For all questions:

+7 495 274-22-22

UDK: 629.12.03

Solving problems with precision balancing of turbomachine impellers

Beloborodov S.M. PhD in Engineering, Professor, Deputy Head of Department
Tselmer M.L. Postgraduate student, team leader, Perm National Research Polytechnic University, Scientific Production Association Iskra, Perm
Sviridov E.V. PhD Candidate in Engineering, Associate Professor, Head of the Department of Armored Vehicle Design, Perm Military Institute of Internal Troops Ministry of Internal Affairs of the Russian Federation, Perm

The problems concerning preparation of rotor impellers in turbine units to the assembly and balancing are considered. The authors give recommendations: fitting of centrifugal compressor impellers on a shaft with minimization of technological imbalances, elimination of the sealing surface runout and vibrational activity of the rotor when passing the first critical frequency can be achieved by: preliminary balancing of impellers on a conical mandrel with provision of the specified parameters of residual imbalances; a diametrically opposite direction of the mandrel mounting surface runout and the impeller sealing surface; diametrically opposite direction of residual rotor imbalance relative to maximum runout of the shaft mounting surface. The authors offer a set of patent-protected technical solutions that ensure precise balancing of the impellers.

Центробежные компрессоры в газоперекачивающих агрегатах мощностью свыше 4 МВт с середины прошлого века навсегда заняли прочное положение. Сложился классический образ компрессора: ротор, собранный на основе вала, корпус внутренний с лабиринтными уплотнениями, корпус внешний с торцовыми крышками, подшипниками и газовыми уплотнениями.

Ротор, как единственная подвижная сборочная единица, несет на себе все внутренние динамические нагрузки. Современные требования к роторам определяют и их конструкцию: гибкие удлиненные валы, тонкостенные рабочие колеса с развитым лопаточным аппаратом, установленные с натягом, фланцы и упорные диски с коническими установочными поверхностями.

Рабочие колеса роторов представляют собой барабанные конструкции с односторонней посадочной поверхностью, поэтому задача их посадки на вал без значительных технологических дисбалансов и устойчивых деформаций становится очень актуальной.

Эта же задача вполне может быть совмещена и с минимизацией радиального биения уплотнительной поверхности или образующей колеса (в зависимости от его типа) за счет управляемой сборки ротора.

Другой необходимой задачей является минимизация виброактивности ротора при прохождении первой критической частоты вращения за счет снижения величины его изгиба.

Таким образом, имеется четкое техническое противоречие между необходимой точностью сборки и высокой трудоемкостью, стоимостью технологического процесса, между имеющейся точностью изготовления деталей и требуемой точностью сборки ротора.

Такое сложно составленное техническое противоречие может быть решено только разработкой технологий измерения и балансировки, обеспечивающих прецизионную сборку роторов, минимизирующих объем поверочной балансировки собранного ротора.

Рабочие колеса — сварные с развитыми консольными элементами. Динамическая устойчивость таких конструкций достигается только применением методов двухплоскостной балансировки, обеспечивающих уравновешенность всех составляющих колес [1].

For citation:
Beloborodov S.M., Tselmer M.L., Sviridov E.V., Solving problems with precision balancing of turbomachine impellers. Chief Mechanical Engineer. 2019;9.
The full version of the article is available for subscribers of the journal
Article language:
Actions with selected: