Analyse de la technologie de conception et de fabrication des grands rotors d'arbre de compresseur

En tant qu'équipement de base dans les champs industriels tels que la pétrochimie, l'énergie et l'électricité et la fabrication métallurgique, les performances des grands compresseurs sont directement liées à l'efficacité opérationnelle et à l'économie de l'ensemble du système de production. En tant que composante "cardiaque" de cet équipement clé, le niveau de conception et de fabrication du rotor d'arbre du compresseur détermine la fiabilité et la durée de vie de toute la machine.

Le Grand rotor d'arbre du compresseur est une composante complexe de transmission de puissance et de conversion d'énergie, généralement composée d'un assemblage de précision de composants tels que l'arbre principal, la roue, le disque d'équilibre et le couplage. Contrairement aux pièces mécaniques rotatives conventionnelles, le rotor de l'arbre du compresseur doit résister à d'énormes forces centrifuges, forces de gaz et contraintes thermiques sous rotation à grande vitesse, tout en maintenant une précision dynamique extrêmement élevée et une stabilité dimensionnelle. Cet état de fonctionnement extrême impose des exigences strictes sur les propriétés des matériaux, la résistance structurelle et la précision de fabrication du rotor.

Dans une perspective fonctionnelle, le rotor d'arbre doit non seulement réaliser la conversion de l'énergie mécanique en énergie de pression de gaz, mais également garantir que les caractéristiques de vibration de l'ensemble du système de rotor pendant le fonctionnement se trouvent dans une plage de sécurité. La vitesse de fonctionnement des grands rotors de compresseur moderne se situe généralement entre 3000 et 15 000 tr / min, et certaines applications spéciales peuvent même atteindre plus de 20000 tr / min. Dans de telles conditions de rotation à grande vitesse, le comportement dynamique du rotor devient extrêmement complexe, et même un petit déséquilibre peut provoquer des vibrations graves, entraînant de graves conséquences telles que la défaillance du joint et les dommages causés par le sceau.

La sélection des matériaux de grands rotors d'arbre de compresseur doit prendre en compte de nombreux facteurs tels que la résistance, la ténacité, la résistance à la corrosion et la machinabilité. À l'heure actuelle, le grand public utilise des matériaux en acier en alliage, tels que 34CrniMO6, 42CRMO4 et d'autres aciers en alliage moyen en carbone. Ces matériaux peuvent obtenir de bonnes propriétés mécaniques complètes après un traitement thermique approprié. Pour les environnements moyens corrosifs, les aciers inoxydables martensitiques tels que 1CR13, 2CR13, ou des matériaux spéciaux tels que l'acier inoxydable duplex sont souvent utilisés.

L'influence du processus de traitement thermique sur les performances du rotor ne peut être ignorée. Le traitement de l'extinction et de la trempe (trempe à haute température à haute température) est un processus clé pour obtenir une bonne résistance et une bonne correspondance, ce qui nécessite un contrôle précis de la température de chauffage, du temps de maintien et du taux de refroidissement. Les fortes redoutables du rotor utilisent également souvent le processus de recuit du soulagement des contraintes pour éliminer les contraintes résiduelles générées pendant le traitement et éviter la déformation pendant la finition ultérieure.

Le processus de traitement des grands rotors d'arbre de compresseur reflète le niveau supérieur de la fabrication de machines modernes. Des dizaines de processus sont nécessaires de l'usinage rugueux à l'usinage fin. La tolérance dimensionnelle des pièces clés telles que le journal et la rainure de la roue est généralement contrôlée à 0,01 mm, et la valeur RA de rugosité de surface doit être inférieure à 0,4 μm. Cette exigence de précision rend la sélection de l'équipement de traitement particulièrement important. À l'heure actuelle, les centres d'usinage composites CNC à haute rigidité et à haute précision sont généralement utilisés, combinés avec des systèmes de mesure en ligne avancés pour obtenir une surveillance en temps réel de la qualité de traitement.

La technologie d'équilibrage dynamique est le lien central pour assurer le fonctionnement fluide du rotor. L'équilibrage dynamique traditionnel à grande vitesse est principalement effectué dans une chambre à vide pour réduire l'influence de la résistance au vent; tandis que la technologie d'équilibrage dynamique du laser moderne améliore considérablement l'efficacité d'équilibrage et la précision grâce à la mesure sans contact. Il convient de noter que l'équilibre du rotor doit non seulement considérer la quantité déséquilibrée à l'état rigide, mais doit également analyser l'influence de sa déformation flexible sur l'état d'équilibre, qui oblige les ingénieurs à maîtriser la théorie complexe de la dynamique du rotor et à utiliser des logiciels professionnels pour les calculs de simulation.

Un système d'inspection de qualité complet est la dernière ligne de défense pour assurer la fiabilité du rotor d'arbre d'un grand compresseur. En plus de l'inspection dimensionnelle conventionnelle, des inspections non destructives telles que la détection des défauts ultrasoniques et la détection magnétique des défauts de particules sont également nécessaires pour détecter de minuscules défauts à l'intérieur du matériau. Ces dernières années, la technologie des tests à ultrasons par tableau progressive a été largement utilisée dans la détection de parties clés des rotors en raison de sa sensibilité élevée et de ses capacités d'imagerie. Pour les rotors importants, des tests complets de propriétés mécaniques sont également nécessaires, y compris les tests de traction, d'impact et de fatigue à température ambiante et à haute température.