一種新的主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪變形修復(fù)方法

黃建偉 肖文偉 胡志銃 黃名章 陳曉斌

摘? ? 要：主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)的馬達(dá)需要經(jīng)常檢修，在拆解馬達(dá)過程中如果受力不均勻或馬達(dá)本身存在裂紋，則在補(bǔ)焊時會導(dǎo)致主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)的風(fēng)葉輪變形;或是在高轉(zhuǎn)速和高壓縮比情況下產(chǎn)生高溫導(dǎo)致變形。在高轉(zhuǎn)速狀態(tài)下，變形的風(fēng)葉輪豬嘴會碰撞到殼體，葉片會碰撞到殼壁。多年來，采用熱矯正+冷矯正等的常規(guī)矯正辦法，均無法恢復(fù)風(fēng)葉輪的變形問題。本文采用更換軸芯或軸芯+軸板的新方法，完美的解決了這一難題，取得了較好的效果。

關(guān)鍵詞：主機(jī)鼓風(fēng)機(jī);IG風(fēng)機(jī);葉輪

中圖分類號：U664.86 ?? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A

Abstract： The motors of main engine blower and IG fan are often overhauled， and the electrician has uneven force， wrong method or cracks in the process of disassembling the motor， which results in the deformation of the main engine blower or IG fan's impeller， or the deformation is caused by the high revolving speed and high compression ratio， and with the high revolving speed， the deformed impeller mouth will collide with the case body， and the blade will collide with case wall. Therefore， rectifying the deformed impeller seems an unsolvable problem. Because of its complicated structure， the deformation problem cannot be solved by the conventional hot correction， cold correction or pressure for many years.

Key words： Main engine blower; IG fan; Impeller

1? ? ?前言

主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)是輔助給主機(jī)新鮮空氣的設(shè)備，IG風(fēng)機(jī)是收集主機(jī)及鍋爐廢氣的設(shè)備。船舶的主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)是一種高精密、高轉(zhuǎn)速的設(shè)備，轉(zhuǎn)速可達(dá)到3600r/min以上;它的壓縮比很高，會產(chǎn)生一定的溫度;此外，主機(jī)鼔風(fēng)機(jī)葉輪是鋁合金制造，IG風(fēng)機(jī)葉輪是不銹鋼制造，在高轉(zhuǎn)速和高壓縮比的運(yùn)轉(zhuǎn)中，風(fēng)葉輪容易產(chǎn)生裂紋導(dǎo)致變形;在修理電機(jī)中，由于轉(zhuǎn)子軸和葉輪的軸芯孔是緊密套入，再加上在使用過程中油煙及氣體的揮發(fā)物滲透到軸孔里面，使轉(zhuǎn)子軸和葉輪的軸芯孔更加堅(jiān)固，導(dǎo)致主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)葉輪要進(jìn)行加溫來拆卸，在拆分過程中由于加溫不均勻或抓爪頂壓的位置不對，容易造成變形等。因此，如何把變形的風(fēng)葉輪恢復(fù)回原始狀態(tài)，是技術(shù)及施工人員的期盼。

2? ? ?傳統(tǒng)的風(fēng)葉輪變形修復(fù)方法

主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪由于轉(zhuǎn)速高，使用時需要均勻平衡地旋轉(zhuǎn)，絕不能有晃動、跳動旋轉(zhuǎn)的現(xiàn)象，特別是IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪的晃動和跳動，會造成整臺IG風(fēng)機(jī)設(shè)備損壞的質(zhì)量事故。因此，主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪無論是否修理過，在拆卸后的裝復(fù)前都要經(jīng)過專業(yè)的檢測手段，來檢驗(yàn)它是否存在不平衡和跳動的問題。

2.1? ?風(fēng)葉輪的結(jié)構(gòu)

主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪通常采用鋁合金材料，IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪采用不銹鋼材料。主機(jī)鼔風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪及IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪看似簡單，但它包含了幾個不同曲線的面：鼔風(fēng)機(jī)一端是凸形的半球面，與凸形的半球面連接的是一個氣封環(huán)（俗稱豬嘴），在鼔風(fēng)機(jī)深處連接軸芯的是一個球面，這個球面和凸形的半球面是由很多塊弧形的葉片支撐連接的，這兩個球面中心就形成了螺旋狀的葉片;在馬達(dá)連接的一端是層疊的平面（見圖1），層疊中共有三個平面?；谄鋸?fù)雜的結(jié)構(gòu)和形狀，如需校正任何一個風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪形狀，都可能引起整個風(fēng)葉輪的隨動變形。

2.2? ? 傳統(tǒng)的風(fēng)葉輪矯正方法

風(fēng)葉輪的結(jié)構(gòu)看似簡單，但它匯集了幾個不同曲線的面，同時在運(yùn)作過程中要求很高。傳統(tǒng)的矯正主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪的方法，是采用氧、乙炔氣體方法：使用焊炬進(jìn)行局部或點(diǎn)加熱、用水來收縮矯正;再采用冷壓的機(jī)器設(shè)備，通過火、縮、水、漲、壓、收、頂?shù)却胧﹣沓C正變形的風(fēng)葉輪;矯正后的風(fēng)葉輪，要經(jīng)過專業(yè)的設(shè)備檢測才能確定是否符合使用要求。

