以客戶(hù)為上帝的宗旨、專(zhuān)注打造中國壓縮機領(lǐng)域中的航空級企業(yè)。
昆山飛馬特機電設備有限公司
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原因分析二級振動(dòng)產(chǎn)生原因根據
一、二級轉子撓度超標(Excess)的現象表明,引起二級振動(dòng)的主要原因是轉子彎曲導致轉子動(dòng)平衡不好。為找出造成轉子彎曲的原因,做了進(jìn)一步的分析。
由轉子(rotor)結構(和定位墊片所示,圖中定位墊片的幾何尺寸(size)不規則(rule)是由于原設計墊片在葉輪(指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán))組裝后進(jìn)行轉子動(dòng)平衡(balance)時(shí)去重所致。而且在墊片的一個(gè)平面上還銑有長(cháng)28mm,寬、深各6mm的弧形槽。從墊片的受力面積分布來(lái)看,去重邊與未去重邊受力面積相差一半。根據力(P)=壓強受力面積,所以,鎖緊螺母鎖緊時(shí)作用在定位墊片上的軸向(Axial)力分布是很不均勻(jūn yún)的。
轉子結構圖定位墊片由示,葉輪(指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán))端面有6個(gè)6孔是單個(gè)葉輪做動(dòng)平衡時(shí)的去重孔。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機,在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合,使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小,從而將氣體壓縮并排出。中間兩孔深為5mm,兩側4孔深為70mm,由此可見(jiàn),葉輪端面受力面積分布是不均的。葉輪再從定位墊片與葉輪端面的裝配位置(position )上看,定位墊片的弧形槽正好對應于葉輪端面上的6孔位置上,且墊片平面上還壓有兩個(gè)6,高度為0.5mm的圓凸臺。
由分析認為,
一、二級轉子二級軸徑彎曲的主要原因是由定位墊片引起的。這是因為,當鎖緊螺母以900Nm的鎖緊力矩緊固時(shí),定位墊片的軸向受力面積不對稱(chēng)(symmetry),軸向壓緊力分布不均勻,軸向力發(fā)生偏載,致使轉子在葉輪的軸徑處產(chǎn)生彎曲。軸徑的彎曲必然使轉子動(dòng)平衡受到破壞(vandalism),動(dòng)平衡不好必然引起轉子振動(dòng)。所以,定位墊片是引起轉子二級葉輪軸徑處彎曲,導致(cause)二級振動(dòng)的根本原因。
二級葉輪磨損原因從轉子結構可看出,葉輪端面與軸肩的配合是采用凸凹弧面接觸,檢查時(shí)其接觸面有一段弧度有間隙,并有麻面痕跡,這是由于軸徑處發(fā)生彎曲所致。隨著(zhù)設備的連續運轉,轉子振動(dòng)不斷加劇,此時(shí)葉輪葉片前后氣體壓差不均勻,造成了氣流不穩定,轉子產(chǎn)生劇烈振動(dòng),導致葉輪與擴壓器產(chǎn)生摩擦(friction)。
二級葉輪磨損(零部件失效的一種基本類(lèi)型)加劇二級振動(dòng)由于二級葉輪受到不均勻的磨損,導致了每片葉片內泄漏(leakage)損失(loss)不均勻,以至產(chǎn)生了不均勻的氣流旋渦,這種渦流(又稱(chēng):傅科電流)氣體激發(fā)了轉子的振動(dòng),導致其不能正常運行。
處理方案制定(1)轉子二級葉輪軸徑校直修復消除撓度,使其值為0.01mm.
