煤壓缸靜子部件制造技術(shù)研究

楊達(dá)偉

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川德陽，618000)

煤壓缸靜子部件制造技術(shù)研究

楊達(dá)偉

(東方汽輪機(jī)有限公司，四川德陽，618000)

文章以燃機(jī)煤壓缸加工制造過程的試制工藝研究為背景，重點(diǎn)就煤壓缸氣缸加工方案、水壓試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)等方面進(jìn)行了探討，形成了煤壓缸靜子部件高效加工的工藝方案。

煤壓缸，加工方案，氣密試驗(yàn)

0 引言

燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電設(shè)備研發(fā)制造技術(shù)已經(jīng)成為公司躋身清潔能源發(fā)電技術(shù)的主要技術(shù)優(yōu)勢之一，成為在國內(nèi)同行中取得競爭優(yōu)勢的有力武器。

高爐煤氣機(jī)組由燃?xì)廨啓C(jī)（701SDA，低熱值燃燒器）、發(fā)電機(jī)、蒸汽輪機(jī)和煤氣壓縮機(jī)組成，采用單軸布置，通過蒸汽輪機(jī)來啟動(dòng)。

煤壓缸加工完后，進(jìn)氣缸、排氣缸、后軸承箱要接配在一起進(jìn)行水壓試驗(yàn)和氣密試驗(yàn)。多缸及多腔室的氣密試驗(yàn)在公司也是首次。本文主要對煤壓缸靜子部件重難點(diǎn)進(jìn)行分析，采取措施，解決了煤壓缸多腔室的水壓試驗(yàn)、氣密試驗(yàn)技術(shù)難題。

煤壓機(jī)由壓縮機(jī)進(jìn)氣缸、排氣缸、持環(huán)等部分組成，如圖1所示。

圖1 煤壓機(jī)結(jié)構(gòu)圖

1 壓縮機(jī)排氣缸結(jié)構(gòu)及工藝性

1.1 排氣缸的結(jié)構(gòu)

排氣缸由上、下兩半組成，上半如圖2所示，下半如圖3所示。其外形尺寸：3 900 mm×Φ2 600 mm；中分面法蘭寬135 mm，厚100 mm；氣缸壁厚35mm；氣缸重量：上半5700kg，下半5100kg。

圖2 排氣缸上半結(jié)構(gòu)圖

圖3 排氣缸下半結(jié)構(gòu)圖

1.2 總體工藝方案

1.2.1 制訂原則

為了盡量減少起吊、翻身、轉(zhuǎn)運(yùn)次數(shù)，減少對氣缸的影響，工藝方案采用了工序集中的設(shè)計(jì)原則。為了滿足氣缸進(jìn)行水壓、氣壓試驗(yàn)，采用進(jìn)氣缸和排氣缸中分面工序集中接配在一起加工。

1.2.2 工藝流程

工藝流程見圖4。

圖4 工藝流程圖

1.3 制造難點(diǎn)及措施

1.3.1 垂直面與水平中分面控制

排氣缸進(jìn)氣側(cè)的垂直面與進(jìn)氣缸垂直面需要接配一起做水壓、氣密試驗(yàn)，所以必須得保證兩垂直面接配后，兩水平中分面在接配處不能出現(xiàn)凹凸現(xiàn)象。

進(jìn)氣缸和排氣缸中分面半精加工，氣缸中分面連接孔加工準(zhǔn)確，再分別加工準(zhǔn)氣缸垂直接配面，然后把進(jìn)氣缸與排氣缸接配在一起，精銑水平中分面，保證了兩氣缸在同一水平面上。為了滿足加工的剛性和滿足氣缸的裝配狀態(tài)，精銑水平中分面時(shí)，氣缸上半按圖5支撐，氣缸下半按圖6支撐。

