CN105928658A - 组装式压缩机转子的高速动平衡方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法及装置，属于转子动平衡技术领域。所述组装式压缩机转子的高速动平衡装置包括：高速轴承及高速动平衡机构；高速动平衡机构包括：拉伸螺栓、过渡套及接头；过渡套与齿轮轴及叶轮连接；拉伸螺杆穿过过渡套与所述齿轮轴连接；接头与所述过渡套连接。本发明组装式压缩机转子的高速动平衡方法及装置有效提高了转子平衡精度，转子通过一阶临界转速简便，可以进行高速平衡。
Description
技术领域
本发明涉及转子动平衡技术领域，特别涉及一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法及装置。
背景技术
转子动平衡是对旋转机械转子旋转时产生的不平衡力和力矩进行调整、修正的重要手段。对于挠性转子，转子在过临界转速后，不平衡量会使转子产生明显变形，因此对于挠性转子，使用与机组运转相同转速的高速动平衡是检验转子平衡效果的最佳技术手段。组装式压缩机由于其结构紧凑，占地小，等温压缩，效率高而广泛应用。其转子为挠性转子，但由于转子在机组中的驱动形式与高速动平衡机不同，因此国内、外厂家对此类机组的转子都没有很好的高速手段，目前均采用低速动平衡，从没有进行过高速动平衡效验。10万空分增压机为端齿结构的组装式压缩机，为保证机组平稳运行，用户要求该机组转子必须进行高速动平衡。现有技术中的产品进行高速动平衡试验存在多种困难：其一，在实际运转过程中是通过齿轮啮合驱动转子，而高速动平衡时是通过端面把合驱动转子，两种状态的不同导致高速状态时轴承比压要低于齿轮传动状态，转子通过一阶临界转速困难。其二，转子高速动平衡采用端面传动的工装工具通常为法兰盘结构，通过圆周均布的不同孔距的螺纹孔分别与高速动平衡机和转子连接，而此转子叶轮与齿轮轴通过拉伸螺栓把紧，通过端齿定位，大部分叶轮的外侧进口端面和拉伸螺栓均无位置钻工装把合孔，常规工装结构无法进行高速平衡。
发明内容
本发明提供一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法及装置，解决了或部分解决了现有技术中转子通过一阶临界转速困难，大部分叶轮的外侧进口端面和拉伸螺栓均无位置钻工装把合孔，常规工装结构无法进行高速平衡的技术问题。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法包括：对转子进行低速动平衡，确认初始低速动平衡量值及相位；将高速动平衡机构装配在所述转子的齿轮轴及叶轮上；通过所述转子带动所述高速动平衡机构再次进行低速动平衡量值及相位恢复至转子初始状态，有不平衡量在所述高速动平衡机构上进行去重；通过所述转子进行高速动平衡，高速动平衡过程中将所述高速动平衡机构调转180°，通过计算将所述高速动平衡机构不平衡量对所述转子平衡的影响去除；当所述转子为一四级转子时，分别将所述高速动平衡机构连接在一级侧进行高速动平衡，合格后将所述高速动平衡机构连接在四级侧进行高速动平衡；比较两次高速动平衡结果，在相差小的前提下以连接在四级侧驱动的转子进行高速动平衡为最终结果，解决所述转子高速动平衡重复性。
进一步地，所述高速动平衡机构包括：拉伸螺栓、过渡套、接头及高速轴承；当所述叶轮上开设有连接孔时；所述过渡套通过凸止口与所述叶轮的连接孔配合，所述过渡套设置在所述叶轮上，所述叶轮通过拉杆螺栓预紧力固定在所述齿轮轴上；所述拉伸螺栓穿过所述过渡套与齿轮轴连接；所述接头通过所述过渡套外圆定位止口照配内止口，通过止口定位与所述过渡套连接。
进一步地，所述高速动平衡机构包括：拉伸螺栓、过渡套、接头及高速轴承；当所述叶轮上无连接孔时；所述螺栓拉杆与所述齿轮轴连接；所述过渡套通过拉杆螺栓预紧力固定在所述齿轮轴及叶轮上；所述接头固定在所述过渡套上。
进一步地，对所述转子进行低速动平衡之前，将所述高速轴承宽度设置为40-50mm。
进一步地，所述高速轴承装配支撑所述转子，所述高速轴承间隙调整为1.4-1.5‰。
