燃气涡轮泵动平衡工艺优化

开篇：润墨网以专业的文秘视角，为您筛选了一篇燃气涡轮泵动平衡工艺优化范文，如需获取更多写作素材，在线客服老师一对一协助。欢迎您的阅读与分享！

摘 要：该报告为了保证涡轮泵工作过程中的安全性和可靠性，介绍了其工作原理及相关参数，主要从系列泵动平衡工艺方法优化的关键技术和难点、采取的技术方案和措施以及实施过程、主要工艺试验及取得的效果、技术指标完成情况、成果应用情况、调整组合动平衡工艺流程等方面，对系列泵动平衡工艺方法优化进行了总结报告，优化了系列泵动平衡工艺方法，完成了预期目标。

关键词：动平衡 涡轮泵 振动 转子 泵叶轮

中图分类号：V434 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2015）10（c）-0096-02

燃气涡轮泵是伺服系统的核心部件。其工作原理是通过燃气发生器产生的高温、高压燃气冲击涡轮叶片，驱动涡轮泵转子和同轴的切线泵叶轮高速运转，从而将机械能转化为高压势能，达到为作动器提供高压介质的目的[1]。其工作原理为：燃气发生器-超高速喷嘴-涡轮转子-切线泵叶轮-伺服作动器。

为了保证燃气涡轮泵工作过程中的安全性和可靠性，每台产品交付前都必须进行全功率氦试试验考核，对涡轮泵转速、输出压力、轴系径向振动幅值、密封性等指标进行检查[2]。目前笔者工厂系列涡轮泵在进行A组试验中的高压氦试时，出现多数产品转子小轴振动位移超差的现象，从而降低了涡轮泵的工作可靠性及使用寿命，其中涡轮泵轴系转动件的动平衡是涡轮泵制造的核心技术，对保证涡轮泵的性能和可靠性起着至关重要的作用。

1 存在的关键技术和难点

整体涡轮转子初次平衡满足动平衡精度ISO1940G1级，使用前复测剩余不平衡量发生变化，不能全部满足G1级精度要求，现通过平衡工装及平衡方式的调整，确定合理的平衡流程，降低初次平衡及复测平衡剩余不平衡量，满足转子平衡G1级及轴系转动件组合动平衡G2.5级平衡精度的设计要求[3]。从而降低涡轮泵因动平衡不稳定引起的转子小轴振动位移超差返工率，满足涡轮泵由平衡不稳定引起的振动超差率在5%以内的要求。

2 攻关技术方案和措施

针对转子单独进行动平衡，满足平衡精度ISO1940G1级；然后进行转子与泵叶轮组合动平衡，组合动平衡是以平衡合格的转子为芯轴，将平衡轴套安装在转子轴上，用泵叶轮旋入并拧紧，对泵叶轮进行平衡，满足泵叶轮的平衡精度为0.01 g・cm；组合平衡合格后，将涡轮泵进行试装配，再进行轴系转动件整体组合动平衡，满足平衡精度ISO1940G2.5级要求。平衡后进行涡轮泵正式装配。

其中，问题的关键在于：（1）整体涡轮转子动平衡：转子初次平衡满足动平衡精度G1级，平衡合格后将转子入库，待重新集出，复测转子剩余不平衡量发生变化，不能全部满足G1级精度要求。（2）转子与泵叶轮组合平衡：其平衡轴套材料为夹布胶木，为非金属，其材料特点易变形、易裂，致使泵叶轮实际平衡精度不准确，部分产品质量不稳定。（3）产品的工艺流程：转子与泵叶轮组合平衡后进行试装配，试装配过程中为满足各种尺寸计算，可能会对部分轴系零件进行更换，这将会导致转子与泵叶轮平衡需要重新进行。可见对目前的动平衡工艺方法确实存在许多不足，需要对其进行优化和改进，以提高生产效率，避免资源浪费。

在转子单独平衡之后，将试装配、转子与泵叶轮组合平衡这两道工序互换，目的是先通过试装配，确定满足涡轮泵尺寸链及气密试验的要求，以满足正式装配的各种条件。通过动平衡优化，减少了由于更换轴系零件，导致转子与泵叶轮组合平衡这一工序重复进行，造成生产周期的延长及资源的浪费。

3 主要工艺试验及取得的成果

3.1 主要工艺试验及取得的效果

目前，笔者工厂涡轮转子经过平衡后，再次复测和进行组合平衡时，剩余不平衡量不稳定，导致涡轮泵装配后产品进行高压氦试时，转子小轴振动位移超出0.03 mm。针对这一难题，经过技术部门研究决定，调整转子的支撑方式，并进行技术摸索及数据统计。

3.2 调整转子的支撑方式

调整转子的支撑方式，以不靠转子台肩状态进行平衡，消除了滚珠及转子台肩对动平衡的影响，以一种自由的状态进行平衡，更贴近产品的真实状态。

针对笔者工厂涡轮转子经过平衡后，再次复测和进行组合平衡时，剩余不平衡量不稳定这一现状，从库里领出10件涡轮转子按此动平衡方式进行平衡，初次平衡达到一定精度后，通过反复拆装平衡桥架及改变定标贴重重量，重复检测，结果合格，不平衡量变化较小。

3.3 调整转子与泵叶轮组合平衡的平衡轴套

将转子与泵叶轮组合动平衡之间的平衡套，由非金属材料调整为金属钢套；并增加产品垫片，与产品的装配状态保持一致，更贴近真实状态。（见图1）

泵叶轮平衡时以平衡合格的转子为芯轴，平衡套为金属材料，解决了非金属易变形、易裂，泵叶轮实际平衡精度不准确，部分产品质量不稳定这一现象。平衡钢套材料2Cr13，淬火硬度28～33 HRC，它作为一个参与平衡的回转体，对其内孔尺寸及同轴度、垂直度、平行度都有较高的要求，为保证内孔与外圆的同轴度0.01的要求，采用以内孔定位，磨外圆，并设计了专用芯棒K26331-0032，以保证形位公差的要求。平衡钢套要求定期检测，以满足其使用要求。

3.4 调整工艺流程

调整组合动平衡工艺流程，将原来转子与泵叶轮组合动平衡工序调整到涡轮泵轴系零件试装后进行，以减少由于更换轴系零件，导致转子与泵叶轮组合平衡这一工序重复进行，造成生产周期的延长及资源的浪费。

4 结语

通过动平衡工艺优化，交付的涡轮泵其配套转动件动平衡全部按此动平衡方式进行平衡，产品装配后进行高压氦吹，有1台产品由平衡不稳定引起的振动超差，产品一次合格率95.4%，较以往涡轮泵氦试试验有明显的提高。通过关键技术攻关和相关工艺试验，优化了系列泵动平衡工艺方法，完成了预期攻关目标，使涡轮泵因动平衡不稳定造成的产品性能不合格得以控制，为后续产品一次交付验收合格奠定了基础。

参考文献

[1] 刘成乐.浅析某型转子组合件动平衡技术[J].机械制造，2011（1）：62-63.

[2] 吕硕.动平衡实验机转子振动模态分析[J].制造业自动化，2011（2）：160-162.

[3] 郭东兴.浅析化工装置转机的动平衡技术存在的问题及对策[J].黑龙江科技信息，2010（22）：50.