?。?)轉子(rotor)軸肩處和葉輪端面的凹凸弧面進(jìn)行對研,其接觸面應達80%以上,且應均勻接觸。昆山空壓機是回轉容積式壓縮機,在其中兩個(gè)帶有螺旋型齒輪的轉子相互嚙合,使兩個(gè)轉子嚙合處體積由大變小,從而將氣體壓縮并排出。
?。?)更換定位墊片。
?。?)全部修正二級葉輪型線(xiàn),達到葉輪外形完好,葉輪內孔研磨達到與軸的配合精度。
?。?)二級葉輪做低速動(dòng)平衡,未裝二級葉輪前,轉子做低速平衡;裝上二級葉輪后轉子做低速平衡合格后,轉子做高速平衡
處理過(guò)程由于轉子的缺陷處理有一定難度,我廠(chǎng)沒(méi)有辦法承擔,所以,請來(lái)了國內有關(guān)專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)進(jìn)行處理。因專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)對轉子的處理方案與我們的處理方案有分歧意見(jiàn),專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)不同意做葉片型線(xiàn)修正,所以,轉子的處理過(guò)程經(jīng)過(guò)了3個(gè)階段5個(gè)多月的時(shí)間才完成了整個(gè)方案的實(shí)施。
第一階段1998年12月5日至1999年2月2日,某專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)主要對二級輪磨損毛邊進(jìn)行打磨(Grinding)處理;
一、二級轉子軸肩和葉輪端面接觸面對研;轉子做低速平衡。2月2日試車(chē),
二、
三、四級振動(dòng)超標停車(chē)。
其振動(dòng)值達100m以上。第二階段1999年2月25將
一、二級和
三、四級轉子(rotor)送到國內(guó nèi)某壓縮(compression)機專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)。昆山空壓機保養是回轉式連續氣流壓縮機,在其中高速旋轉的葉片使通過(guò)它的氣體加速,從而將速度能轉化為壓力。這種轉化部分發(fā)生在旋轉葉片上,部分發(fā)生在固定的擴壓器或回流器擋板上。這一階段主要是對
一、二級轉子的處理和
三、四級轉子(rotor)做高速平衡。
一、二級轉子的處理(1)二級葉輪軸徑磨直刷鍍消除了撓度。
?。?)二級葉輪著(zhù)色,探傷檢查合格。
?。?)二級葉輪內孔用鑄鐵棒研磨(Grinding)達到標準。
?。?)二級葉輪葉片型線(xiàn)磨損處打磨光滑。
?。?)二級葉輪單輪做低速動(dòng)平衡合格。
?。?)未裝二級輪轉子做低速平衡合格。
?。?)裝上二級輪轉子做低速平衡合格。為了驗證定位(Positioning)墊片對軸彎曲是否有關(guān),第一次組合安裝時(shí)沒(méi)有更換(replace)新墊片,檢查結果是軸頭彎曲0.05mm,做平衡其殘余不平衡值的角度(angle)與定位墊片軸向(Axial)受力薄弱處相一致。更換新墊片檢查軸頭彎曲0.005mm,轉子做低速平衡較為理想,從更換墊片前后的檢查數據(data)比較,墊片對軸彎曲的影響是很大的,驗證了葉輪(指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán))磨損(零部件失效的一種基本類(lèi)型)原因分析是正確的。
四級轉子的處理(1)檢查三級葉輪(指裝有動(dòng)葉的輪盤(pán))、轉子各部位徑向跳動(dòng)值,符合技術(shù)(technology)要求。昆山空壓機是一種用以壓縮氣體的設備??諝鈮嚎s機與水泵構造類(lèi)似。大多數空氣壓縮機是往復活塞式,旋轉葉片或旋轉螺桿。離心式壓縮機是非常大的應用程序。昆山空壓機保養冷卻水通過(guò)管道進(jìn)入空壓機中間冷卻器對一級壓縮排出的氣體進(jìn)行冷卻降溫,再進(jìn)入后冷器對排氣進(jìn)行冷卻,另一路冷卻水進(jìn)水管道經(jīng)過(guò)主電機上部的兩組換熱器冷卻電機繞組,還有一路對油冷卻器進(jìn)行冷卻。(2)組合安裝后轉子做低、高速動(dòng)平衡合格。
1999年3月27日至4月17日又進(jìn)行了多方面地全方位超常規檢查,并進(jìn)行了25次試車(chē),南高齒輪專(zhuān)業(yè)廠(chǎng)專(zhuān)家對大、小齒輪全面檢查及武漢安環(huán)院對大、小齒輪的探傷檢查均未發(fā)現問(wèn)題
根據華中理工大學(xué)1999年3月31日、4月14日、17日等8次轉子振動(dòng)測試數據(data)分析(Data Analysis),如所示,可以看出如下幾個(gè)問(wèn)題:二級振動(dòng)側點(diǎn)在三次啟動(dòng)的振動(dòng)情況(1)在達到工作轉速(Rotating speed)直至保護動(dòng)作(action)停機期間一級、二級軸測點(diǎn)的一階振動(dòng)相位相反,三級、四級軸測點(diǎn)的相位相同。
看法美國4MSGP7/15型氮氣透平壓縮機二級振動(dòng)攻關(guān),技術(shù)上取得成功,體現在振動(dòng)原因分析準確,處理方案(fāng àn)措施(指針對問(wèn)題的解決辦法)得力,處理結果令人滿(mǎn)意
二級葉輪定位(Positioning)墊片幾何尺寸(size)及質(zhì)量的不均勻,在受到鎖緊螺母軸向緊力時(shí)傳遞不均勻,造成軸彎曲,引起振動(dòng)。葉輪端面和軸肩凸凹弧面接觸(contact)不良,也會(huì )引發(fā)振動(dòng)。長(cháng)期振動(dòng)運行惡化,造成二級葉輪磨損。葉輪磨損,葉片型線(xiàn)破壞,氣動(dòng)工況變化,發(fā)生氣流工頻激振,二級振動(dòng)加劇導致(cause)無(wú)法安全運行。這個(gè)分析客觀(guān)地反映了振動(dòng)的原因與發(fā)展(Develop)過(guò)程。