Analiza tehnologiei de proiectare și fabricație a rotorilor de arbori de compresie mari

Ca echipamente de bază în domeniile industriale, cum ar fi petrochimia, energia și energia electrică și producția metalurgică, performanța compresoarelor mari este direct legată de eficiența operațională și de economia întregului sistem de producție. Ca componentă „inimă” a acestui echipament cheie, proiectarea și nivelul de fabricație al rotorului arborelui compresorului determină fiabilitatea și durata de viață a întregii mașini.

Rotor de arbore de compresor mare este o componentă complexă de transmisie a puterii și conversie energetică, de obicei compusă dintr -un ansamblu de precizie a componentelor, cum ar fi arborele principal, rotorul, discul de echilibru și cuplarea. Spre deosebire de piesele mecanice rotative convenționale, rotorul arborelui compresorului trebuie să reziste la forțele centrifuge uriașe, forțele de gaz și tensiunile termice sub rotație de mare viteză, menținând în același timp o precizie dinamică extrem de ridicată și o stabilitate dimensională. Această condiție de lucru extremă plasează cerințe stricte privind proprietățile materialului, rezistența structurală și precizia fabricării rotorului.

Dintr -o perspectivă funcțională, rotorul arborelui trebuie să realizeze doar conversia energiei mecanice în energie de presiune a gazului, dar, de asemenea, să se asigure că caracteristicile de vibrație ale întregului sistem rotor în timpul funcționării sunt într -un interval sigur. Viteza de funcționare a rotorilor moderni de compresor mari este de obicei între 3000-15000rpm, iar unele aplicații speciale pot ajunge chiar mai mult de 20000rpm. În astfel de condiții de rotație de mare viteză, comportamentul dinamic al rotorului devine extrem de complex și chiar un dezechilibru mic poate provoca vibrații severe, ceea ce duce la consecințe grave, cum ar fi eșecul de etanșare și daunele de purtare.

Selecția materială a rotorilor de arbori de compresor mari trebuie să ia în considerare mulți factori, cum ar fi rezistența, rezistența la coroziune și mașina. În prezent, mainstream-ul folosește materiale din oțel din aliaj, cum ar fi 34crnimo6, 42CRMO4 și alte oțeluri din aliaj cu carbon mediu. Aceste materiale pot obține proprietăți mecanice bune după un tratament termic adecvat. Pentru mediile medii corozive, se folosesc adesea oțelurile inoxidabile martensitice, cum ar fi 1CR13, 2CR13 sau materiale speciale, cum ar fi oțelul inoxidabil duplex.

Influența procesului de tratare a căldurii asupra performanței rotorului nu poate fi ignorată. Tratamentul de stingere și temperare (stingerea temperaturii la temperaturi ridicate) este un proces cheie pentru a obține o bună rezistență și o potrivire a durității, care necesită un control precis al temperaturii de încălzire, a timpului de menținere și a ratei de răcire. De asemenea, forjele rotor mari folosesc adesea procesul de recoacere pentru reducerea stresului pentru a elimina stresul rezidual generat în timpul procesării și pentru a evita deformarea în timpul finalizării ulterioare.

Procesul de procesare a rotorilor de arbori de compresor mari reflectă nivelul superior al fabricației moderne de utilaje. Zeci de procese sunt necesare de la prelucrare aspră până la prelucrarea fină. Toleranța dimensională a pieselor cheie, cum ar fi jurnalul și canelura rotorului este de obicei controlată la 0,01 mm, iar valoarea RA de rugozitate a suprafeței este necesară sub 0,4 μm. Această cerință de precizie face ca selecția echipamentelor de procesare să fie deosebit de importantă. În prezent, centrele de prelucrare a compozitelor CNC și frezarea CNC de înaltă precizie sunt utilizate în general, combinate cu sisteme avansate de măsurare online pentru a obține monitorizarea în timp real a calității procesării.

Tehnologia de echilibrare dinamică este legătura de bază pentru a asigura funcționarea lină a rotorului. Echilibrarea dinamică tradițională de mare viteză se realizează în cea mai mare parte într-o cameră de vid pentru a reduce influența rezistenței la vânt; În timp ce tehnologia modernă de echilibrare dinamică cu laser îmbunătățește foarte mult eficiența și precizia de echilibrare prin măsurarea fără contact. Este demn de remarcat faptul că echilibrul rotorului nu numai că trebuie să ia în considerare cantitatea dezechilibrată în starea rigidă, dar trebuie să analizeze influența deformării sale flexibile asupra stării de echilibru, ceea ce impune inginerilor să stăpânească teoria complexă a dinamicii rotorului și să utilizeze software profesional pentru calcule de simulare.

Un sistem complet de inspecție de calitate este ultima linie de apărare pentru a asigura fiabilitatea rotorului arborelui unui compresor mare. În plus față de inspecția dimensională convențională, sunt necesare inspecții nedistructive, cum ar fi detectarea defectelor cu ultrasunete și detectarea defectelor particulelor magnetice pentru a detecta defecte minuscule în interiorul materialului. În ultimii ani, tehnologia de testare cu ultrasunete în fază a fost utilizată pe scară largă în detectarea părților cheie ale rotorilor, datorită capacităților sale de sensibilitate și imagistică ridicată. Pentru rotori importanți, sunt necesare, de asemenea, teste de proprietăți mecanice cuprinzătoare, inclusiv teste de tracțiune, impact și oboseală la temperatura camerei și la temperatură ridicată.