一种液环式压缩机叶轮制造技术

本实用新型专利技术涉及液环式压缩机技术领域，具体公开了一种液环式压缩机叶轮，包括轮毂和设于轮毂外侧的盖板，所述盖板包括前盖板和后盖板，分别位于所述轮毂的前部和后部，所述前盖板和后盖板之间设有固定于轮毂上的叶片，所述叶片为多个，等间隔分布于轮毂外圆周面上，所述叶片上部的中间区域设有加强筋，所述加强筋为圆环形，依次连接各叶片。本实用新型专利技术能够降低叶片驱动端底部应力，降低其疲劳断裂率，延长叶轮使用寿命，经计算和实际使用验证对叶轮性能不会造成影响。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及压缩机
，尤其是涉及液环式压缩机

技术介绍
光气压缩机是光化系统中的重要设备，属于液环式压缩机，对安全性要求高，早期主要依赖进口。光气压缩机使用过程中，其叶轮经常周期性出现裂纹，严重时叶片断裂，导致装置停车，严重影响光化系统的正常运行。每次叶轮损坏后导致的维修费用和产量损失达到百万余元，对其企业造成沉重负担。光气压缩机叶轮的损坏表现在多片叶片根部出现裂纹，叶片根部及泵壳由高压区到低压区处出现局部汽蚀麻点坑洼，严重时1～2片叶片断裂脱落，叶片根部及泵壳由高压区到低压区处出现局部汽蚀麻点坑洼，叶轮整体严重损坏。经分析发现，光气压缩机中的工作液ODCB（邻二氯苯）在其工况下溶解的光气浓度高于吸入侧饱和溶解度，造成循环工作液ODCB中溶解的光气在吸入侧逸出，在高压侧溶解进而造成进入压缩机内气体流量的频繁变化，实际压缩机的叶轮工作能力偏大，当进入压缩机内气量不足时，产生喘振，溶解的光气的析出也造成汽蚀损坏叶片。技术人员经对光化系统工艺参数进行调整和改进，一直没有取得效果，因此，必须对光气压缩机进行改进。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是提供一种液环式压缩机叶轮，能够降低叶片驱动端底部应力，减少其疲劳断裂率，延长叶轮使用寿命，同时避免对叶轮性能造成影响。为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：一种液环式压缩机叶轮，包括轮毂和设于轮毂外侧的盖板，所述盖板包括前盖板和后盖板，分别位于所述轮毂的前部和后部，所述前盖板和后盖板之间设有固定于轮毂上的叶片，所述叶片为多个，等间隔分布于轮毂外圆周面上，所述叶片上部的中间区域设有加强筋，所述加强筋为圆环形，依次连接各叶片。所述加强筋和叶片为一体式，由不锈钢铸造。所述加强筋为圆环形加强板。所述轮毂上设有气口，所述气口位于前盖板和后盖板之间，靠近叶片底部。所述加强筋的宽度为叶片宽度的2/3。所述加强筋厚度与叶片厚度相同。所述叶片为20个。采用上述技术方案所产生的有益效果在于：本技术通过在现有技术叶轮上加一圈加强筋的方式，对叶片进行加固，提高叶片抗喘振破坏能力，基于液环式压缩机的工作原理，将加强筋设置在叶片上部的中间区域，能够确保不降低叶轮的排气能力，同时保证压缩机内由加强筋分割的两个腔体气体平衡，降低喘振发生，确保设备运行安全和延长运行周期。本技术叶轮不会对液环式压缩机功率及其转轴造成影响。附图说明图1是本技术叶轮沿其轴向的局部剖面图；图2是本技术叶轮内加强筋的位置示意图。图3是本技术叶轮在液环式压缩机内的工作原理图。其中，1、轮毂；2、前盖板；3、后盖板；4、叶片；5、加强筋；6、气口；7、液环；8、压缩机壳体内腔面。具体实施方式为了能够更加清楚地描述本技术，下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。提供了以下具体实施方式：实施例1本实施例叶轮基于进口AM2500型光气压缩机进行改造。该机叶轮结构见图1和图2，不包括加强筋5，包括轮毂1和设于轮毂1外侧的盖板，盖板包括前盖板2和后盖板3，分别位于轮毂1的前部和后部，前盖板2和后盖板3之间设有固定于轮毂1上的叶片4，叶片4为20个，等间隔分布于轮毂1外圆周面上。该压缩机叶轮在光化系统运行中，最长累计运行时间为6个月、最短3个月即出现裂纹和叶片断裂，必须停机维护，一件叶轮进口备件进行更换维修需费用170万元。一、改造方法1、针对该机叶轮结构建模进行叶片4应力分析，同时在该叶轮结构模型上增设加强筋5，加强筋5为圆环形板，依次连接各叶片4，设有加强筋5的叶轮模型为三个，其加强筋5位置分为叶片4上部、下部和全部。从四个模型的应力分析中得出，给予叶片4相同的力，加筋后叶片4驱动端底部应力明显下降，最多下降了65%，其疲劳断裂的可能性大大降低。对比叶片4受力后的安全系数：全部加筋＞上部加筋＞下部加筋＞不加筋。