专利名称：：一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺的制作方法
技术领域：
：本发明属于一种风机动叶片修复工艺，特别是涉及一种可以在短时间内快速修复损伤的轴流风机转子上的动叶片的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺。
背景技术：
：轴流风机是钢铁、石油、化工等行业广泛使用的动力供风装备，也是企业的重点管理设备。在轴流风机长期运行中，由于工作环境条件中存在着各种粉尘，腐蚀介质，例如钢铁企业的重粒子金属粉尘和砂尘，石化企业中含氯、硫等气体的腐蚀，轴流风机转子上的动叶片被冲刷和腐蚀，在动叶片的进气侧根部和排气侧的上顶部被减薄成刀刃口状，严重的形成缺口。当缺口扩展到一定程度，动叶片的强度极限无法承受转子高速转动过程中施加在叶片上超过10吨以上的剪切力，叶片是三元流气动造型，其振动频率的叠加，会发生突发性叶片疲劳断裂，结果造成整个机组的报废停产。原有的解决办法只有更换新转子和动叶片，修复成本昂贵，维修周期长达数月之久，影响企业正常生产。
发明内容本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种可以在短时间内快速修复损伤的轴流风机转子上的动叶片的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺。本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，包括有如下工艺步骤1)采用激光熔铸技术修复轴流风机转子的动叶片，具体是采用C021000W横流激光加工装置，由计算机数字程序控制对动叶片进行模拟仿形熔铸快速加工；2)采用三维有限元法，对修复的动叶片进行应力分析，材料强度计算和使用寿命分析；3)测定修复的动叶片固有振动频率。所修复的动叶片是2Crl3钢制造的三元流气动造型叶片，在第1步所述的熔铸快速加工中所使用的熔铸材料是在动叶片原2Crl3钢中添加Ni、Mo、Nb合金元素。所述的熔铸材料由气动自动送料机按叶片表面形态自动送给。第1步所述的熔铸快速加工的激光熔铸参数是使用连续光自动模拟扫描，光斑直径05mm,采用氮气保护熔池，多道熔铸的搭接率为40%。第2步所述的采用三维有限元法对修复的动叶片进行分析，包括有建立计算模型，选择风机转子轴为坐标原点，X轴为转子轴线，顺气流方向为正，Z轴为转子径向，向外为正，Y轴由Y=ZxX确定；建立有限元网络，将叶片划分为770个结点，850个20节点三维实体单元；施加外载荷，考虑离心力载荷作用，在模型上施加儿-3700r/min的离心负载。第3步所述的测定修复的动叶片固有振动频率，是在叶片装机固持状态下进行测定,使用传感器，信号放大器，FFT频谱分析仪，力锤进行检测；采用频率细化方法，分辨精度0.025，读数取0.1HZ，按叶片级别测量。本发明的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，具有的优点和积极效果是可以在短时间内快速修复损伤的轴流风机转子上的动叶片。修复的轴流风机转子的动叶片使用寿命均达到或超过原厂新叶片水平，最高使用寿命超过原厂新叶片70%以上。可为企业节省更换新叶片的费用，减少产值损失。图1是本发明的第5级转子叶片频率示意图。具体实施方式为能进一步了解本发明的
发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明本发明的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺如下本发明的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，包括有如下工艺步骤第1步采用激光熔铸技术修复轴流风机转子的动叶片，具体是采用C021000W横流激光加工装置，由五轴四联动的数控激光加工机床控制对动叶片进行模拟仿形熔铸快速加工，激光熔铸技术是一种无损伤、无接触、光效应的新型成形技术。本发明所修复的动叶片是2Crl3钢制造，是三元流气动造型叶片。动叶片在服役中，每片叶片承受10吨以上剪切应力作用，存在叶片自身固有振动频率和转动过程中振动频率的叠加振动，要求叶片材料既抗冲刷磨损，又耐应力腐蚀，叶片必须储备很髙的强度指标。本发明在熔铸快速加工中所使用的熔铸材料是在动叶片原2Crl3钢中添加Ni、Mo、Nb合金元素。其熔铸材料是由气动自动送料机按叶片表面形态自动送给。所述的熔铸快速加工的激光熔铸参数是使用连续光自动模拟扫描，光斑直径05mm，釆用氮气保护熔池，多道熔铸的搭接率为40%。第二步采用三维有限元法，对修复的动叶片进行应力分析，材料强度计算和使用寿命分析；所述的采用三维有限元法对修复的动叶片进行分析，包括有建立计算模型，选择风机转子轴为坐标原点，X轴为转子轴线，顺气流方向为正，Z轴为转子径向，向外为正，Y轴由Y-ZxX确定；建立有限元网络，将叶片划分为770个结点，850个20节点三维实体单元；施加外载荷，考虑离心力载荷作用，在模型上施加n-3700r/min的离心负载。计算结果如下表l、应力计算结果<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>表2、持久寿命<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>分析认为，轴流风机转子动叶片经激光熔铸修复再造后，叶片有较高的强度及寿命储备，可以继续使用，其持久寿命高于原制造新叶片。