轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量测量方法研究
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作者:于洋
摘 要：轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量的变化会导致压缩机转、定子间隙发生变化，当膨胀量的变化达到一定程度时，会引起转子、定子刮碰，造成转子、定子叶片断裂损伤，严重者可造成压缩机报废，因此，对轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量的测量在压缩的稳定运行中起到至关重要的作用。
关键词：轴流式离心压缩机;腹腔膨胀量;测量
0 引言
轴流式压缩机是一种大型的空气压缩机，最大的功率可以达到150000kW，排气量是20000m3每分钟，它的压缩机能效比可以达到90%左右，比离心压缩机节能。它主要由三部分组成：一是以转轴为主体的可以旋转的部分简称转子;二是以机壳和装在机壳上的静止部件为主体的简称定子（静子）;三是壳体、密封体、轴承箱、调节机构、联轴器、底座和控制保护等组成。
在轴流式离心压缩机高速运转过程中，腹腔机壳会在一定范围内产生膨胀，从而导致压缩机转子、定子之间的间隙发生变化。当腹腔机壳膨胀量的变化达到一定程度时，会引起转子与腹腔机壳刮碰，刮碰部位见图1，造成转子、定子叶片断裂损伤，严重者可造成压缩机报废。因此，对轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量的测量在压缩的稳定运行中起到至关重要的作用。
1 腹腔机壳膨胀量测量简介
轴流式离心压缩机腹腔机壳外部安装有外笼体，腹腔机壳不外露，如图2所示，无法直接进行近距离的测量，轴流式离心压缩机腹腔机壳为悬空部位，因此腹腔机壳膨胀量的测量难度较大。
经计算，轴流式压缩机在工作情况下，腹腔机壳膨胀量一般约为0.05-0.70mm，测量精度要求高，而此类型压缩机的转定子间隙一般为2mm左右，在工作情况下，当转定子间隙过小时，造成转定子刮碰，严重时造成机组停车，当转子间隙过大时，压缩机的工作效率降低，因此准确的测量膨胀量继而监控动态转定子关系至关重要。
轴流式离心压缩机腹腔机壳在工作时受气流冲击，会产生剧烈振动，进而造成机组装配基础的振动，为了保证测量数值的准确性，测量系统稳定性要求高。
经过上述分析，可见轴流式离心压缩机机壳腹腔膨胀量的测量，进而监控压缩机转定子间隙在压缩机稳定运行中起到了至关重要的作用，同时测量的难度也极大。
2 腹腔机壳膨胀量的测量方法
2.1 测量方案一
针对其测量难度大特点，解决方案如下：
轴流式离心压缩机的腹腔机壳一般为悬空部位，为了保证对腹腔机壳进行有效的膨胀量测量，设计有刚性横梁底座，刚性横梁底座的强度、变形均通过力学计算校核，保证其在工作时各项指标满足使用需求，使用时将刚性横梁的两端与轴流式压缩机产品底座现场配做安装机壳，配做的方式可采用焊接或螺栓把合形式，实用性高。
2.2 测量方案二
针对其测量精度要求高难点，解决方案如下：
轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量一般为0.05-0.7mm，测量精度要求达到0.01mm，为了保证测量精度要求，创造性的采用百分表对机壳腹腔膨胀量的测量，百分表安装在测量工具上，指针压在打表盘上对腹腔机壳膨胀量进行测量。百分表的测量精度可达到0.01mm，完全满足腹腔机壳膨胀量的测量需求。
2.3 测量方案三
针对其测量稳定性要求高难点，解决方案如下：
轴流式离心压缩机腹腔机壳在工作时受气流冲击，会存在剧烈的振动，对机壳膨胀量的测量造成干扰，为了避免这种情况的发生，在测量工具上设计有打表盘，打表盘通过弹性机构与腹腔机壳形成刚性连接，测量时打表盘会不受振动影响，与腹腔机壳保证刚性连接，打表盘与腹腔机壳保证等量的位移变化，通过测量打表盘即可测量机壳膨胀量的变化。
2.4 测量方案四
针对其无法直接进行近距离测量难点，解决方案如下：
轴流式离心压缩机腹腔机壳外部安装外笼体，无法进行近距离测量机壳膨胀量，为了解决这个问题，在测量工具上设计有加长探针，探针穿过外笼体的空隙与腹腔机壳接触，探针下方安装打表盘，通过探针保证打表盘与腹腔机壳的联动，此外，探针机构具备上下、前后、左右三个维度的调节功能，安装时随时可进行调节，保证探针与外笼体不会干涉。详见图3测量方案图。
3 具体实施实例
轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量测量方案设计并制作完成后在某台轴流压缩机用户现场进行使用，详见图4。
在轴流式离心压缩机进行试验时对腹腔机壳膨胀量进行实地监测、测量，相关测量数据如表1所示。
根据表1可以看出，第3次、第4次试验测量时，依据测量数据分析，腹腔机壳的变形量最大达0.67mm（带*符号数值），超出了转子、定子间隙，将会造成转定子刮碰，试验过程进行紧急停车处理。在机组拆检过程中，确认发现机组存在转子、定子刮碰现象，由于变形量相对较小、停车及时，未造成更严重损坏。
4 结论
此轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量测量方法解決了腹腔机壳膨胀测量难度大、测量精度要求高、测量稳定性要求高的技术难题，同时还可在现有结构上进行改进，通过增加电子测头的方式可以实现测量数据的远传，并通过将测量数据接入压缩机运行控制系统实现连锁停车，可广泛应用于轴流式离心压缩机腹腔机壳膨胀量的测量，为压缩机的稳定运行提供保障。
参考文献
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