离心压缩机大直径叶轮坐标超差修复方案

张思宇 胡冰 张江楠 任鹤

摘 要：作者结合生产实际中一个发生坐标超差的叶轮制定了一整套的叶轮矫正方案，通过改进之前的测量方式，制造了矫正过程当中需要的各类工装工具，对该叶轮进行了实验性的矫正处理，通过测量结果数据显示出超差数值已经在设计所要求的合理区间之内，满足了设计需求，为今后的类似问题总结出了一套合理有效的解决方案。

关键词：离心压缩机叶轮；坐标超差；矫正

引言

转子是离心压缩机的核心部件，每一个转子都由一个或者几个叶轮串联而成，因此整台压缩机的性能效率和叶轮密切相关，离心压缩机的效率每提升一个百分点对于用户来讲都意味着巨大的经济效益，因此对于压缩机效率提升研究的道路是无止境的。压缩机叶轮基准面坐标超差问题多年来一直困扰着离心压缩机制造厂商，基准座坐标超差就意味着流道内尺寸与理想尺寸偏离的存在，势必会影响整台压缩机组的效率，对这种超差的修复就成为了提高效率的途径之一。

1 坐标超差

离心压缩机叶轮盖盘出口处往轴向内部延伸有一水平面往往作为叶轮的基准面，与中心线连线的点一般为坐标零点。然而叶轮生产工艺复杂，在生产加工过程当中由于需要进行多次热处理，尤其在叶轮余量不多的粗加工后进行的调质处理，将势必引起的叶轮内部的应力应变，这种应变体现在数值测量上超出了设计的要求值的情况我们称之为坐标超差，这种超差会引起叶轮内部流道的变化，因此通过加工手段几乎是无法修复的。根据平时的统计，这种情况发生在大直径叶轮概率明显高于小直径叶轮，在大型开槽焊叶轮上发生的概率最高。

2 测量方式

为了能够得到更准确的测量数值，作者对原有的坐标超差测量方式进行了改进，原测量方式粗加工后将叶轮摆放在平台上，利用坐标卡尺测量底平面与坐标准面的尺寸，这种测量方式通过调质前后的两侧测量可以反应出叶轮是否有变形，但是这种方式由于变形情况无法预测并且基准面也有变化，因此这种测量方式只能体现变形，无法对矫正提供可用的数据。

新的测量方式采用将叶轮用三个千斤顶顶起，然后将各个千斤顶的数值调节到同一高度进而保证支撑面为一个水平面，用深浅卡尺测量图1中的A值和B值，利用A-B-T值得到E值的校准目标值，利用测量数据计算。

278.26-148.34-19.46=110.46（矫正目标值）

根据设计给出的允差范围求出目标E值的范围在108.39-111.97之间，通过坐标卡尺测量D值，用A-D的方式测量出不同均布点位的叶轮外圆边缘位置的实际E值，实测值为112.31，112.38，

112.35，112.44这一组数值，显然可以看出此叶轮已经坐标超差，最大处将近有1mm的偏离。此方式通过测量叶轮叶片根部的和边缘的E值进行对比来反映叶轮的变化情况并且对矫正提供一组直观的数值。

3 矫正方案

由于在矫正过程中叶轮已经调质结束，为了不破坏叶轮的性能，只能采取冷态下进行矫直的方案，经过研究采取了利用工装在压力机上进行矫正的方案，实施方案如图2。为了保证叶轮在压力机上矫正过程中叶轮叶片两侧位置由于压力过大失稳变形，必须制作与流道相吻合的楔形铁保证足够的刚性。

矫正步骤：

（1）矫正过程中发生叶轮过压的情况，矫直过程中必须要安排限位措施，这里的限位措施由图2中的限位挡柱及垫片组成，按照图2摆放好叶轮和上下模具后，首先用深度尺测量上模上端面到压力机平台的距离，确定限位挡柱与垫片的总高度，矫直过程中通过减少垫片的厚度来控制压力机下降距离进而保证不能过压。

（2）调整高度一致后，通过调整垫片规格撤掉0.5mm垫片厚度进行加载，这样就保证叶轮量最大为0.5mm。压力机一直加载到和限位挡柱之间没有间隙为止，通过剩余垫片是否可以挪动判断是否压实。

（3）压实后卸载抬起压力机压头，再次采用深度尺重新测量上模上端面与压力机平台的距离，测量这次压型后叶轮轴盘的变形量，由于材料本身的性能，在弹性变形区间产生回弹是必然的，因此由于回弹的存在并不是我们在垫片减少的厚度能够完全体现在叶轮轴盘的变形量上。

（4）经过反复测量并加载，不断的使叶轮的变形量达到我们之前设定的目标值。当达到这一数值时，便可以结束矫正。先进炉进行消应力稳定处理，然后按照图1示意图进行重新测量。

（5）通过测量，矫正前为设计E（A-D）值為110.46，区间为109.39～111.97实测值为112.31，112.38，112.35，112.44，矫正后E值为109.56，区间为107.49～111.07，实测值为110.88，110.32，110.84，1

10.31.

4 结束语

通过叶轮前后数据的对比，可以看出通过该矫正方案的叶轮其中的测量值E值已经能够满足目标值中的E值的合格区间范围，表明该叶轮能够满足设计对于坐标尺寸的要求。

新设计的工装楔铁保证了叶轮的整体刚性，在叶轮矫正过程没有发现任何叶片根部区域发生变形的情况。

采用新的测量方式，为矫正过程提供了重要的并精准的矫正目标值，以E值的最大偏差为压型量，针对该数值矫正后，重新测量的数据符合之前E值的偏差，超差量回归到合理区间。

作者已经通过多次的实践证明了这一整套矫正方案的可行性，有效性，为企业解决压缩机叶轮坐标超差提供了一套新的解决方案，为压缩机厂商向大直径开槽焊叶轮的发展扫清了障碍。