselin roottorin suunnittelu- ja valmistustaso määrittää tämän avainlaitteen "sydän" -komponenttina koko koneen luotettavuuden ja käyttöikä.

Se Suuri kompressorin akselin roottori on monimutkainen tehonsiirto- ja energian muuntamiskomponentti, joka koostuu yleensä komponenttien, kuten pääakselin, juoksupyörän, tasapainolevyn ja kytkennän tarkkuuskokoonpanosta. Toisin kuin tavanomaiset pyörivät mekaaniset osat, kompressorin akselin roottorin on kestettävä valtavia keskipakovoimia, kaasuvoimia ja lämpöjännityksiä nopean kierroksen aikana pitäen samalla erittäin suurta dynaamista tasapainon tarkkuutta ja mittakaavan. Tämä äärimmäinen työtila asettaa tiukat vaatimukset roottorin materiaalien ominaisuuksille, rakenteelliselle lujuudelle ja valmistustarkkuuteen.

Funktionaalisesta näkökulmasta akselin roottorin ei tarvitse vain toteuttaa mekaanisen energian muuntamista kaasunpaineen energiaksi, vaan myös varmistettava, että koko roottorijärjestelmän värähtelyominaisuudet toiminnan aikana ovat turvallisella alueella. Nykyaikaisten suurten kompressoriroottorien toimintanopeus on yleensä välillä 3000-15000 rpm, ja jotkut erikoissovellukset voivat jopa saavuttaa yli 20000 rpm. Tällaisissa nopeassa kierto-olosuhteissa roottorin dynaaminen käyttäytyminen tulee erittäin monimutkaiseksi, ja jopa pieni epätasapaino voi aiheuttaa vakavaa tärinää, mikä johtaa vakaviin seurauksiin, kuten tiivisan epäonnistumiseen ja kantavaurioihin.

Suurten kompressorin akselin roottorien materiaalivalinnan on otettava huomioon monia tekijöitä, kuten lujuus, sitkeys, korroosionkestävyys ja konettavuus. Tällä hetkellä valtavirta käyttää kevytmetalliteräsmateriaaleja, kuten 34Crnimo6, 42CRMO4 ja muut keskipitkän hiiliseosterät. Nämä materiaalit voivat saada hyvät kattavat mekaaniset ominaisuudet asianmukaisen lämmönkäsittelyn jälkeen. Syövyttäviä keskisuuria ympäristöjä varten käytetään usein martensiittisia ruostumattomia teräksiä, kuten 1CR13, 2CR13 tai erityisiä materiaaleja, kuten duplex ruostumatonta terästä.

Lämpökäsittelyprosessin vaikutusta roottorin suorituskykyyn ei voida sivuuttaa. Käsittelyn sammutus ja karkaisu (sammutus korkean lämpötilan karkaisu) on avainprosessi hyvän lujuuden ja sitkeyden sovittamisen saamiseksi, mikä vaatii tarkan lämmityslämpötilan, pitämisajan ja jäähdytysnopeuden hallinnan. Suuret roottorin takot käyttävät usein myös stressin helpotusta hehkutusprosessia prosessoinnin aikana syntyneiden jäännösjännityksen poistamiseksi ja muodonmuutoksen välttämiseksi seuraavan viimeistelyn aikana.

Suurten kompressorin akselin roottorien prosessointiprosessi heijastaa nykyaikaisen koneiden valmistuksen ylin tasoa. Kymmeniä prosesseja vaaditaan karkeasta työstöstä hienoon työstöön. Keskeisten osien, kuten lehden ja juoksupyörän uran, mittasuojelua säädetään yleensä 0,01 mm: n sisällä, ja pinnan karheuden RA -arvon on oltava alle 0,4 μm. Tämä tarkkuusvaatimus tekee prosessointilaitteiden valinnasta erityisen tärkeän. Tällä hetkellä käytetään yleensä korkean ja tarkan CNC-kääntö- ja jyrsintäyhdistelmän koneistuskeskuksia yhdistettynä edistyneisiin online-mittausjärjestelmiin prosessoinnin laadun reaaliaikaisen seurannan saavuttamiseksi.

Dynaaminen tasapainotustekniikka on ydinlinkki roottorin sujuvan toiminnan varmistamiseksi. Perinteinen nopea dynaaminen tasapainotus suoritetaan enimmäkseen tyhjiökammiossa tuulenkestävyyden vaikutuksen vähentämiseksi; Vaikka moderni laser dynaaminen tasapainotustekniikka parantaa suuresti tasapainotustehokkuutta ja tarkkuutta kosketuksettoman mittauksen avulla. On syytä huomata, että roottorin tasapainon ei tarvitse vain harkita epätasapainoista määrää jäykässä tilassa, vaan myös analysoitava sen joustavan muodonmuutoksen vaikutusta tasapainotilaan, joka vaatii insinöörejä hallitsemaan monimutkaisen roottorin dynamiikan teorian ja käyttämään ammatillista ohjelmistoa simulaatiolaskelmiin.

Täydellinen laatutarkastusjärjestelmä on viimeinen puolustuslinja suuren kompressorin akselin roottorin luotettavuuden varmistamiseksi. Tavanomaisen ulottuvuuden tarkistuksen lisäksi tarvitaan myös tuhoavia tarkastuksia, kuten ultraäänivirheen havaitsemista ja magneettisten hiukkasten virheiden havaitsemista, pienten vikojen havaitsemiseksi materiaalin sisällä. Viime vuosina vaiheittainen ryhmän ultraäänitestaustekniikka on käytetty laajasti roottorien avainosien havaitsemisessa sen korkean herkkyyden ja kuvantamisominaisuuksien vuoksi. Tärkeille roottoreille vaaditaan myös kattavia mekaanisia ominaisuuksien testejä, mukaan lukien vetolujuus, isku ja väsymiskokeet huoneenlämpötilassa ja korkeassa lämpötilassa.