第三步测定修复的动叶片固有振动频率。所述的测定修复的动叶片固有振动频率，是在叶片装机固持状态下进行测定，用力锤对叶片进行敲击，并通过传感器将叶片振动信号送入放大器放大后再送入FFT频谱分析仪，进行检测；采用频率细化方法，分辨精度0.025，读数取0.1HZ，按叶片级别测量。测定结果为以轴流风机转子第5级共20片动叶片为例，频率分散度为2.1%。详细结果见表3和图1。表3、第5级转子叶片侧频结果<table>tableseeoriginaldocumentpage6</column></row><table>从结果看出，由于叶片装配在风机转子上，榫头紧固良好，叶片频率测量结果真实可靠。轴流风机转子动叶片的第一阶频率分散较小，远低于国内外规定的不大于8.0%标准，满足使用要求。经过本技术工艺方法修复的轴流风机转子动叶片装机投产运行验证，使用寿命均达到或超过原厂制新叶片水平，最高使用寿命超过原厂新叶片70%以上。近年来，应用本技术工艺方法已经为钢铁、石油、化工等企业修复各种规格型号轴流风机达到60多台(套)，为企业节省更换新叶片费用约2亿元，减少产值损失约26亿元。实例h某钢铁集团公司炼铁厂高炉送风用AV45—11型轴流风机，转速6800r/min，共有11级转子动叶片。叶片材质为2Crl3钢，经过近2年运行发现转子动叶片进气侧跟部均被不同程度冲刷腐蚀磨损，形成最大缺口约17x30mm，排气边及顶部被冲刷减薄成刀刃口状。采用本专利技术工艺方法修复，动叶片经过激光熔铸快速造型修复，X光、荧光无损探伤检査无修复缺陷，进行强度计算和持久寿命评估达到应用要求，ll级叶片振动频率平均分散率在2.15.6%，达到标准范围。叶片装机经过高速平衡实验达到G1.0级标准，投产启动一次成功，运行状态平稳，性能达标。使用三年半才进入下一维修期，使用寿命超过原轴流风机的70%以上，维修时间仅15天，为企业节省更换新叶片费用约200万元，减少停机时间达3个半月，减少产值损失1.05亿元。权利要求1.一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，包括有如下工艺步骤1)采用激光熔铸技术修复轴流风机转子的动叶片，具体是采用CO21000W横流激光加工装置，由计算机数字程序控制对动叶片进行模拟仿形熔铸快速加工；2)采用三维有限元法，对修复的动叶片进行应力分析，材料强度计算和使用寿命分析；3)测定修复的动叶片固有振动频率。2.根据权利要求1所述的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，所修复的动叶片是2Crl3钢制造的三元流气动造型叶片，在第1步所述的熔铸快速加工中所使用的熔铸材料是在动叶片原2Cd3钢中添加Ni、Mo、Nb合金元素。3.根据权利要求2所述的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，所述的熔铸材料由气动自动送料机按叶片表面形态自动送给。4.根据权利要求1所述的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，第1步所述的熔铸快速加工的激光熔铸参数是使用连续光自动模拟扫描，光斑直径05mm，采用氮气保护熔池，多道熔铸的搭接率为40%。5.根据权利要求1所述的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，第2步所述的采用三维有限元法对修复的动叶片进行分析，包括有建立计算模型，选择风机转子轴为坐标原点，X轴为转子轴线，顺气流方向为正，Z轴为转子径向，向外为正，Y轴由Y=ZxX确定；建立有限元网络，将叶片划分为770个结点，850个20节点三维实体单元；施加外载荷，考虑离心力载荷作用，在模型上施加几-3700r/min的离心负载。6.根据权利要求1所述的一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，其特征是，第3步所述的测定修复的动叶片固有振动频率，是在叶片装机固持状态下进行测定，使用传感器，信号放大器，FFT频谱分析仪，力锤进行检测；采用频率细化方法，分辨精度0.025，读数取0.1HZ，按叶片级别测量。全文摘要本发明公开一种轴流风机转子动叶片快速修复工艺，包括有如下工艺步骤1)采用激光熔铸技术在动叶片原2Cr13钢中添加Ni、Mo、Nb合金元素，修复轴流风机转子的动叶片，具体是采用CO<sub>2</sub>1000W横流激光加工装置，由计算机数字程序控制对动叶片进行模拟仿形熔铸快速加工；2)采用三维有限元法，对修复的动叶片进行应力分析，材料强度计算和使用寿命分析；3)测定修复的动叶片固有振动频率。本发明具有的优点和积极效果是可以在短时间内快速修复损伤的轴流风机转子上的动叶片。修复的轴流风机转子的动叶片使用寿命均达到或超过原厂新叶片水平，最高使用寿命超过原厂新叶片70％以上。可为企业节省更换新叶片的费用，减少产值损失。文档编号B22D19/10GK101224494SQ20081005221公开日2008年7月23日申请日期2008年1月30日优先权日2008年1月30日发明者田师梅,魏振华申请人:天津烨峤激光技术有限公司