本申請(qǐng)實(shí)施例涉及透平機(jī)械，尤其涉及一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方法、剛性轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)。

背景技術(shù)：

1、傳統(tǒng)單軸離心壓縮機(jī)均采用柔性轉(zhuǎn)子(撓性轉(zhuǎn)子)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，即壓縮機(jī)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(jī)組在靠近臨界轉(zhuǎn)速下運(yùn)行時(shí)轉(zhuǎn)子的振動(dòng)幅度增大，容易對(duì)轉(zhuǎn)子本身及軸承、密封等造成磨損破壞。柔性轉(zhuǎn)子的機(jī)組在開車時(shí)一般采用快速通過(guò)臨界轉(zhuǎn)速的方式以減少過(guò)臨界造成的上述磨損，此方案對(duì)于單缸單獨(dú)驅(qū)動(dòng)的機(jī)組可以實(shí)現(xiàn)，對(duì)于一臺(tái)驅(qū)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)多缸壓縮機(jī)的裝置，既要避開多臺(tái)壓縮機(jī)的臨界轉(zhuǎn)速范圍合集，又要避開驅(qū)動(dòng)機(jī)本身的臨界轉(zhuǎn)速范圍，大幅增加了開車過(guò)程中快速通過(guò)裝置臨界區(qū)的難度和振動(dòng)刮碰風(fēng)險(xiǎn)。

2、對(duì)于壓縮級(jí)數(shù)不多或葉輪級(jí)間距較小的機(jī)組，為了將一階臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計(jì)在合理的區(qū)間內(nèi)，需要人為拉長(zhǎng)壓縮機(jī)本體結(jié)構(gòu)，這增加了壓縮機(jī)通流部分的氣動(dòng)損失，影響機(jī)組的運(yùn)行效率；同時(shí)增加了壓縮機(jī)主機(jī)和配套設(shè)備的加工制造難度，增加用戶現(xiàn)場(chǎng)的項(xiàng)目建設(shè)規(guī)劃和運(yùn)維檢修難度。另外，從機(jī)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(yán)重影響產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和用戶體驗(yàn)。

技術(shù)實(shí)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)。

5、有鑒于此，根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第一方面提出了一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方法，包括：通過(guò)縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長(zhǎng)度、干氣密封軸段長(zhǎng)度及設(shè)置軸肩臺(tái)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(zhǎng)度和干氣密封軸段長(zhǎng)度的縮短情況縮短壓縮機(jī)總長(zhǎng)。

7、在一種可行的實(shí)施方式中，所述通過(guò)縮短主軸長(zhǎng)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(tái)，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(guò)軸肩臺(tái)定位；

9、縮短剛性轉(zhuǎn)子的主軸長(zhǎng)度和干氣密封軸段長(zhǎng)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(shí)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(guò)縮短長(zhǎng)度、縮小外徑減小支撐軸段的重量。

13、在一種可行的實(shí)施方式中，還包括：

14、壓縮機(jī)機(jī)殼驅(qū)動(dòng)側(cè)采用整體焊接結(jié)構(gòu)，并采用筒型設(shè)計(jì)；

15、壓縮機(jī)機(jī)殼非驅(qū)動(dòng)端采用一體成型鍛鋼端蓋結(jié)構(gòu)；

16、通過(guò)固定環(huán)結(jié)構(gòu)進(jìn)行裝配把合；

17、壓縮機(jī)進(jìn)口蝸室采用變截面腔體結(jié)構(gòu)；

18、壓縮機(jī)出口蝸室采用變截面腔體結(jié)構(gòu)；

19、壓縮機(jī)出風(fēng)筒采用切向排出結(jié)構(gòu)。

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

21、縮短壓縮機(jī)總長(zhǎng)至原柔性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)長(zhǎng)度的41％及以上、原柔性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)重量的40％及以上。

22、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)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(jī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：

