Design del rotore dell'albero del compressore di grandi dimensioni: garanzia delle prestazioni dietro precisione e complessità

Nei grandi sistemi di compressore, il rotore dell'albero è il componente centrale della trasmissione di potenza e della conversione di energia. La sua progettazione strutturale non solo determina le prestazioni del compressore, ma influisce direttamente sulla stabilità e l'affidabilità dell'intero sistema. La progettazione strutturale del grande rotore dell'albero del compressore è così precisa e complessa, principalmente perché deve soddisfare una varietà di condizioni operative e requisiti di prestazione difficili.

Quando il rotore dell'albero di grande compressore Ruota ad alta velocità, genererà enormi forze centrifughe e vibrazioni. Al fine di garantire che il rotore rimanga stabile durante il funzionamento a lungo termine, la sua progettazione strutturale deve considerare pienamente l'equilibrio dinamico. Ciò include il calcolo accuratamente la distribuzione di massa del rotore, l'ottimizzazione del layout di componenti come la girante e il disco di bilanciamento e l'utilizzo della tecnologia di test di bilanciamento dinamico avanzato per garantire che il rotore possa raggiungere un buon stato di equilibrio a qualsiasi velocità. Inoltre, anche la struttura di supporto del rotore, come cuscinetti a rotolamento o cuscinetti di film, deve essere progettata con cura per resistere a enormi carichi radiali e assiali e ridurre le vibrazioni e il rumore.

Durante il funzionamento di un compressore di grandi dimensioni, il calore generato dalla compressione del gas e il calore generato dall'attrito meccanico causerà il sottoposizione del rotore dell'albero a una significativa sollecitazione termica. Allo stesso tempo, la differenza nei coefficienti di espansione termica tra materiali diversi causerà anche la concentrazione di stress all'interno del sistema dell'albero. La progettazione strutturale del rotore dell'albero deve considerare le misure di distribuzione e mitigazione dello stress termico, come l'adozione di una ragionevole struttura di compensazione di espansione termica per garantire il funzionamento stabile del sistema dell'albero in diverse condizioni di lavoro.

Nei macchinari rotanti come turbine e compressori, l'interazione tra fluido e struttura solida (cioè l'effetto di accoppiamento-solido fluido) è un problema che non può essere ignorato. Durante il funzionamento di rotori di alberi di grandi dimensioni, saranno influenzati dalla forza elastica del gas, portando a instabilità delle vibrazioni e altri problemi. Nella progettazione strutturale, è necessaria un'analisi dettagliata dell'accoppiamento fluido-solido per valutare l'influenza della forza elastica del gas sulla stabilità del rotore e prendere misure di progettazione corrispondenti, come l'ottimizzazione della forma della girante e la regolazione della dimensione del gap, per migliorare la capacità anti-instabilità del rotore.

I compressori di grandi dimensioni devono spesso funzionare in una varietà di condizioni di lavoro, come l'avvio, l'arresto e il carico variabile. Queste variazioni di condizione di lavoro avranno effetti diversi sul rotore dell'albero, come la risposta transitoria, la vibrazione torsionale accoppiata, la coppia pulsante, ecc. Pertanto, nella progettazione strutturale, è necessario considerare pienamente l'adattabilità del rotore a più condizioni di lavoro e ridurre l'influenza delle condizioni di lavoro delle condizioni di lavoro sulla stabilità strutturale, come l'utilizzo di accoppiamenti flessibili e l'istituzione di shock. Allo stesso tempo, è inoltre richiesto la progettazione di affidabilità, come l'adozione di progettazione ridondante e la creazione di sistemi di monitoraggio per migliorare l'affidabilità operativa e la sicurezza del rotore.

La progettazione strutturale del rotore dell'albero del compressore di grandi dimensioni deve inoltre considerare i requisiti del processo di produzione e dell'accuratezza dell'assemblaggio. La progettazione strutturale complessa spesso significa maggiori difficoltà di elaborazione e requisiti di assemblaggio. Nel processo di progettazione, è necessario integrarsi da vicino con il processo di produzione, adottare la tecnologia di elaborazione avanzata e la tecnologia di montaggio per garantire l'accuratezza della produzione e la qualità dell'assemblaggio del rotore. Allo stesso tempo, l'intercambiabilità e la manutenibilità delle parti devono anche essere considerate per facilitare la successiva manutenzione e risoluzione dei problemi.

La progettazione strutturale del rotore dell'albero del compressore di grandi dimensioni è un ingegneria di sistema precisa e complessa. Deve considerare in modo completo più fattori come l'equilibrio dinamico, la gestione dello stress termico, l'effetto di accoppiamento fluido-solido, l'adattabilità multi-condizione, il processo di produzione e l'accuratezza dell'assemblaggio. Attraverso metodi di progettazione scientifica e mezzi tecnici avanzati, un grande rotore dell'albero del compressore con prestazioni, stabilità e affidabilità può essere progettata per fornire una forte garanzia per la continuità e l'efficienza della produzione industriale.