空分压缩机组增压机叶轮流道加工抛光工艺研究

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1、空分压缩机组增压机叶轮流道加工抛光工艺研究摘要：文章研究了增压机叶轮加工方法选择，分析了电加工叶轮变质层控制及去除方法，对比了不同加工方法制造的叶轮流道磨料流前后粗糙度变化情况。结果表明：电加工叶轮可以获得更低的流道粗糙度，磨料流前粗糙度低的叶轮会获得更好的抛光效果，磨料流抛光技术更适合应用于电加工叶轮。中国1/vie　　关键词：叶轮；电火花；磨料流；粗糙度　　引言　　空分压缩机组广泛应用于煤化工、化肥、炼油等领域，是整个化工流程的核心装备。目前，全球仅有西门子、曼透平、沈鼓集团等少数企业具备10万等级及以上空分压缩机组设计、制造能力。　　空分压缩机组由空压机和增压机

2、组成，为长周期连续运转设备，其增压机由叶轮进行做功，工作介质为空气，叶轮效率稍有提升，即可大大降低能源消耗，节约数以百万计的运营成本。　　1叶轮流道粗糙度对增压机效率的影响　　20世纪70年代以来，压缩机企业广泛采用“三元流”设计理论对叶轮子午流道结构尺寸进行优化，改善流场，提升其对内部工作介质做功能力，进而提高效率[1]。　　此外，工作介质在叶轮流道中流动时，由于流体存在粘性产生阻力，会造成流动损失，流动损失的计算公式为[2]：　　其中：λ-沿程阻力系数；l-流道长度，m；R-流道截面水力半径，m。　　介质在叶轮中高速流动，其沿程阻力系数主要与流道表面粗糙度相关。因

3、此，在叶轮流道加工完成后，对流道进行抛光，降低流糙度，可有效提高叶轮效率。　　沈鼓集团刘向东等人，通过对离心压缩机窄流道闭式叶轮进行磨料流抛光，使叶轮流道粗糙度降低两个数量级，压缩机整机效率提高1%左右[3]。　　2增压机叶轮流道加工及抛光　　以某10万等级空分增压机为例，共有6级叶轮，其首级叶轮为半开式三元叶轮，2-6级叶轮为闭式三元叶轮。叶轮材质为FV520B，是由英国Firth-Vickers材料研究室开发的一种具有高强度、良好耐蚀性能、冲击韧性和焊接性能的马氏体沉淀硬化不锈钢，化学成分如表1所示：　　2.1叶轮流道加工方式选择　　为保证叶轮流道加工精度，该增压

4、机首级叶轮采用五坐标加工中心铣制加工。2、3级叶轮由于流道较宽，通过三维仿真，可采用整体铣制方法进行加工。4-6级叶轮由于流道出口较窄，受刀具可达性限制，无法进行整体铣制，为保证流道精度，选择电火花加工方式加工。　　在电火花加工时，由于叶轮受到局部骤热、骤冷及高温、高压的物理化学作用影响，会在流道表面形成变质层，产生残余拉应力。由于增压机叶轮工况为高转速、高离心力，为保证可靠性与安全性，不能允许变质层存在。　　经过H.Ramasay等研究，变质层平均厚度与电火花加工参数经验公式为[5]：　　A].北京：中国电力出版社，2004.　　[3]刘向东，季田，庞占元，等.离心

5、压缩机叶轮流道磨料流抛光及其对压缩机效率的影响[J].组合机床与自动化加工技术，2009（3）：12-15.　　[4]刘晓禹，于丽萍.热处理对马氏体不锈钢FV520B的组织和力学性能的影响[J].一重技术，2005（4）：27-28.　　[5]RamasayH，BluntL，RajurkarKP.InvestigationoftherelationshipbetetersinthediesinkingEDMprocess[J].PrecisionEngineering，2005，29：479-490.　　[6]LovelessTR，aterialsProcessing

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