然而，考虑到加筋对压缩机气量的影响，选择给叶轮进行上部加筋。加筋位置位于叶轮叶片4顶部中间（位置靠近驱动端，因为叶片4驱动端底部应力最大）。2、加强筋5的大小：厚度10mm，宽度100mm。加筋后形成二个腔，若加全筋会影响两个腔气体的平衡。筋宽100mm的依据：叶轮旋转时，由于离心力的作用，液环7形似壳体轮廓，紧贴在压缩机壳体内腔面8上，每旋转半周液环7朝向或背离旋转中心各一次，吸、排气口6位于前盖板和后盖板之间，靠近叶轮叶片4底部，其最大宽度约为叶片4宽度的1/3。为保证加筋后，既要合理控制压缩机的吸排气，又要增强叶片4的强度，叶片4中间位置宽142mm，把加强筋5宽定为100mm，约占叶片4宽度的2/3，否则会对气量产生较大影响。加强筋5厚度为10mm，与叶片4厚度相同。下面，对该叶轮叶片4加筋后对性能产生的影响，进行计算验证。1）对抽气量的影响：由于加筋位置在叶轮上部，见图3，其中叶片4宽度为A，叶片4在液环中的深度为B（即叶片4中间位置宽度），A/B≈0.65。即所加的筋65%在液环7内部，加全筋影响10/175=5.7%，那么，上部加筋影响5.7% ×（1-0.65）=2%。考虑制造精度、叶片4形状偏差等因素，影响量在＜5%。2）对压缩机振动的影响：由于加筋位置在叶轮上部，且两腔气体平衡，加筋后对振动几乎没有影响，振动烈度≤4.5mm/s。3）对轴强度的影响：加筋后叶轮增加重量约7Kg，占叶轮总重量的3%左右，且两腔气体平衡，所以对轴强度的影响甚小。按转矩校核轴径：d≥（5T/［τ］）1/3式中：d：计算剖面处轴的直径（mm） T：轴传递的额定转矩（N·mm） ［τ］：轴的许用切应力（MPa）其中：T=9550000P/n式中：P：轴传递的额定功率（kW） n：轴的转速（r/min）已知：压缩机电机的功率：250kW 转速990r/min 630轴的许用切应力［τ］=45～52，取［τ］=45那么：d≥（5T/［τ］）1/3=[(5×9550000/990)×250/45]1/3=64.46实际轴的轴径φ75，强度满足要求。4）对压缩机功率的影响：压缩机功率换算试验时使用的电机是V=380V，220KW，工作液为水，实测压缩机排气压力0.16MPaG时，电流为I=305A。此时，压缩机轴功率N=1.732IVηcosφ其中：η电机效率。η=0.95 cosφ电机功率因数，cosφ=0.82计算：N=1.732×305×380×0.95×0.82=156375W=156.4KW压缩机实际运行工况：工作液为ODCB，密度1.3，压缩机轴功率与工作液密度成正比，则压缩机轴功率N=156.4×1.3=203.3KW。电机V=6000V，η=0.95，cosφ=0.82，此时电流I=203.3×1000/（1.732×6000×0.95×0.82）=25.1A以上计算证明压缩机叶轮加筋改造不会对叶轮性能造成影响。二、制备方法根据前述的改造方案，制备本实施例叶轮。整个叶轮包括轮毂1、前盖板2、后盖板3、叶片4以及加强筋5，见图1和图2，采用316L不锈钢材质，一体式浇筑，经后处理制成。浇铸工艺为立浇。三、使用效果将本实施例叶轮安装累计使用十个月，拆检。叶轮完好，未发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种液环式压缩机叶轮，包括轮毂（1）和设于轮毂（1）外侧的盖板，所述盖板包括前盖板（2）和后盖板（3），分别位于所述轮毂（1）的前部和后部，所述前盖板（2）和后盖板（3）之间设有固定于轮毂（1）上的叶片（4），所述叶片（4）为多个，等间隔分布于轮毂（1）外圆周面上，其特征在于：所述叶片（4）上部的中间区域设有加强筋（5），所述加强筋（5）为圆环形，依次连接各叶片（4）。

【技术特征摘要】
1.一种液环式压缩机叶轮，包括轮毂（1）和设于轮毂（1）外侧的盖板，所述盖板包括前盖板（2）和后盖板（3），分别位于所述轮毂（1）的前部和后部，所述前盖板（2）和后盖板（3）之间设有固定于轮毂（1）上的叶片（4），所述叶片（4）为多个，等间隔分布于轮毂（1）外圆周面上，其特征在于：所述叶片（4）上部的中间区域设有加强筋（5），所述加强筋（5）为圆环形，依次连接各叶片（4）。2.根据权利要求１所述的一种液环式压缩机叶轮，其特征在于，所述加强筋（5）和叶片（4）为一体式，由不锈钢铸造。3.根据权利要求1所述的一...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢华生，钱友京，赵志峰，张长革，孟繁敬，桑桂峰，宋宝峰，刘梅红，李勇，
申请(专利权)人：沧州大化股份有限公司，
类型：新型
国别省市：河北;13