تجزیه و تحلیل فن آوری طراحی و ساخت روتورهای بزرگ شفت کمپرسور

به عنوان تجهیزات اصلی در زمینه های صنعتی مانند پتروشیمی ، انرژی و برق و تولید متالورژی ، عملکرد کمپرسورهای بزرگ به طور مستقیم با راندمان عملیاتی و اقتصاد کل سیستم تولید مرتبط است. به عنوان مؤلفه "قلب" این تجهیزات کلیدی ، سطح طراحی و ساخت روتور شافت کمپرسور قابلیت اطمینان و عمر خدمات کل دستگاه را تعیین می کند.

در روتور شافت کمپرسور بزرگ یک مؤلفه انتقال نیرو و تبدیل انرژی پیچیده است ، که معمولاً از مونتاژ دقیق اجزای مانند شافت اصلی ، پروانه ، دیسک تعادل و اتصال تشکیل شده است. بر خلاف قطعات مکانیکی چرخان معمولی ، روتور شافت کمپرسور باید در برابر نیروهای عظیم گریز از مرکز ، نیروهای گاز و تنش های حرارتی تحت چرخش با سرعت بالا مقاومت کند ، ضمن اینکه دقت تعادل پویا بسیار بالا و ثبات ابعادی را حفظ می کند. این شرایط شدید کار نیازهای دقیق را بر روی خصوصیات مواد ، استحکام ساختاری و دقت ساخت روتور قرار می دهد.

از منظر عملکردی ، روتور شافت نه تنها باید تبدیل انرژی مکانیکی به انرژی فشار گاز را تحقق بخشد ، بلکه اطمینان حاصل کند که ویژگی های لرزش کل سیستم روتور در حین کار در محدوده ایمن است. سرعت عملیاتی روتورهای کمپرسور بزرگ مدرن معمولاً بین 3000-15000 دور در دقیقه است و برخی از برنامه های ویژه حتی می توانند به بیش از 20000 دور در دقیقه برسند. در چنین شرایط چرخش پر سرعت ، رفتار پویا روتور بسیار پیچیده می شود و حتی عدم تعادل کوچک ممکن است باعث لرزش شدید شود و منجر به عواقب جدی مانند خرابی مهر و موم شده و آسیب های تحمل شود.

انتخاب مواد روتورهای بزرگ شافت کمپرسور باید عوامل بسیاری از قبیل استحکام ، چقرمگی ، مقاومت در برابر خوردگی و ماشینکاری را در نظر بگیرد. در حال حاضر ، جریان اصلی از مواد فولادی آلیاژ مانند 34Crnimo6 ، 42CRMO4 و سایر فولادهای آلیاژ متوسط ​​کربن استفاده می کند. این مواد پس از عملیات حرارتی مناسب می توانند خواص مکانیکی جامع خوبی را بدست آورند. برای محیط های متوسط ​​خورنده ، از فولادهای ضد زنگ مارتنزیتی مانند 1CR13 ، 2CR13 یا مواد خاص مانند فولاد ضد زنگ دوبلکس استفاده می شود.

تأثیر فرآیند عملیات حرارتی بر عملکرد روتور نمی تواند نادیده گرفته شود. فرونشست و درمان معتدل (خاموش کردن درجه حرارت با درجه حرارت بالا) یک فرآیند کلیدی برای به دست آوردن استحکام خوب و تطبیق سختی است که نیاز به کنترل دقیق دمای گرمایش ، نگه داشتن زمان و سرعت خنک کننده دارد. بخشش های بزرگ روتور نیز اغلب از فرآیند بازپرداخت استرس برای از بین بردن استرس باقیمانده تولید شده در طول پردازش و جلوگیری از تغییر شکل در هنگام اتمام بعدی استفاده می کنند.

فرآیند پردازش روتورهای بزرگ شافت کمپرسور نشان دهنده سطح بالای تولید ماشین آلات مدرن است. ده ها فرآیند از ماشینکاری خشن تا ماشینکاری ریز مورد نیاز است. تحمل بعدی قطعات کلیدی مانند ژورنال و شیار پروانه معمولاً در 0.01 میلی متر کنترل می شود و مقدار ناهماهنگی سطح RA زیر 0.4μm است. این نیاز دقیق باعث می شود انتخاب تجهیزات پردازش از اهمیت ویژه ای برخوردار باشد. در حال حاضر ، از مراکز ماشینکاری کامپوزیت چرخشی و با دقت بالا و با دقت بالا به طور کلی استفاده می شود ، همراه با سیستم های اندازه گیری پیشرفته آنلاین برای دستیابی به نظارت در زمان واقعی از کیفیت پردازش.

فناوری تعادل پویا پیوند اصلی برای اطمینان از عملکرد صاف روتور است. تعادل پویا با سرعت بالا بیشتر در یک محفظه خلاء انجام می شود تا تأثیر مقاومت باد را کاهش دهد. در حالی که فناوری متعادل کننده پویا لیزر مدرن باعث افزایش کارایی و دقت تعادل از طریق اندازه گیری غیر تماس می شود. شایان ذکر است که تعادل روتور نه تنها باید مقدار نامتعادل را در حالت سفت و سخت در نظر بگیرد ، بلکه نیاز به تجزیه و تحلیل تأثیر تغییر شکل انعطاف پذیر آن در حالت تعادل دارد ، که به مهندسان نیاز دارد تا از تئوری دینامیک روتور پیچیده استفاده کنند و از نرم افزار حرفه ای برای محاسبات شبیه سازی استفاده کنند.

یک سیستم بازرسی با کیفیت کامل آخرین خط دفاعی برای اطمینان از قابلیت اطمینان روتور شافت یک کمپرسور بزرگ است. علاوه بر بازرسی ابعادی معمولی ، بازرسی های غیر مخرب مانند تشخیص نقص اولتراسونیک و تشخیص نقص ذرات مغناطیسی نیز برای تشخیص نقایص ریز در داخل ماده مورد نیاز است. در سالهای اخیر ، فناوری تست اولتراسونیک آرایه فاز به دلیل حساسیت و قابلیت تصویربرداری به طور گسترده ای در تشخیص قسمت های کلیدی روتورها مورد استفاده قرار گرفته است. برای روتورهای مهم ، آزمایشات جامع مکانیکی نیز مورد نیاز است ، از جمله تست های کششی ، ضربه و خستگی در دمای اتاق و دمای بالا .