进一步地，对所述过渡套外圆上止口进行径向跳动检查及端面跳动检查，要求径向跳动不大于0.005mm。
进一步地，在装配所述高速动平衡机构后，受实际所述转子配合精度及所述转子的叶轮连接孔精度影响，所述过渡套止口径向跳动如不满足要求，允许在打表机床上车修到合格状态，并按实际止口尺寸所述对接头内止口进行照配，所述接头内止口预留加工余量，确保装配后的形位公差满足要求。
基于相同的发明构思，本发明还提供一种组装式压缩机转子的高速动平衡装置，所述转子上设置有齿轮轴及叶轮；所述高速动平衡装置包括：高速动平衡机构；所述高速动平衡机构包括：拉伸螺栓、过渡套、接头及高速轴承；所述高速轴承支撑所述转子；所述过渡套与所述齿轮轴及叶轮连接；所述拉伸螺杆穿过所述过渡套与所述齿轮轴连接；所述接头与所述过渡套连接；其中，所述转子带动所述过渡套进行低速动平衡，使量值及相位恢复至转子初始状态，所述转子进行高速动平衡，高速动平衡过程中将所述接头调转180°，通过计算将所述接头不平衡量对所述转子平衡的影响去除。
进一步地，所述高速轴承的宽度设置为40-50mm。
本发明提供的组装式压缩机转子的高速动平衡方法，解决转子高速动平衡重复性，有效提高了转子平衡精度，转子通过一阶临界转速简便，可以进行高速平衡。
附图说明
图1为本发明实施例提供的组装式压缩机转子的高速动平衡方法的流程示意图；
图2为本发明实施例提供的组装式压缩机转子的高速动平衡装置的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的带连接孔的高速平衡机构的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的无连接孔的高速平衡机构的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的装配一级叶轮低速动平衡的网络图；
图6为本发明实施例提供的拆一级叶轮，装四级叶轮低速动平衡的网络图；
图7为本发明实施例提供的复装一级叶轮后，打开A、B、C网络低速平衡的网络图。
具体实施方式
参见图1，本发明实施例提供的一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法包括：
步骤1，对转子1进行低速动平衡，确认初始低速动平衡量值及相位。
步骤2，将高速动平衡机构4装配在所述转子1的齿轮轴2及一级叶轮3上。
步骤3，通过转子1带动高速动平衡机构4再次进行低速动平衡量值及相位恢复至转子1初始状态，有不平衡量在高速动平衡机构4上进行去重，即在高速动平衡机构的非配合端面进行切削去重。
步骤4，通过转子1进行高速动平衡，高速动平衡过程中将高速动平衡机构4调转180°，通过计算将高速动平衡机构4不平衡量对转子1平衡的影响去除。即：高速动平衡时，先记录首次运转时转子1的振动速度的数值和相位，将其作为原始振动，然后将高速动平衡机构4调转180°，再次测量转子1振动速度的数值和相位，两次获取的振动速度进行矢量运算，矢量差的1/2即为高速动平衡机构4对转子振动的影响值。之后对转子1进行高速动平衡修正时，每次将获得的振动速度与高速动平衡机构4的影响值进行矢量运算，消除其影响。
步骤5，当转子1为四级转子时，分别将高速动平衡机构4连接在一级侧进行高速动平衡，合格后将高速动平衡机构4连接在四级侧进行高速动平衡。其中，是否合格可以根据API 617-2002国际标准进行判断，属于公知技术，此处不再赘述。图2为转子1结构示意图，转子由齿轮轴和两个叶轮及连接件组成。当转子为四级转子时，转子两端的两个叶轮分别为一级叶轮3、四级叶轮。高速动平衡机构4连接在一级侧的即该机构与一级叶轮及齿轮轴连接。具体连接方法为：高速动平衡机构4的过渡套4-1通过凸止口与一级叶轮3的连接孔配合，一级叶轮3通过拉杆螺栓4-3预紧力4-3固定在齿轮轴2上；拉伸螺栓4-3穿过过渡套4-1与齿轮轴2连接；接头4-2通过过渡套4-1外圆定位止口照配内止口，通过止口定位与过渡套4-1连接。
