本申請實施例涉及透平機械，尤其涉及一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法、剛性轉(zhuǎn)子和壓縮機。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)單軸離心壓縮機均采用柔性轉(zhuǎn)子(撓性轉(zhuǎn)子)設(shè)計結(jié)構(gòu)，即壓縮機的工作轉(zhuǎn)速范圍介于轉(zhuǎn)子的第一階臨界轉(zhuǎn)速和第二階臨界轉(zhuǎn)速之間。由于機組在靠近臨界轉(zhuǎn)速下運行時轉(zhuǎn)子的振動幅度增大，容易對轉(zhuǎn)子本身及軸承、密封等造成磨損破壞。柔性轉(zhuǎn)子的機組在開車時一般采用快速通過臨界轉(zhuǎn)速的方式以減少過臨界造成的上述磨損，此方案對于單缸單獨驅(qū)動的機組可以實現(xiàn)，對于一臺驅(qū)動機驅(qū)動多缸壓縮機的裝置，既要避開多臺壓縮機的臨界轉(zhuǎn)速范圍合集，又要避開驅(qū)動機本身的臨界轉(zhuǎn)速范圍，大幅增加了開車過程中快速通過裝置臨界區(qū)的難度和振動刮碰風險。

2、對于壓縮級數(shù)不多或葉輪級間距較小的機組，為了將一階臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計在合理的區(qū)間內(nèi)，需要人為拉長壓縮機本體結(jié)構(gòu)，這增加了壓縮機通流部分的氣動損失，影響機組的運行效率；同時增加了壓縮機主機和配套設(shè)備的加工制造難度，增加用戶現(xiàn)場的項目建設(shè)規(guī)劃和運維檢修難度。另外，從機組布局上看存在結(jié)構(gòu)不合理問題，有“傻大黑粗”的笨重感，嚴重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和用戶體驗。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)或相關(guān)技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。

2、為此，本發(fā)明的第一方面提供了一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法。

3、本發(fā)明的第二方面提供了一種剛性轉(zhuǎn)子。

4、本發(fā)明的第三方面提供了一種壓縮機。

5、有鑒于此，根據(jù)本申請實施例的第一方面提出了一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，包括：通過縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長度、干氣密封軸段長度及設(shè)置軸肩臺更改剛性轉(zhuǎn)子平衡盤定位方式，縮短剛性轉(zhuǎn)子支撐跨距，減少剛性轉(zhuǎn)子重量；

6、根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子主軸長度和干氣密封軸段長度的縮短情況縮短壓縮機總長。

7、在一種可行的實施方式中，所述通過縮短主軸長度及更改平衡盤定位方式，縮短剛性轉(zhuǎn)子支撐跨距，減少剛性轉(zhuǎn)子重量，包括：

8、設(shè)置軸肩臺，將剛性轉(zhuǎn)子平衡盤的定位方式從軸套螺母定位更換為通過軸肩臺定位；

9、縮短剛性轉(zhuǎn)子的主軸長度和干氣密封軸段長度，至剛性轉(zhuǎn)子的支撐跨距縮短至原柔性轉(zhuǎn)子的42％及以上、剛性轉(zhuǎn)子的重量減少至原柔性轉(zhuǎn)子重量的43％及以上。

10、在一種可行的實施方式中，還包括：

11、增加主軸軸段及干氣密封軸段直徑；

12、通過縮短長度、縮小外徑減小支撐軸段的重量。

13、在一種可行的實施方式中，還包括：

14、壓縮機機殼驅(qū)動側(cè)采用整體焊接結(jié)構(gòu)，并采用筒型設(shè)計；

15、壓縮機機殼非驅(qū)動端采用一體成型鍛鋼端蓋結(jié)構(gòu)；

16、通過固定環(huán)結(jié)構(gòu)進行裝配把合；

17、壓縮機進口蝸室采用變截面腔體結(jié)構(gòu)；

18、壓縮機出口蝸室采用變截面腔體結(jié)構(gòu)；

19、壓縮機出風筒采用切向排出結(jié)構(gòu)。

20、在一種可行的實施方式中，根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子主軸長度的縮短情況縮短壓縮機總長包括：

21、縮短壓縮機總長至原柔性轉(zhuǎn)子壓縮機長度的41％及以上、原柔性轉(zhuǎn)子壓縮機重量的40％及以上。

22、根據(jù)本申請實施例的第二方面提出了一種剛性轉(zhuǎn)子，如上述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機方法進行設(shè)計，包括：

23、支撐軸段，所述支撐軸段的數(shù)量為兩個，兩個所述支撐軸段的一端分別連接與外部壓縮機連接口；

24、干氣密封軸段，所述干氣密封軸段的數(shù)量為兩個，兩個所述干氣密封軸段的一端分別連接于所述支撐軸段的另一端，所述干氣密封軸段的長度小于柔性轉(zhuǎn)子的干氣密封軸長度；

25、主軸軸段，所述主軸的前后兩端分別連接于所述干氣密封軸段的另一端，所述主軸的長度小于柔性轉(zhuǎn)子的主軸長度；

26、平衡盤，所述平衡盤用于抵消剛性轉(zhuǎn)子的軸向力，所述平衡盤設(shè)置于主軸；

27、軸肩臺，所述平衡盤的兩端通過所述軸肩臺進行定位于主軸。

28、在一種可行的實施方式中，還包括：

29、葉輪，所述葉輪設(shè)置于所述主軸，用于為氣體增壓，所述平衡盤設(shè)置于所述葉輪高壓端的一側(cè)；

30、推力盤，所述推力盤設(shè)置于所述主軸，用于將軸向推力傳遞于主軸；

31、隔套，所述隔套設(shè)置于所述支撐軸段與外部壓縮機連接口的連接處。

32、在一種可行的實施方式中，所述主軸軸段和干氣密封軸段的直徑大于柔性轉(zhuǎn)子主軸軸段和干氣密封軸段的直徑；

33、所述支撐軸段的直徑小于柔性轉(zhuǎn)子支撐軸段的直徑，所述支撐軸段的長度小于柔性轉(zhuǎn)子支撐軸段的長度。

34、根據(jù)本申請實施例的第三方面提出了一種壓縮機，如上述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機方法進行設(shè)計，包括：

