Analisi della tecnologia di progettazione e produzione di grandi rotori dell'albero del compressore

Come attrezzature principali in settori industriali come petrolchimici, energia ed elettricità e produzione metallurgica, le prestazioni dei grandi compressori sono direttamente correlati all'efficienza operativa e all'economia dell'intero sistema di produzione. Come componente "cuore" di questa attrezzatura chiave, il livello di progettazione e produzione del rotore dell'albero del compressore determina l'affidabilità e la durata di servizio dell'intera macchina.

IL rotore dell'albero di grande compressore è un complesso componente di trasmissione di potenza e di conversione energetica, generalmente composta da un gruppo di precisione di componenti come l'albero principale, la girante, il disco di bilanciamento e l'accoppiamento. A differenza delle parti meccaniche rotanti convenzionali, il rotore dell'albero del compressore deve resistere a enormi forze centrifughe, forze di gas e sollecitazioni termiche a rotazione ad alta velocità, mantenendo al contempo un'accuratezza della bilancia dinamica estremamente elevata e la stabilità dimensionale. Questa condizione di lavoro estrema pone requisiti rigorosi sulle proprietà del materiale, la resistenza strutturale e l'accuratezza della produzione del rotore.

Da una prospettiva funzionale, il rotore dell'albero non deve solo realizzare la conversione dell'energia meccanica in energia di pressione del gas, ma anche garantire che le caratteristiche di vibrazione dell'intero sistema del rotore durante il funzionamento siano presenti in un intervallo di sicurezza. La velocità operativa dei moderni rotori di compressore di grandi dimensioni è generalmente compresa tra 3000-15000 giri / min e alcune applicazioni speciali possono persino raggiungere oltre 20000 giri / min. In tali condizioni di rotazione ad alta velocità, il comportamento dinamico del rotore diventa estremamente complesso e anche un piccolo squilibrio può causare gravi vibrazioni, portando a gravi conseguenze come il fallimento del sigillo e il danno al cuscinetto.

La selezione del materiale di grandi rotori dell'albero del compressore deve considerare molti fattori come la resistenza, la tenacità, la resistenza alla corrosione e la lavorabilità. Al momento, il mainstream utilizza materiali in acciaio in lega, come 34crnimo6, 42crmo4 e altri acciai in lega di carbonio medio. Questi materiali possono ottenere buone proprietà meccaniche complete dopo un adeguato trattamento termico. Per ambienti medi corrosivi, vengono spesso utilizzati acciai inossidabili martensitici come 1Cr13, 2Cr13 o materiali speciali come l'acciaio inossidabile duplex.

L'influenza del processo di trattamento termico sulle prestazioni del rotore non può essere ignorata. Il trattamento di tempra e tempra (tempra temperatura ad alta temperatura) è un processo chiave per ottenere una buona forza e una corrispondenza della tenacità, che richiede un controllo preciso della temperatura di riscaldamento, del tempo di mantenimento e della velocità di raffreddamento. I forti rinforzi del rotore usano spesso anche il processo di ricottura dello stress per eliminare lo stress residuo generato durante l'elaborazione ed evitare la deformazione durante la finitura successiva.

Il processo di elaborazione dei rotori dell'albero del compressore di grandi dimensioni riflette il livello superiore della produzione di macchinari moderni. Dozzine di processi sono richiesti dalla lavorazione ruvida alla lavorazione fine. La tolleranza dimensionale delle parti chiave come il diario e la scanalatura della girante è generalmente controllata entro 0,01 mm e il valore RA di rugosità superficiale deve essere inferiore a 0,4 μm. Questo requisito di precisione rende particolarmente importante la selezione delle apparecchiature di elaborazione. Allo stato attuale, vengono generalmente utilizzati i centri di lavorazione composito CNC ad alta rigidità e ad alta precisione e i centri di lavorazione composita di fresatura, combinati con sistemi di misurazione online avanzati per ottenere il monitoraggio in tempo reale della qualità di elaborazione.

La tecnologia di bilanciamento dinamico è il collegamento centrale per garantire il funzionamento regolare del rotore. Il bilanciamento dinamico tradizionale ad alta velocità è per lo più condotto in una camera a vuoto per ridurre l'influenza della resistenza al vento; Mentre la moderna tecnologia di bilanciamento dinamico laser migliora notevolmente l'efficienza e l'accuratezza del bilanciamento attraverso la misurazione senza contatto. Vale la pena notare che l'equilibrio del rotore non deve solo considerare la quantità sbilanciata nello stato rigido, ma deve anche analizzare l'influenza della sua deformazione flessibile sullo stato di equilibrio, che richiede agli ingegneri di padroneggiare la teoria della dinamica del rotore complesse e utilizzare software professionale per i calcoli della simulazione.

Un sistema di ispezione di qualità completo è l'ultima linea di difesa per garantire l'affidabilità del rotore dell'albero di un compressore di grandi dimensioni. Oltre all'ispezione dimensionale convenzionale, sono necessarie anche ispezioni non distruttive come il rilevamento del difetto ad ultrasuoni e il rilevamento del difetto di particelle magnetiche per rilevare piccoli difetti all'interno del materiale. Negli ultimi anni, la tecnologia di test ad ultrasuoni a base di array è stata ampiamente utilizzata nel rilevamento di parti chiave dei rotori a causa della sua elevata sensibilità e capacità di imaging. Per importanti rotori, sono necessari anche test di proprietà meccaniche complete, tra cui test di trazione, impatto e fatica a temperatura ambiente e temperature elevate.