Analys av design- och tillverkningstekniken för stora kompressoraxelrotorer

Som kärnutrustning inom industrifält som petrokemikalier, energi och el och metallurgisk tillverkning är prestandan för stora kompressorer direkt relaterad till driftseffektiviteten och ekonomin i hela produktionssystemet. Som "hjärtkomponenten i denna nyckelutrustning bestämmer design- och tillverkningsnivån för kompressoraxelrotorn tillförlitligheten och livslängden för hela maskinen.

De stor kompressorxelrotor är en komplex kraftöverförings- och energikonverteringskomponent, vanligtvis sammansatt av en precisionsmontering av komponenter som huvudaxel, impeller, balansskiva och koppling. Till skillnad från konventionella roterande mekaniska delar, måste kompressoraxelrotorn tåla enorma centrifugalkrafter, gaskrafter och termiska spänningar under höghastighetsrotation, samtidigt som man bibehåller extremt hög dynamisk balansnoggrannhet och dimensionell stabilitet. Detta extrema arbetstillstånd ställer strikta krav på materiella egenskaper, strukturell styrka och tillverkningsnoggrannhet hos rotorn.

Ur ett funktionellt perspektiv får axelrotorn inte bara inse omvandlingen av mekanisk energi till gastryckenergi, utan också säkerställa att vibrationsegenskaperna för hela rotorsystemet under drift ligger inom ett säkert område. Driftshastigheten för moderna stora kompressorrotorer är vanligtvis mellan 3000-15000 rpm, och vissa speciella applikationer kan till och med nå mer än 20000 rpm. Under sådana höghastighetsrotationsförhållanden blir rotorns dynamiska beteende extremt komplex, och till och med en liten obalans kan orsaka allvarlig vibration, vilket kan leda till allvarliga konsekvenser såsom tätningsfel och skador.

Det materialval av stora kompressoraxelrotorer måste överväga många faktorer som styrka, seghet, korrosionsbeständighet och bearbetbarhet. För närvarande använder mainstream legeringsstålmaterial, såsom 34crnimo6, 42crmo4 och andra medelkollegeringsstål. Dessa material kan få goda omfattande mekaniska egenskaper efter korrekt värmebehandling. För frätande medelmiljöer används ofta martensitiska rostfria stål som 1CR13, 2CR13 eller specialmaterial såsom duplex rostfritt stål.

Påverkan av värmebehandlingsprocessen på rotorprestanda kan inte ignoreras. Kylning och härdning av behandling (släckning av hög temperaturtempering) är en nyckelprocess för att få god styrka och seghetsmatchning, vilket kräver exakt kontroll av värmningstemperatur, hålltid och kylningshastighet. Stora rotorförfyllningar använder också ofta stressavlastningsprocess för att eliminera restspänning som genereras under bearbetning och undvika deformation under efterföljande efterföljande.

Bearbetningsprocessen för stora kompressoraxelrotorer återspeglar toppnivån för modern maskinproduktion. Dussintals processer krävs från grov bearbetning till fin bearbetning. Den dimensionella toleransen för nyckeldelar såsom tidskriften och pumphjulsspåret styrs vanligtvis inom 0,01 mm, och ytråhet RA -värdet krävs för att ligga under 0,4 um. Detta precisionskrav gör valet av bearbetningsutrustning särskilt viktigt. För närvarande används vanligtvis hög rigiditet och högprecision av CNC-vridning och fräsningskompositbearbetningscentra, i kombination med avancerade online-mätningssystem för att uppnå realtidsövervakning av bearbetningskvaliteten.

Dynamisk balanseringsteknik är kärnlänken för att säkerställa en smidig drift av rotorn. Traditionell höghastighetsdynamisk balansering utförs mestadels i en vakuumkammare för att minska påverkan av vindmotstånd; Medan modern laserdynamisk balanseringsteknologi förbättrar i hög grad balanseringseffektiviteten och noggrannheten genom mätning av icke-kontakt. Det är värt att notera att balansen i rotorn inte bara behöver överväga den obalanserade mängden i det styva tillståndet, utan också måste analysera påverkan av dess flexibla deformation på balansläget, vilket kräver att ingenjörer behärskar komplex rotordynamikteori och använder professionell programvara för simuleringsberäkningar.

Ett komplett kvalitetsinspektionssystem är den sista försvarslinjen för att säkerställa tillförlitligheten för axelrotorn hos en stor kompressor. Förutom konventionell dimensionell inspektion krävs också icke-förstörande inspektioner såsom ultraljudsfeldetektering och magnetpartikelfel-upptäckt för att upptäcka små defekter i materialet. Under de senaste åren har fasad matris ultraljudstestningsteknologi använts i stor utsträckning vid detekteringen av viktiga delar av rotorer på grund av dess höga känslighet och avbildningsfunktioner. För viktiga rotorer krävs också omfattande mekaniska egenskaper, inklusive drag-, påverkan och trötthetstester vid rumstemperatur och hög temperatur.