步骤6，比较两次高速动平衡结果，在相差小(即两次高速动平衡结果相差不超过0.2mm/s)的前提下以连接在四级侧驱动的转子1进行高速动平衡为最终结果，解决转子1高速动平衡重复性。
详细介绍步骤2。
详细介绍高速动平衡机构的结构。
高速动平衡机构4包括：拉伸螺栓4-3、过渡套4-1、接头4-2及高速轴承。
对转子1进行低速动平衡之前，将高速轴承宽度设置为40-50mm，在轴承载荷不变的情况下，将高速轴承宽度从原设计宽度90-100mm，改为40-50mm，高速轴承比压值增大一倍，优化后高速轴承比压值达到3Kgf/cm2，增加高速动平衡时的油膜稳定性，实现转子1在高速平衡时小负荷状态下能快速通过临界。
当一级叶轮3上开设有连接孔时；
过渡套4-1通过凸止口与一级叶轮3的连接孔配合，过渡套4-1设置在一级叶轮3上；
拉伸螺栓4-3穿过过渡套4-1与齿轮轴2连接；
接头4-2通过过渡套4-1外圆定位止口照配内止口，通过止口定位与过渡套4-1连接。
当一级叶轮3上无连接孔时；
螺栓拉杆4-3与齿轮轴2连接；
过渡套4-1通过拉杆螺栓4-3预紧力固定在齿轮轴2及一级叶轮3上；
接头4-2固定在过渡套4-1上。
详细介绍步骤3。
对过渡套4-1外圆上止口进行径向跳动检查及端面跳动检查，要求径向跳动不大于0.005mm。
在装配高速动平衡机构后，受实际转子1配合精度及转子1的一级叶轮3连接孔精度影响，过渡套4-1止口径向跳动如不满足要求，允许在打表机床上车修到合格状态，并按实际止口尺寸对接头4-2内止口进行照配，接头4-2内止口预留加工余量，确保装配后的形位公差满足要求。由于端齿结构具有重复装配精度高的特点，因此高速动平衡机构仅需在首次装配时进行调整。
本发明组装式压缩机转子的高速动平衡方法还包括：
在转子1进行高速平衡前，齿轮轴3进行单独动平衡，无问题后分两次安装两侧叶轮2，效验单轮平衡精度，转子1平衡时平衡方案选取双悬臂结构，分别对两个叶轮2进行平衡已消除装配叶轮产生的平衡力偶量。参见图5-7，设计合理A、B、C网络图，保证低速平衡质量。其中，A为第一支撑中心到第一校正面距离，B为第一校正面到第二校正面距离，C为第二支撑中心到第二校正面距离。
双悬臂转子低速动平衡选择上述ABC网络图和平衡步骤，可以有效地避免转子上力偶量的存在。提高转子平衡质量。双悬臂转子平衡可以直接按图7的ABC网络图进行低速动平衡，但不易消除力偶不平衡，当转子在超过一阶临界转速进行高速运转时，将对转子运转产生影响，造成转子振动。而按图5、图6、图7分三次平衡后，可以避免力偶量的存在。
参见图2-4，基于相同的发明构思，本发明还提供一种组装式压缩机转子的高速动平衡装置，转子1上设置有齿轮轴2及一级叶轮3；高速动平衡装置包括：高速动平衡机构4。
高速动平衡机构包括：拉伸螺栓4-3、过渡套4-1、接头4-2及高速轴承。
高速轴承支撑转子，高速轴承间隙调整为1.4-1.5‰。
过渡套4-1与齿轮轴2及一级叶轮3连接。
拉伸螺杆4-3穿过过渡套4-1与齿轮轴2连接。
接头4-2与过渡套4-1连接。
其中，转子1带动过渡套4-1进行低速动平衡，使量值及相位恢复至转子初始状态，转子1进行高速动平衡，高速动平衡过程中将接头4-2调转180°，通过计算将接头4-2不平衡量对转子1平衡的影响去除。
当一级叶轮3上开设有连接孔时；
过渡套4-1通过凸止口与一级叶轮3的连接孔配合，过渡套4-1设置在一级叶轮3上，一级叶轮3通过拉杆螺栓4-3预紧力固定在齿轮轴2上；
拉伸螺栓4-3穿过过渡套4-1与齿轮轴2连接；
接头4-2通过过渡套4-1外圆定位止口照配内止口，通过止口定位与过渡套4-1连接。
当一级叶轮3上无连接孔时；
螺栓拉杆4-3与齿轮轴2连接；
过渡套4-1通过拉杆螺栓4-3预紧力固定在齿轮轴2及一级叶轮3上；
接头4-2固定在过渡套4-1上。
详细介绍高速轴承的结构。
高速轴承的宽度设置为40-50mm，在轴承载荷不变的情况下，将高速轴承宽度从原设计宽度90-100mm，改为40-50mm，轴承比压值增大一倍，优化后高速轴承比压值达到3Kgf/cm2，增加高速动平衡时的油膜稳定性，实现转子1在高速平衡时小负荷状态下能快速通过临界。