23、支撐軸段，所述支撐軸段的數(shù)量為兩個(gè)，兩個(gè)所述支撐軸段的一端分別連接與外部壓縮機(jī)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(gè)，兩個(gè)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(zhǎng)度小于柔性轉(zhuǎn)子的干氣密封軸長(zhǎng)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(zhǎng)度小于柔性轉(zhuǎn)子的主軸長(zhǎng)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(tái)，所述平衡盤的兩端通過(guò)所述軸肩臺(tái)進(jìn)行定位于主軸。

28、在一種可行的實(shí)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(jī)連接口的連接處。

32、在一種可行的實(shí)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(zhǎng)度小于柔性轉(zhuǎn)子支撐軸段的長(zhǎng)度。

34、根據(jù)本申請(qǐng)實(shí)施例的第三方面提出了一種壓縮機(jī)，如上述的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：

35、壓縮機(jī)主體；

36、壓縮機(jī)連接口，所述壓縮機(jī)連接口設(shè)置于所述壓縮機(jī)主體；

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

38、機(jī)殼，所述機(jī)殼設(shè)置于壓縮機(jī)主體的外側(cè)，所述機(jī)殼的驅(qū)動(dòng)側(cè)整體焊接結(jié)構(gòu)筒形設(shè)計(jì)；

39、端蓋，所述端蓋設(shè)置于所述機(jī)殼的非機(jī)動(dòng)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(jī)殼及端蓋；

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

42、在一種可行的實(shí)施方式中，還包括：

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

45、出風(fēng)筒，所述出風(fēng)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(jì)方法所設(shè)計(jì)的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)，通過(guò)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(yùn)動(dòng)速度。

47、根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子的特點(diǎn)，本設(shè)計(jì)方法對(duì)轉(zhuǎn)子的主軸軸段、干氣密封軸段進(jìn)行縮短，并設(shè)置軸肩臺(tái)，通過(guò)軸肩臺(tái)對(duì)剛性轉(zhuǎn)子進(jìn)行定位，縮短剛性轉(zhuǎn)子支撐軸段的長(zhǎng)度。

48、該設(shè)計(jì)有效降低轉(zhuǎn)子通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速響應(yīng)區(qū)時(shí)，振幅增大所帶來(lái)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(fēng)險(xiǎn)，增加相關(guān)零部件的使用壽命。

49、同時(shí)，由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)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(dāng)量載荷同比減少，驅(qū)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)力矩同比減少，降低了設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求。

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

技術(shù)特征：

1.一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，所述通過(guò)通過(guò)縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長(zhǎng)度、干氣密封軸段長(zhǎng)度及設(shè)置軸肩臺(tái)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)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(jī)設(shè)計(jì)方法，其特征在于，根據(jù)剛性轉(zhuǎn)子主軸長(zhǎng)度的縮短情況縮短壓縮機(jī)總長(zhǎng)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(xiàng)的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，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(jī)，其特征在于，如權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)的剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，包括：

10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的壓縮機(jī)，其特征在于，還包括：

技術(shù)總結(jié)
本申請(qǐng)實(shí)施例公開了一種剛性轉(zhuǎn)子壓縮機(jī)設(shè)計(jì)方法、剛性轉(zhuǎn)子和壓縮機(jī)，通過(guò)縮短剛性轉(zhuǎn)子主軸長(zhǎng)度、干氣密封軸段長(zhǎng)度及設(shè)置軸肩臺(tái)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(zhǎng)度和干氣密封軸段長(zhǎng)度的縮短情況縮短壓縮機(jī)總長(zhǎng)，該設(shè)計(jì)有效降低轉(zhuǎn)子通過(guò)一階臨界轉(zhuǎn)速響應(yīng)區(qū)時(shí)，振幅增大所帶來(lái)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(fēng)險(xiǎn)，增加相關(guān)零部件的使用壽命。同時(shí)，由于壓縮機(jī)轉(zhuǎn)子長(zhǎng)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(dāng)量載荷同比減少，驅(qū)動(dòng)機(jī)氣動(dòng)力矩同比減少，降低了設(shè)備基礎(chǔ)設(shè)計(jì)和驅(qū)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)要求。

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