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(jié)構(gòu)設(shè)計、各種材料的選擇、加工制造工藝設(shè)計、自動控制與調(diào)節(jié)設(shè)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(shè)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(shè)計.三元流方法要求設(shè)計人員具備數(shù)值模擬、計算流體動力學(xué)、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(shù)人員大部分不具備這些專業(yè)知識,要設(shè)計高效的三元葉輪,只有和高校科研機構(gòu)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(xué)基金項目,在離心機三元流設(shè)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(shè)計技術(shù)與應(yīng)用》項目獲2004年國家科技進步二等獎.王教授領(lǐng)導(dǎo)的西安交大賽爾機泵科研組,以獨具特色的“可控渦葉輪設(shè)計理論”，在石化等領(lǐng)域的機組改造中有出色的應(yīng)用.
2. 葉輪的加工制作
以三元流理論設(shè)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(shè)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(biāo)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(shè)備大概是三坐標(biāo)銑床、熱處理爐、油壓機以及其他所需的一些常規(guī)設(shè)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(biāo)設(shè)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(biāo)加工中心進行.一臺五坐標(biāo)設(shè)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(biāo)機床旋轉(zhuǎn)工作臺的傾斜實現(xiàn)三元葉輪的四坐標(biāo)整體銑制，如果葉片稠度比較大,干涉問題在四坐標(biāo)上就不可避免.四坐標(biāo)的設(shè)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(shè)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(shè)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(dāng)大,須認真設(shè)計防喘振系統(tǒng)
5.滑動軸承的設(shè)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(shè)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(xué)習(xí)離心式壓縮機及離心式冷水機組的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn).
2.組織有關(guān)人員學(xué)習(xí)離心式壓縮機的基本知識,達到用一元流理論設(shè)計壓縮機的水平.
3.組織有關(guān)人員到相關(guān)科研院所及專業(yè)生產(chǎn)廠家學(xué)習(xí)參觀.
4.與科研院所合作進行三元葉輪的設(shè)計.
5.研制開發(fā)整機.
6.樣機試驗改進 .
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