为了更清楚的介绍本发明实施例，下面从本发明实施例的使用方法上予以介绍。
装配高速动平衡机构前，对转子1进行低速动平衡，确认初始低速动平衡量值及相位。装配高速动平衡机构4，螺栓进行分步打压，以便应力释放。当一级叶轮3上开设有连接孔时，拉伸螺栓4-3替代产品螺栓安装在转子1的齿轮轴2上，将产品一级叶轮3按原装配位置与齿轮轴2装配，过渡套4-1通过凸止口与一级叶轮3连接孔配合，用螺栓利用一级叶轮3连接孔把合在一级叶轮3上，之后将产品拉伸螺栓4-3锁紧螺母按图样装配到拉伸螺栓4-3上，按产品设计图样规定的一级叶轮3锁紧力矩拉伸螺栓4-3，完成一级叶轮3及过渡套4-1与齿轮轴2的装配，接头4-2按过渡套4-1外圆定位止口照配内止口，通过止口定位，螺栓把合，完成整套工装与转子1的装配。当一级叶轮3上无连接孔时，拉杆螺栓4-3替代产品拉杆把合在齿轮轴2上，过渡套4-1通过拉杆螺栓4-3预紧力及锁紧螺母把合在齿轮轴2和一级叶轮3上，接头4-2通过螺栓把合在过渡套4-1上，实现了接头4-2与无把合位置的转子1的连接，通过控制拉伸螺栓4-3的锁紧力，提高了转子1平衡精度。将常规螺纹传递扭矩改为通过叶轮端面摩擦力传递扭矩，高速接头形式采用接头4-2和过渡套4-1结构，既能避免破坏转子1结构形式，又具备重复效验高速的能力，过渡套4-1要求在高转速下不能与转子1发生相对旋转，因此借鉴产品拉伸螺栓4-3形式，以工装螺栓(加长)对过渡套4-1进行预紧，通过在一级叶轮3进口侧连接孔定位，保证过渡套4-1的同轴度和垂直度等形位公差满足高速平衡要求。装配完成后，对过渡套4-1外圆上止口进行径向跳动检查及端面跳动检查，要求径向跳动不大于0.005mm；首次装配高速动平衡机构4后，受实际转子1配合精度及一级叶轮3连接孔精度影响，过渡套4-1止口径向跳动如不满足要求，允许在打表机床上车修到合格状态，并按实际止口尺寸对接头2内止口进行照配(接头内止口预留加工余量)，确保高速动平衡机构4装配后的形位公差满足要求，由于端齿结构具有重复装配精度高的特点，因此高速动平衡机构4仅需在首次装配时进行调整。在转子1进行高速平衡前，齿轮轴2进行单独动平衡，无问题后分两次安装两侧一级叶轮3，效验单轮平衡精度，转子1平衡时平衡方案选取双悬臂结构，分别对两个一级叶轮3进行平衡已消除装配一级叶轮3产生的平衡力偶量。参见图5-7，设计合理A、B、C网络图，保证低速平衡质量。转子1带动高速动平衡机构4再次进行低速动平衡，量值及相位恢复至转子初始状态，有不平衡量在高速动平衡机构4上进行去重。转子1进行高速动平衡，高速动平衡过程中将接头4-2调转180°，通过计算将接头不平衡量对转子1平衡的影响去除。以一四级转子为例，分别将接头4-2连接在一级侧进行高速动平衡，合格后将接头4-2连接在四级侧进行高速动平衡。参考两次高速动平衡结果，在相差较小的前提下以连接在四级侧驱动转子进行高速动平衡为最终结果，通过该方案解决转子高速动平衡重复性。
本发明提供的组装式压缩机转子的高速动平衡方法：对转子进行低速动平衡，确认初始低速动平衡量值及相位，将高速动平衡机构装配在转子的齿轮轴及叶轮上，转子带动高速动平衡机构再次进行低速动平衡，量值及相位恢复至转子初始状态，有不平衡量在高速动平衡机构上进行去重，转子进行高速动平衡，高速动平衡过程中将高速动平衡机构调转180°，通过计算将高速动平衡机构不平衡量对转子平衡的影响去除，当转子为一四级转子时，分别将高速动平衡机构连接在一级侧进行高速动平衡，合格后将高速动平衡机构连接在四级侧进行高速动平衡，参考两次高速动平衡结果，在相差小的前提下以连接在四级侧驱动的转子进行高速动平衡为最终结果，解决转子高速动平衡重复性，有效提高了转子平衡精度，转子通过一阶临界转速简便，可以进行高速平衡。
最后所应说明的是，以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种组装式压缩机转子的高速动平衡方法，其特征在于，包括：
对转子(1)进行低速动平衡，确认初始低速动平衡量值及相位；
将高速动平衡机构装配在所述转子(1)的齿轮轴(2)及叶轮(3)上；