傳統(tǒng)的主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪在矯正之后，需進(jìn)行動平衡檢測試驗(yàn)，通常均無法達(dá)到精密的要求：要么是氣封環(huán)（豬嘴）跳動，或者是凸形的半球面晃動;甚至是整個葉片骨架晃動，產(chǎn)生嚴(yán)重變形等。

2.3? ?傳統(tǒng)矯正方法存在的問題

使用火、水矯正是傳統(tǒng)使用的方法，對一些波浪形的變形構(gòu)件，這種矯正方法比較有效;但對于鋁合金的主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)葉輪及不銹鋼的IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪，采用火、水矯正方法。無法通過動平衡的檢測;另外，這種方法會影響鋁合金及不銹鋼的材質(zhì)變化，特別是IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪，長期浸泡在惰性氣體里面，經(jīng)過火、水矯正之后，在使用過程中會產(chǎn)生斷裂使整臺設(shè)備報廢，因此IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪的變形只能采用冷矯正方法。

3? ? ?新的風(fēng)葉輪變形修復(fù)方法

多年來，采用熱矯正+冷矯正或其他常規(guī)的矯正辦法，均無法完全解決它的變形問題，當(dāng)矯正不達(dá)標(biāo)風(fēng)葉輪就只能作報廢處理。

無論是采用熱矯正、冷矯正或熱矯正+冷壓矯正方法，都無法保證它不跳動、不擺動，而風(fēng)葉輪不允許有任何的跳動和擺動。通過不斷的研究和實(shí)踐，本文介紹一種主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪變形的修復(fù)新技術(shù)。

3.1? ?造成跳動和晃動的原因

在主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪矯正或補(bǔ)焊過程中，影響跳動和晃動的原因主要有：（1）在解體時拉出風(fēng)葉輪專用工具頂著豬嘴壓拉，導(dǎo)致受力不均;（2）焊補(bǔ)時軸芯周圍和球面型板產(chǎn)生裂紋;（3）補(bǔ)焊產(chǎn)生的氣封環(huán)（豬嘴）的另外一邊軸芯板變形;（4）葉輪碰撞到物體或拆馬達(dá)連帶風(fēng)葉一起出來時擺放方法不對，產(chǎn)生受壓變形。

3.2? ?新的風(fēng)葉輪變形修復(fù)方法

對于主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)和IG風(fēng)機(jī)風(fēng)葉輪跳動和晃動的原因，經(jīng)過多年的摸索和實(shí)踐得出結(jié)論：風(fēng)葉輪的中心線發(fā)生了偏差。對此，按傳統(tǒng)的矯正方法是無法恢復(fù)的，只有通過更換軸芯或軸芯+軸板的新方法，才能達(dá)到使用要求：

（1）首先把變形的葉片或輪轂熱矯正，矯正溫度根據(jù)不同材料選用不同的溫度，例如鋁合金選用280 ℃～380 ℃、不銹鋼選用390 ℃～410 ℃;

（2）制作特定工裝工具，包括輪芯與邊緣壓調(diào)工裝、轉(zhuǎn)動測量數(shù)據(jù)工具、區(qū)域頂壓裝置、變角矯正夾具等。可使用木錘輔助敲打，但不允許使用鐵錘來敲打;

（3）將整個風(fēng)葉上車床，確定好整個風(fēng)葉輪的加工基準(zhǔn)線后，把原軸芯用車床車出來，在光車的時候注意將風(fēng)葉輪中心孔原孔光大直徑8～10 mm;

（4）如果在檢測中，發(fā)現(xiàn)豬嘴和骨架整個晃動，那么把另一端平面層疊的軸板也車出來更換掉，目的就修正風(fēng)葉輪的中心線，并不是去改變風(fēng)葉輪的中心線，更不允許偏心;

（5）替換一截新的鋁合金埲或不銹鋼埲，新的軸芯要比舊軸芯大8～10 mm，因?yàn)樵谲嚨襞f軸芯時葉輪中心孔車大了，目的是重新開中心孔時更有保證;如果同時換軸芯板的，也同樣替換一件鋁合金板或不銹鋼板;

（6）將鋁合金埲或不銹鋼埲上車床粗加工中心孔，預(yù)留足夠的精加工余量，把中心孔開好后將機(jī)鈧鍵槽位加工好，待換好軸芯或軸芯板焊接完畢之后再精加工;也可以先不進(jìn)行粗加工，待換好軸芯或軸芯板焊接完畢之后，一次性機(jī)加工鋁合金埲或不銹鋼埲中心孔和機(jī)鈧鍵槽位，換后才進(jìn)行機(jī)加工，有利于更換裝配和焊接;

