冶金动力
METALLURGICAL POWER
2019年第5期总第231期
1实施背景
18000m 3/h 空压机三级叶轮出现裂纹损坏，已 不能满足使用要求。为了迅速恢复生产并考虑降低备件成本费用，公司决定将该进口设备国产化改造。
空压机结构布置上，一级叶轮为半开式叶轮，二、三级叶轮为闭式叶轮，一、二级叶轮共用一根主轴，三级叶轮单独安装于另一根主轴上，叶轮与主轴间均为端面齿通过拉杆连接。
叶轮结构及着控伤情况如图1。
图1原叶轮裂纹情况
2
实施过程
2.1
积要求较高，在本次叶轮的测量过程中选用关节臂与台式三坐标测量机组合测量的方案，关节臂主要完成叶轮流道，包括叶片叶型的数据采集工作；台式三坐标测量机主要完成叶轮端面齿及叶轮外部轮廓的数据采集工作。在此基础上结合关键部位及细节的常规尺寸测量，以实现对本叶轮系统、准确的测量。同时，在现场测量的过程中，利用便携式合金分析仪对本叶轮材料合金元素的百分比含量进行了测定，以便为后续叶轮的选材提供参考依据。2.2 数据处理及模型建立
在完成叶轮现场测量后，经对所测量的数据进行整理、定位组合，按照步骤分别完成了叶轮内部流道、叶型、叶轮外部轮廓及端面齿的数据处理及模型建立工作，其处理结果如图2所示。
阿特拉斯离心式空压机三级叶轮国产化改造
朱加安，甘浦泓，古颖丽，李
舟
（重庆朝阳气体有限公司，重庆
401325）
【摘要】德国阿特拉斯（Atlas ）18000m 3/h 空压机在运行多年以后，发现三级叶轮裂纹，并且振动较高，
已不能继续使用。综合分析考虑后决定自行设计制作该三级叶轮以节省费用，缩短了制造周期。 【关键词】阿特拉斯空压机；三级叶轮；国产化改造【中图分类号】TH45
【文献标识码】B
【文章编号】1006-6764(2019)05-0035-03
Localization Transformation of the Three-stage Impeller
of Atlas Centrifugal Air Compressor
ZHU Jiaan ，GAN Puhong ，GU Yingli ，LI Zhou
(Chongqing Chaoyang Gases Co.,Ltd.,Chongqing 401325,China)
【Abstract 】After many years of operation the Atlas centrifugal air compressor could no
longer be used due to cracks on the three-stage impeller and heavy vibration.The company decided after comprehensive analysis and consideration to independently design and make the impeller to save cost and shorten manufacturing period.【Keywords 】Atlas centrifugal air compressor;three-stage
impeller;localization transfor⁃
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图2
叶片及叶轮模型
2.3设计出图
在本叶轮的设计过程中主要考虑以下几方面：2.3.1
叶轮材料的确定
在本叶轮的材料确定过程中采取了以下途径：（1）参考原叶轮利用便携式合金分析仪所测定的合金元素百分比含量；
（2）查阅Atlas 同类产品相关报价及随
机等
资料；
（3）对所建立的叶轮模型进行强度计算（如图3
所示），依据计算结果确定叶轮材料。
依据上述三种途径最终确定了该叶轮的材料为X3CrNiMo13-4，并依据强度计算结果给定了本叶轮热处理后的机械性能参数。2.3.2
据本叶轮的强度计算结果显示，该叶轮的最
临湘天气预报大应力值较大，其部位处于叶片进口与的接壤处。为了减小叶轮的应力，对其进行了如下改进：
（1）将原叶片厚度6mm 改进为6.5mm；（2）将原叶片的焊角由原R8改进为R10。2.3.3
本次设计将叶轮叶片铣制在轮盖上（如图4、
图5所示）
图4
原叶轮叶片铣制模型
图5新制叶轮叶片铣制模型
2.3.4叶轮端面齿的设计
叶轮端面齿的设计是本叶轮设计的难点，由于端面齿的设计精度较高，陕鼓目前的仪器测量精度较难达到其设计精度。在本设计过程中借鉴了国
外专业公司针对该类齿形的相关技术资料，并以此
为依据结合仪器所测量的数据对其齿形进行了详细的分析（如图6所示），经对比分析及综合判定得
南澳岛天气出了该叶轮的端面齿形参数。
图3叶轮模型的强度计算结果
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图6
叶轮端面齿齿形数据分析
3生产制造
针对国外产品的备件生产，在生产制造过程中
主要应考虑以下两方面：3.1
材料的热处理
该材料为进口材料，同时由于本叶轮的应力较大，因此对本叶轮的材料热处理性能要求等级较高。3.2
叶轮端面齿的加工
端面齿的加工是生产制造该类叶轮的一个关键瓶颈，由于该类叶轮在装配过程中是依靠端面齿来定位和传递扭矩，因此对端面齿的加工精度要求较高。
通过朝阳气体公司与陕鼓公司充分研究，制订了该叶轮端面齿的加工方案，其内容主要如下：
（1）寻具备该叶轮端面齿加工能力的外协厂家；
（2）依据图纸设计参数，借用进口的端面齿检验量具作为本叶轮端面齿的加工量具；
（3）在外协厂家试加工端面齿试件，再依据端面齿的进口量具作为检验标准进行检验；
（4）在试件的加工情况基本满足要求的基础
上，在同等的机床工况下加工本叶轮的端面齿；
（5）在装配时依据端面齿的配合情况，对其齿面进行细微修正，以达到满足图纸的最终装配要求。
图7新制叶轮
4
效果前后对比
4.1
相关指标对比
通过国产化改造成，各项相关指标基本正常，
满足了生产要求，
对比如表1。从表
1可以看出：
除三级振动有11μm 增高外，其他各级振动在6μm 增长以内（一、二级报警值53μm，三、四级报警值44μm ）。
各级轴承温度总体有所下降，轴承温度更为合理。
两只轴位移变化不大，处在正常状态。4.2
主要创新点
（1）采用三坐标测量仪准确测量叶轮的复杂尺寸；
（2）气动性能分析科学计算；（3）通过一系列计算，确定叶轮材质；
（4）对刀具、焊条等多次科学试验的基础上确定加工工艺方案；
（5）朝阳公司与制造厂共同研讨设计、制造及调试方案。4.3
主要技术经济指标、效益预测
（1）主要技术经济指标：
通过实践检验，空压机在满负荷生产时，各工艺参数均能稳定在表1所示参数范围，满足了工艺生产需求。
（2）效益预测：
项目实施后，设备部件费用节约965万元。淮安旅游
5结束语
项目改造成功后，能节约大量备件费用，并能
缩短检修周期，检修效率明显提高。此外，可对朝阳气体公司6000m 3/h Atlas 氮压机以及4000m 3/h 机组英格索兰空压机和15000m 3/h 三星氮压机等备件进行国产化改造，可节约大量资金，提高设备维护使用效率。
收稿日期：2019－01－04
作者简介：朱加安（1976－），男，大学本科学历，工程师，现从事制氧
设备机械维修技术工作。
表1
项目实施前后成果对比表
项目原装叶轮
正常运行国产化改造后的运行
一级振动/μm 9
13
二级振动/μm 1622
鼓浪屿有什么好玩的地方三级振动/μm 2132
末端振动/μm 57
一级轴承温度/℃8266
二级轴承温度/℃
9287
三级轴承温度/℃7877
末端轴承温度/℃8182
一级轴位移/mm 0.290.24
二级轴位移/mm
0.140.16
压缩空气量
/m 3·h -1能达到93500能达到96000
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