通过所述转子(1)带动所述高速动平衡机构再次进行低速动平衡量值及相位恢复至所述转子(1)初始状态，有不平衡量在所述高速动平衡机构(4)上进行去重；
通过所述转子(1)进行高速动平衡，高速动平衡过程中将所述高速动平衡机构调转180°，通过计算将所述高速动平衡机构(4)不平衡量对所述转子(1)平衡的影响去除；
当所述转子(1)为四级转子时，分别将所述高速动平衡机构(4)连接在一级侧进行高速动平衡，合格后将所述高速动平衡机构连接在四级侧进行高速动平衡；
比较两次高速动平衡结果，在相差小的前提下以连接在四级侧驱动的转子(1)进行高速动平衡为最终结果，解决所述转子(1)高速动平衡重复性。
2.根据权利要求1所述的高速动平衡方法，其特征在于，所述高速动平衡机构(4)包括：拉伸螺栓(4-3)、过渡套(4-1)、接头(4-2)及高速轴承；
当所述叶轮(3)上开设有连接孔时；
所述过渡套(4-1)通过凸止口与所述叶轮(3)的连接孔配合，所述过渡套(4-1)设置在所述叶轮(3)上，所述叶轮(3)通过拉杆螺栓(4-3)预紧力固定在所述齿轮轴(2)上；
所述拉伸螺栓(4-3)穿过所述过渡套(4-1)与齿轮轴(2)连接；
所述接头(4-2)通过所述过渡套(4-1)外圆定位止口照配内止口，通过止口定位与所述过渡套(4-1)连接。
3.根据权利要求1所述的高速动平衡方法，其特征在于，所述高速动平衡机构(4)包括：拉伸螺栓(4-3)、过渡套(4-1)、接头(4-2)及高速轴承；
当所述叶轮(3)上无连接孔时；
所述螺栓拉杆(4-3)与所述齿轮轴(2)连接；
所述过渡套(4-1)通过拉杆螺栓(4-3)预紧力固定在所述齿轮轴(2)及叶轮(3)上；
所述接头(4-2)固定在所述过渡套(4-1)上。
4.根据权利要求2或3任一项所述的高速动平衡方法，其特征在于：
对所述转子(1)进行低速动平衡之前，将所述高速轴承宽度设置为40-50mm。
5.根据权利要求2或3任一项所述的高速动平衡方法，其特征在于：
所述高速轴承装配支撑所述转子(1)，所述高速轴承间隙调整为1.4-1.5‰。
6.根据权利要求2或3任一项所述的高速动平衡方法，其特征在于：
对所述过渡套(4-1)外圆上止口进行径向跳动检查及端面跳动检查，要求径向跳动不大于0.005mm。
7.根据权利要求2或3任一项所述的高速动平衡方法，其特征在于：
在装配所述高速动平衡机构(4)后，受实际所述转子(1)配合精度及所述转子(1)的叶轮(3)连接孔精度影响，所述过渡套(4-1)止口径向跳动如不满足要求，允许在打表机床上车修到合格状态，并按实际止口尺寸所述对接头(4-2)内止口进行照配，所述接头(4-2)内止口预留加工余量，确保装配后的形位公差满足要求。
8.根据权利要求1所述的高速动平衡方法，其特征在于，还包括：
在所述转子(1)进行高速平衡前，所述齿轮轴(2)进行单独动平衡，无问题后分两次安装两侧所述叶轮(3)，效验单轮平衡精度，所述转子(1)平衡时平衡方案选取双悬臂结构，分别对两个所述叶轮(3)进行平衡以消除装配叶轮产生的平衡力偶量。
9.一种组装式压缩机转子的高速动平衡装置，所述转子(1)上设置有齿轮轴(2)及叶轮(3)；其特征在于，所述高速动平衡装置包括：
高速动平衡机构(4)；
所述高速动平衡机构包括：拉伸螺栓(4-3)、过渡套(4-1)、接头(4-2)及高速轴承；
所述高速轴承支撑所述转子(1)；
所述过渡套(4-1)与所述齿轮轴(2)及叶轮(3)连接；
所述拉伸螺杆(4-3)穿过所述过渡套(4-1)与所述齿轮轴(2)连接；
所述接头(4-2)与所述过渡套(4-1)连接；
其中，所述转子(1)带动所述过渡套(4-1)进行低速动平衡，使量值及相位恢复至转子初始状态，所述转子(1)进行高速动平衡，高速动平衡过程中将所述接头(4-2)调转180°，通过计算将所述接头(4-2)不平衡量对所述转子(1)平衡的影响去除。
10.根据权利要求8所述的高速动平衡装置，其特征在于：
所述高速轴承的宽度设置为40-50mm。
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