（7）裝配新的軸芯時要保持鋁埲（或不銹鋼埲）與風(fēng)葉的垂直度，使用角尺測量新的鋁埲（或不銹鋼）與風(fēng)葉平面的垂直度;如果要換層疊的軸板時就先把板換掉，焊接完軸板后再來換軸芯;

（8）軸芯或軸板更換完畢后，再次檢查軸芯和風(fēng)葉平面的垂直度;然后使用熔化極氬弧焊進(jìn)行焊接，避免使用鎢極氬弧焊;使用鋁合金焊絲5356或5183鋁焊絲、直徑1.2 mm;在焊接鋁埲前，將鋁埲加溫有利于熔合，但只對鋁埲單獨(dú)加溫，不能對軸板加溫，以免鋁板平面變形影響軸芯的垂直度;選用的電源IGET PU/SE MIG-350II 焊機(jī)，電源極性為高流正接，使用高純度99.99%的氬氣填充焊接，完畢后進(jìn)行保溫處理。

焊接過程中的注意事項(xiàng)：

① 焊接前必須先烤除母材上面的水汽;

② 所有的焊接和定位焊必須嚴(yán)格按照WPS的要求執(zhí)行，定位焊長度為30 mm、間距300～400 mm;為避免應(yīng)力集中，每層焊道的斷點(diǎn)位置應(yīng)間隔50 mm;在焊接下一道焊縫前，必須仔細(xì)打磨焊道處以確保不會有夾雜、咬邊和氣孔后，再進(jìn)行下一道的焊接;點(diǎn)焊起弧收弧時，要注意焊縫的成型應(yīng)平滑過渡，如果因?yàn)槠鸹『褪栈≡斐啥该?，?yīng)用刮刀剔成平滑過渡，避免產(chǎn)生未熔合;

③ 由于鋁板的膨脹系數(shù)大，焊接過程中容易產(chǎn)生變形，焊接前需用鋁質(zhì)碼板做好加強(qiáng);

④ 焊接過程中盡量采用大的工藝參數(shù)和焊接速度，焊槍應(yīng)采取直線行走，焊槍傾斜角度不超過5°，焊絲伸出長度不超過10 mm。

如果是不銹鋼，就使用二氧化碳焊接，焊絲采用不銹鋼316L、直徑1.2 mm的焊絲;選用的電源panasonic YD—500RX型二氧化碳焊機(jī)，電源極性為直流反接，熔池保護(hù)二氧化碳，藥芯焊絲為GB/T17653TS 316 L-FM211（GFS-316 L）、直徑1.2 mm、電流140-180 A、電壓23～29 V，焊接速度140～210 mm/min、熔池保護(hù)氣體流量15～20 L/min、控制層間溫度≤150 ℃;

（9）把軸芯或軸芯板更換完畢及焊接完畢后，將整個風(fēng)葉輪上車床，確定好整個葉輪的中心線，再精加工整個葉輪的中心線;并檢測和修正豬嘴的圓心度;

（10）精加工完成后，進(jìn)行動平衡檢測試驗(yàn)。如產(chǎn)生不平衡應(yīng)進(jìn)行配重處理，配重的方法有：① 視察產(chǎn)生不平衡的相差重量，用一塊等重量的鋁板或不銹鋼板加到失平衡的葉片或葉輪壁上;鉆螺絲孔上螺絲，擰緊螺絲后把螺母焊牢，以防螺絲返松脫離損壞葉輪;② 視察產(chǎn)生不平衡的相差重量，用一塊等重量的鋁板或不銹鋼板，加到失平衡的葉片或葉輪壁上，使用焊接方法直接焊牢固。

3.3? ?新的修復(fù)方法的優(yōu)點(diǎn)

采用這種換軸芯或換軸芯+軸板的新的修復(fù)變形的方法，解決了傳統(tǒng)修理方法無法解決的難題。這種方法主要有如下優(yōu)點(diǎn)：（1）可以保證風(fēng)葉輪的骨架不會變形、風(fēng)葉的葉道不會產(chǎn)生偏差;（2）避免了因矯正而引起的脆裂、疲勞裂紋和缺損;（3）填補(bǔ)了無法精準(zhǔn)修理的難題，動平衡試驗(yàn)結(jié)果100%符合高轉(zhuǎn)速的精密要求。

4? ? ?結(jié)語

這種新的修復(fù)方法，解決了修復(fù)主機(jī)鼓風(fēng)機(jī)或IG風(fēng)機(jī)時風(fēng)葉輪跳動和晃動變形無法修理的技術(shù)難題，縮短了修復(fù)時間，給各種相關(guān)設(shè)備調(diào)試創(chuàng)造了空間，給主機(jī)試機(jī)和IG系統(tǒng)運(yùn)作調(diào)試贏得時間，為船東創(chuàng)造了效益。

參考文獻(xiàn)

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