開發(fā)研制離心式壓縮機的難點、重點及對策.
開發(fā)研制離心式壓縮機的難點、重點及對策.
研制一臺離心壓縮機包括多方面的內(nèi)容:氣動熱力計算、強度與振動計算、結構設計、各種材料的選擇、加工制造工藝設計、自動控制與調(diào)節(jié)設計、以及驅(qū)動型式選擇等.
其中的難重點主要有以下幾個方面:
1. 葉輪的設計 轉(zhuǎn)子作為離心壓縮機的運動部件,其核心部分為葉輪.現(xiàn)在國內(nèi)外各大離心機廠家均采用三元流方法進行葉輪設計.三元流方法要求設計人員具備數(shù)值模擬、計算流體動力學、流體機械內(nèi)部流場理論等非常專業(yè)的知識.國內(nèi)公司技術人員大部分不具備這些專業(yè)知識,要設計高效的三元葉輪,只有和高校科研機構合作.高校中離心式壓縮機方面的專家主要有上海交大的谷傳綱教授、西安交大的王尚錦教授.谷教授長期從事離心機方面的研究,先后主持完成6項國家自然科學基金項目,在離心機三元流設計,壓縮機組試驗、監(jiān)測及控制,系統(tǒng)防喘振等方面均有深入的研究,他所主持完成的《多級離心壓縮機氣動設計技術與應用》項目獲2004年國家科技進步二等獎.王教授領導的西安交大賽爾機泵科研組,以獨具特色的“可控渦葉輪設計理論”，在石化等領域的機組改造中有出色的應用.
2. 葉輪的加工制作
以三元流理論設計的葉輪葉片形狀一般為空間曲面,葉片及葉輪的加工成型是制造的重點,也是難點. 對于三元葉輪，常用的加工方法主要有兩種： 1)三體焊形式：也就是說輪盤、葉片、輪蓋分別加工.這種加工方法對設備要求比較簡單，輪盤、輪蓋只需要車出外形就夠了.葉片加工要麻煩一些，首先要利用三坐標機床銑出葉片模具，然后將下好料的葉片進行熱處理，壓型得到所需的葉片形狀.最后將葉片焊接到輪盤上，再將輪蓋焊好.這樣的話需要的設備大概是三坐標銑床、熱處理爐、油壓機以及其他所需的一些常規(guī)設備，所需投資比較低,更適合開始做. 2)整體銑制：也就是輪盤和葉片是在一起利用多坐標設備進行整體銑制而得到一個半開式葉輪.為避免干涉，目前國際上對這種葉輪的加工大都是利用五坐標加工中心進行.一臺五坐標設備大概從幾百萬到上千萬不止，成本非常高.以加工600mm葉輪為例,國內(nèi)五軸床大概要350萬人民幣,進口五軸床大概要480萬人民幣.通過四坐標機床旋轉(zhuǎn)工作臺的傾斜實現(xiàn)三元葉輪的四坐標整體銑制，如果葉片稠度比較大,干涉問題在四坐標上就不可避免.四坐標的設備相對比較便宜，大概100多萬人民幣.
3.轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速的計算 臨界轉(zhuǎn)速是設計轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速時要考慮的一個重要因素,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速要避開臨界轉(zhuǎn)速.臨界轉(zhuǎn)速的計算一般采用普洛爾法,市場上有專門計算臨界轉(zhuǎn)速的軟件,也可以自己開發(fā)計算軟件.
4.防喘振系統(tǒng)的設計 由離心式壓縮機的工作機理可知,喘振是離心機所固有的性質(zhì),不可消除,但可通過有效途徑加以避免.離心式制冷壓縮機發(fā)生喘振的原因:流量過低及冷凝壓力過高.喘振對機組的危害相當大,須認真設計防喘振系統(tǒng)
5.滑動軸承的設計
離心式制冷壓縮機一般采用增速齒輪,轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)速一般都在5000RPM以上,都采用滑動軸承,滑動軸承的設計也是研制離心機的一個重點.
四、開發(fā)研制離心式壓縮機的大致步驟:
1.搜集、學習離心式壓縮機及離心式冷水機組的相關標準.
2.組織有關人員學習離心式壓縮機的基本知識,達到用一元流理論設計壓縮機的水平.
3.組織有關人員到相關科研院所及專業(yè)生產(chǎn)廠家學習參觀.
4.與科研院所合作進行三元葉輪的設計.
5.研制開發(fā)整機.
6.樣機試驗改進 .
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