35、壓縮機主體；

36、壓縮機連接口，所述壓縮機連接口設(shè)置于所述壓縮機主體；

37、如上述中任一項所述的剛性轉(zhuǎn)子，所述剛性轉(zhuǎn)子通過所述壓縮機連接口連接于所述壓縮機主體；

38、機殼，所述機殼設(shè)置于壓縮機主體的外側(cè)，所述機殼的驅(qū)動側(cè)整體焊接結(jié)構(gòu)筒形設(shè)計；

39、端蓋，所述端蓋設(shè)置于所述機殼的非機動側(cè)，所述端蓋采用成型鍛鋼；

40、固定環(huán)，所述固定環(huán)設(shè)置于所述端蓋，用于把合所述機殼及端蓋；

41、隔板，所述隔板設(shè)置于所述機殼內(nèi)部，所述隔板的長度根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子的長度長度進行縮短。

42、在一種可行的實施方式中，還包括：

43、進口蝸室，所述進口蝸室設(shè)置于所述機殼內(nèi)部，所述進口蝸室為變截面腔體；

44、出口蝸室，所述出口蝸室設(shè)置于所述機殼內(nèi)部，所述出口蝸室連通于所述進口蝸室，所述出口蝸室為變截面腔體；

45、出風筒，所述出風筒連通于所述出口蝸室，所述出口蝸室采用變截面腔體。

46、相比現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明至少包括以下有益效果：因此，本設(shè)計方法所設(shè)計的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機，通過剛性轉(zhuǎn)子替換柔性轉(zhuǎn)子，剛性轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)更加緊湊、材料通常為金屬、陶瓷等硬材質(zhì)，其本征硬度和剛度較高，因此，剛性轉(zhuǎn)子可以承受較高的荷載和運動速度。

47、根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子的特點，本設(shè)計方法對轉(zhuǎn)子的主軸軸段、干氣密封軸段進行縮短，并設(shè)置軸肩臺，通過軸肩臺對剛性轉(zhuǎn)子進行定位，縮短剛性轉(zhuǎn)子支撐軸段的長度。

48、該設(shè)計有效降低轉(zhuǎn)子通過一階臨界轉(zhuǎn)速響應區(qū)時，振幅增大所帶來的轉(zhuǎn)子與密封、軸承及其他小間隙定子件之間的刮碰磨損風險，增加相關(guān)零部件的使用壽命。

49、同時，由于壓縮機轉(zhuǎn)子長度的縮短，重量減少，受轉(zhuǎn)子重量影響的基礎(chǔ)上承受擾力值及靜力當量載荷同比減少，驅(qū)動機氣動力矩同比減少，降低了設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計和驅(qū)動機設(shè)計要求。

50、同時，因剛性轉(zhuǎn)子的長度及重量減少，壓縮機的總長也可以根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子縮短的長度進行縮小，從而對壓縮機的尺寸進行精簡，減少機組占地面積，提高機組安裝的靈活性。

技術(shù)特征：

1.一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，其特征在于，包括：

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，其特征在于，所述通過通過縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長度、干氣密封軸段長度及設(shè)置軸肩臺更改剛性轉(zhuǎn)子平衡盤定位方式，包括：

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，其特征在于，還包括：

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，其特征在于，還包括：

5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法，其特征在于，根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子主軸長度的縮短情況縮短壓縮機總長包括：

6.一種剛性轉(zhuǎn)子，其特征在于，如權(quán)利要求1-5中任一項的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機方法進行設(shè)計，包括：

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的剛性轉(zhuǎn)子，其特征在于，還包括：

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的剛性轉(zhuǎn)子，其特征在于，

9.一種壓縮機，其特征在于，如權(quán)利要求1-5中任一項的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機方法進行設(shè)計，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓縮機，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請實施例公開了一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機設(shè)計方法、剛性轉(zhuǎn)子和壓縮機，通過縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長度、干氣密封軸段長度及設(shè)置軸肩臺更改剛性轉(zhuǎn)子平衡盤定位方式，縮短剛性轉(zhuǎn)子支撐跨距，減少剛性轉(zhuǎn)子重量；根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子主軸長度和干氣密封軸段長度的縮短情況縮短壓縮機總長，該設(shè)計有效降低轉(zhuǎn)子通過一階臨界轉(zhuǎn)速響應區(qū)時，振幅增大所帶來的轉(zhuǎn)子與密封、軸承及其他小間隙定子件之間的刮碰磨損風險，增加相關(guān)零部件的使用壽命。同時，由于壓縮機轉(zhuǎn)子長度的縮短，重量減少，受轉(zhuǎn)子重量影響的基礎(chǔ)上承受擾力值及靜力當量載荷同比減少，驅(qū)動機氣動力矩同比減少，降低了設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計和驅(qū)動機設(shè)計要求。

技術(shù)研發(fā)人員：陳久國,李慧峰,王宇,亢天明,金楠,關(guān)麗超,孫智陽
受保護的技術(shù)使用者：沈陽透平機械股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19