離心壓縮機(jī)大直徑葉輪坐標(biāo)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(shí)際中一個(gè)發(fā)生坐標(biāo)超差的葉輪制定了一整套的葉輪矯正方案，通過改進(jìn)之前的測(cè)量方式，制造了矯正過程當(dāng)中需要的各類工裝工具，對(duì)該葉輪進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)性的矯正處理，通過測(cè)量結(jié)果數(shù)據(jù)顯示出超差數(shù)值已經(jīng)在設(shè)計(jì)所要求的合理區(qū)間之內(nèi)，滿足了設(shè)計(jì)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(jī)葉輪；坐標(biāo)超差；矯正

引言

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

1 坐標(biāo)超差

離心壓縮機(jī)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(zhǔn)面，與中心線連線的點(diǎn)一般為坐標(biāo)零點(diǎn)。然而葉輪生產(chǎn)工藝復(fù)雜，在生產(chǎn)加工過程當(dāng)中由于需要進(jìn)行多次熱處理，尤其在葉輪余量不多的粗加工后進(jìn)行的調(diào)質(zhì)處理，將勢(shì)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(cè)量上超出了設(shè)計(jì)的要求值的情況我們稱之為坐標(biāo)超差，這種超差會(huì)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(shí)的統(tǒng)計(jì)，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(cè)量方式

為了能夠得到更準(zhǔn)確的測(cè)量數(shù)值，作者對(duì)原有的坐標(biāo)超差測(cè)量方式進(jìn)行了改進(jìn)，原測(cè)量方式粗加工后將葉輪擺放在平臺(tái)上，利用坐標(biāo)卡尺測(cè)量底平面與坐標(biāo)準(zhǔn)面的尺寸，這種測(cè)量方式通過調(diào)質(zhì)前后的兩側(cè)測(cè)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(cè)并且基準(zhǔn)面也有變化，因此這種測(cè)量方式只能體現(xiàn)變形，無法對(duì)矯正提供可用的數(shù)據(jù)。

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

278.26-148.34-19.46=110.46（矯正目標(biāo)值）

根據(jù)設(shè)計(jì)給出的允差范圍求出目標(biāo)E值的范圍在108.39-111.97之間，通過坐標(biāo)卡尺測(cè)量D值，用A-D的方式測(cè)量出不同均布點(diǎn)位的葉輪外圓邊緣位置的實(shí)際E值，實(shí)測(cè)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(biāo)超差，最大處將近有1mm的偏離。此方式通過測(cè)量葉輪葉片根部的和邊緣的E值進(jìn)行對(duì)比來反映葉輪的變化情況并且對(duì)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(jìn)行矯直的方案，經(jīng)過研究采取了利用工裝在壓力機(jī)上進(jìn)行矯正的方案，實(shí)施方案如圖2。為了保證葉輪在壓力機(jī)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?qǐng)D2擺放好葉輪和上下模具后，首先用深度尺測(cè)量上模上端面到壓力機(jī)平臺(tái)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(jī)下降距離進(jìn)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(jìn)行加載，這樣就保證葉輪量最大為0.5mm。壓力機(jī)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(dòng)判斷是否壓實(shí)。

（3）壓實(shí)后卸載抬起壓力機(jī)壓頭，再次采用深度尺重新測(cè)量上模上端面與壓力機(jī)平臺(tái)的距離，測(cè)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?cè)趬|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(cè)量并加載，不斷的使葉輪的變形量達(dá)到我們之前設(shè)定的目標(biāo)值。當(dāng)達(dá)到這一數(shù)值時(shí)，便可以結(jié)束矯正。先進(jìn)爐進(jìn)行消應(yīng)力穩(wěn)定處理，然后按照?qǐng)D1示意圖進(jìn)行重新測(cè)量。

（5）通過測(cè)量，矯正前為設(shè)計(jì)E（A-D）值為110.46，區(qū)間為109.39～111.97實(shí)測(cè)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(shí)測(cè)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(duì)比，可以看出通過該矯正方案的葉輪其中的測(cè)量值E值已經(jīng)能夠滿足目標(biāo)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(jì)對(duì)于坐標(biāo)尺寸的要求。

新設(shè)計(jì)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(cè)量方式，為矯正過程提供了重要的并精準(zhǔn)的矯正目標(biāo)值，以E值的最大偏差為壓型量，針對(duì)該數(shù)值矯正后，重新測(cè)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(shí)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(jī)葉輪坐標(biāo)超差提供了一套新的解決方案，為壓縮機(jī)廠商向大直徑開槽焊葉輪的發(fā)展掃清了障礙。