離心壓縮機大直徑葉輪坐標超差修復(fù)方案

張思宇 胡冰 張江楠 任鶴

摘 要：作者結(jié)合生產(chǎn)實際中一個發(fā)生坐標超差的葉輪制定了一整套的葉輪矯正方案，通過改進之前的測量方式，制造了矯正過程當中需要的各類工裝工具，對該葉輪進行了實驗性的矯正處理，通過測量結(jié)果數(shù)據(jù)顯示出超差數(shù)值已經(jīng)在設(shè)計所要求的合理區(qū)間之內(nèi)，滿足了設(shè)計需求，為今后的類似問題總結(jié)出了一套合理有效的解決方案。

關(guān)鍵詞：離心壓縮機葉輪；坐標超差；矯正

引言

轉(zhuǎn)子是離心壓縮機的核心部件，每一個轉(zhuǎn)子都由一個或者幾個葉輪串聯(lián)而成，因此整臺壓縮機的性能效率和葉輪密切相關(guān)，離心壓縮機的效率每提升一個百分點對于用戶來講都意味著巨大的經(jīng)濟效益，因此對于壓縮機效率提升研究的道路是無止境的。壓縮機葉輪基準面坐標超差問題多年來一直困擾著離心壓縮機制造廠商，基準座坐標超差就意味著流道內(nèi)尺寸與理想尺寸偏離的存在，勢必會影響整臺壓縮機組的效率，對這種超差的修復(fù)就成為了提高效率的途徑之一。

1 坐標超差

離心壓縮機葉輪蓋盤出口處往軸向內(nèi)部延伸有一水平面往往作為葉輪的基準面，與中心線連線的點一般為坐標零點。然而葉輪生產(chǎn)工藝復(fù)雜，在生產(chǎn)加工過程當中由于需要進行多次熱處理，尤其在葉輪余量不多的粗加工后進行的調(diào)質(zhì)處理，將勢必引起的葉輪內(nèi)部的應(yīng)力應(yīng)變，這種應(yīng)變體現(xiàn)在數(shù)值測量上超出了設(shè)計的要求值的情況我們稱之為坐標超差，這種超差會引起葉輪內(nèi)部流道的變化，因此通過加工手段幾乎是無法修復(fù)的。根據(jù)平時的統(tǒng)計，這種情況發(fā)生在大直徑葉輪概率明顯高于小直徑葉輪，在大型開槽焊葉輪上發(fā)生的概率最高。

2 測量方式

為了能夠得到更準確的測量數(shù)值，作者對原有的坐標超差測量方式進行了改進，原測量方式粗加工后將葉輪擺放在平臺上，利用坐標卡尺測量底平面與坐標準面的尺寸，這種測量方式通過調(diào)質(zhì)前后的兩側(cè)測量可以反應(yīng)出葉輪是否有變形，但是這種方式由于變形情況無法預(yù)測并且基準面也有變化，因此這種測量方式只能體現(xiàn)變形，無法對矯正提供可用的數(shù)據(jù)。

新的測量方式采用將葉輪用三個千斤頂頂起，然后將各個千斤頂?shù)臄?shù)值調(diào)節(jié)到同一高度進而保證支撐面為一個水平面，用深淺卡尺測量圖1中的A值和B值，利用A-B-T值得到E值的校準目標值，利用測量數(shù)據(jù)計算。

278.26-148.34-19.46=110.46（矯正目標值）

根據(jù)設(shè)計給出的允差范圍求出目標E值的范圍在108.39-111.97之間，通過坐標卡尺測量D值，用A-D的方式測量出不同均布點位的葉輪外圓邊緣位置的實際E值，實測值為112.31，112.38，

112.35，112.44這一組數(shù)值，顯然可以看出此葉輪已經(jīng)坐標超差，最大處將近有1mm的偏離。此方式通過測量葉輪葉片根部的和邊緣的E值進行對比來反映葉輪的變化情況并且對矯正提供一組直觀的數(shù)值。

3 矯正方案

由于在矯正過程中葉輪已經(jīng)調(diào)質(zhì)結(jié)束，為了不破壞葉輪的性能，只能采取冷態(tài)下進行矯直的方案，經(jīng)過研究采取了利用工裝在壓力機上進行矯正的方案，實施方案如圖2。為了保證葉輪在壓力機上矯正過程中葉輪葉片兩側(cè)位置由于壓力過大失穩(wěn)變形，必須制作與流道相吻合的楔形鐵保證足夠的剛性。

矯正步驟：

（1）矯正過程中發(fā)生葉輪過壓的情況，矯直過程中必須要安排限位措施，這里的限位措施由圖2中的限位擋柱及墊片組成，按照圖2擺放好葉輪和上下模具后，首先用深度尺測量上模上端面到壓力機平臺的距離，確定限位擋柱與墊片的總高度，矯直過程中通過減少墊片的厚度來控制壓力機下降距離進而保證不能過壓。

（2）調(diào)整高度一致后，通過調(diào)整墊片規(guī)格撤掉0.5mm墊片厚度進行加載，這樣就保證葉輪量最大為0.5mm。壓力機一直加載到和限位擋柱之間沒有間隙為止，通過剩余墊片是否可以挪動判斷是否壓實。

（3）壓實后卸載抬起壓力機壓頭，再次采用深度尺重新測量上模上端面與壓力機平臺的距離，測量這次壓型后葉輪軸盤的變形量，由于材料本身的性能，在彈性變形區(qū)間產(chǎn)生回彈是必然的，因此由于回彈的存在并不是我們在墊片減少的厚度能夠完全體現(xiàn)在葉輪軸盤的變形量上。

（4）經(jīng)過反復(fù)測量并加載，不斷的使葉輪的變形量達到我們之前設(shè)定的目標值。當達到這一數(shù)值時，便可以結(jié)束矯正。先進爐進行消應(yīng)力穩(wěn)定處理，然后按照圖1示意圖進行重新測量。

（5）通過測量，矯正前為設(shè)計E（A-D）值為110.46，區(qū)間為109.39～111.97實測值為112.31，112.38，112.35，112.44，矯正后E值為109.56，區(qū)間為107.49～111.07，實測值為110.88，110.32，110.84，1

10.31.

4 結(jié)束語

通過葉輪前后數(shù)據(jù)的對比，可以看出通過該矯正方案的葉輪其中的測量值E值已經(jīng)能夠滿足目標值中的E值的合格區(qū)間范圍，表明該葉輪能夠滿足設(shè)計對于坐標尺寸的要求。

新設(shè)計的工裝楔鐵保證了葉輪的整體剛性，在葉輪矯正過程沒有發(fā)現(xiàn)任何葉片根部區(qū)域發(fā)生變形的情況。

采用新的測量方式，為矯正過程提供了重要的并精準的矯正目標值，以E值的最大偏差為壓型量，針對該數(shù)值矯正后，重新測量的數(shù)據(jù)符合之前E值的偏差，超差量回歸到合理區(qū)間。

作者已經(jīng)通過多次的實踐證明了這一整套矯正方案的可行性，有效性，為企業(yè)解決壓縮機葉輪坐標超差提供了一套新的解決方案，為壓縮機廠商向大直徑開槽焊葉輪的發(fā)展掃清了障礙。