涡轮机械售后市场公司RMS最近与一家炼油厂客户签订了一项重要项目，重点是更换工厂空气服务中离心式压缩机的两个铆接叶轮。由于即将发生停电，时间紧迫，RMS 和客户决定使用LPBF 3D 打印更换叶轮，从而制造出据报道最大的、也是有史以来第一个用于炼油应用的 3D 打印离心式压缩机叶轮。
该项目面临多项挑战。现有叶轮设计采用铆接结构，直径为 23.5 英寸，约合60cm。然而，可用的最大打印床直径限制为 23 英寸。为了解决这个问题，RMS 工程师需要重新设计叶轮几何形状，以克服直径减小自然导致的扬程降低。RMS 的 Aero 团队设计叶轮以满足客户的性能要求，而不是简单地复制铆接叶轮几何形状。
工程人员需要进行大量工程设计，以确保新叶轮在尺寸减小的情况下仍能提供同等性能。叶轮所需的高叶尖速度 (>1000 英尺/秒) 需要仔细评估应力以确保可靠运行。RMS 的分析团队进行了全面的建模活动，包括使用 CFD 进行完整的结构和空气动力学分析，以确保新设计满足客户严格的工艺要求。
RMS 致力于开发一种叶轮设计，充分利用 3D 打印提供的设计自由度。叶轮的覆盖角较浅，第 3 级叶轮为 3.8 度，第 4 级叶轮为 2.5 度。叶轮采用 Inconel 718和最新的API 20S 标准制造，这种材料以其出色的强度和耐用性而闻名。这种材料的选择使最终产品比以前的铆接叶轮更坚固、更可靠，确保炼油厂应用的卓越性能。
为了保证 3D 打印叶轮的性能和可靠性，在打印过程中制作了多个测试棒。为了确保各个方向的质量，测试棒从每个激光器打印出来，并在每个轴上定位，以确保各个方向的质量一致。这些测试棒经过严格测试，以确认金属符合所有必要的性能标准。这一综合过程和一系列协议对于验证新叶轮制造工艺至关重要。
来源：南极熊