為了保證銑削平面的光潔度,采用英格索爾Φ315精光刀盤,N=150 r/min，F(xiàn)=400～500 mm/ min，P=0.03～0.05 mm。精銑面要求：（1）精銑中分面前，對機(jī)床精度導(dǎo)軌精度進(jìn)行檢測；（2）不允許出現(xiàn)接刀臺(tái)階；（3）在上半氣缸涂上藍(lán)油，把合狀態(tài)下檢查接觸，接觸面積要滿足80%以上，不允許出現(xiàn)斷線。

圖5 進(jìn)氣缸與排氣缸接配后上半支撐方式

圖6 進(jìn)氣缸與排氣缸接配后下半支撐方式

圖7 進(jìn)氣缸結(jié)構(gòu)圖

1.3.2 立車加工內(nèi)腔

進(jìn)氣側(cè)朝上，按下半的垂直端面調(diào)平，左右按接配的止口圓找對稱，為了能更精確地保證氣缸車削的端面與中分面垂直，按氣缸上下的大小半值調(diào)垂直。這樣保證了排氣缸與進(jìn)氣缸接配后，排氣缸立車加工的中心與進(jìn)氣缸中心重合。

排氣缸高度為3 900 mm，最大的外圓直徑為2 060 mm，屬于細(xì)長結(jié)構(gòu)，在排氣缸找正壓活后，四周采用高包抓頂緊，使得車削過程平穩(wěn)。排氣缸的壁厚只有35 mm，裝夾過程中很容易引起變形，壓活過程中使用百分表進(jìn)行監(jiān)測。

1.3.3 鏜床的加工

排氣缸立車后整體上鏜床，為了便于找正，保證加工質(zhì)量，提高加工效率，制作一心軸胎具，使得排氣缸接配面的止口與胎具外圓配合，配合間隙保證在0.03～0.05 mm，胎具放置鏜床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)上，胎具止口中心與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心重合，排氣缸進(jìn)氣側(cè)垂直面朝下，放置胎具上，復(fù)查圓和端面，壓緊。通過旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來加工排氣缸圓周向的扭力銷孔及法蘭搭子與孔。

2 進(jìn)氣缸結(jié)構(gòu)及工藝性

2.1 結(jié)構(gòu)分析

進(jìn)氣缸的結(jié)構(gòu)由上半、下半和軸承箱蓋組成。下半高度為1 500 mm，上半高度為1 570 mm，氣缸總長1 600 mm，軸承內(nèi)圓尺寸為Φ390（+0.05/ +0.025）。

氣缸上半由進(jìn)氣缸上半本體、推力軸承箱蓋、壓縮機(jī)進(jìn)氣側(cè)軸承蓋3部分組成，如圖7所示。

2.2 總體工藝方案

2.2.1 制訂原則

由于進(jìn)氣缸組合的部件多，為滿足各部件接配一起后在同一平面上，采用先加工各部件的接配面，接配一起后再加工中分面及內(nèi)孔；為了滿足軸承孔精度加工要求，工藝方案采用了合鏜的設(shè)計(jì)原則；為了滿足氣缸進(jìn)行水壓、氣壓試驗(yàn)，采用進(jìn)氣缸和與排氣缸垂直面接配一起加工中分面工序。

2.2.2 工藝流程

上半加工流程見圖8。

圖8 上半加工流程圖

下半加工流程見圖9。

圖9 下半加工流程圖

2.3制造難點(diǎn)及措施

2.3.1 軸承內(nèi)孔加工

軸承內(nèi)孔加工尺寸為Φ390（+0.05/+0.025），粗糙度為Ra1.6，由于軸承中心距端面為600 mm，加工時(shí)需要使用630平旋盤加接長桿。加工時(shí)，平旋盤分兩頭加工完軸承檔尺寸，先加工靠近壓縮機(jī)側(cè)的軸承內(nèi)孔，鏜準(zhǔn)基準(zhǔn)作為掉頭加工找中，旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)完成前端端面及內(nèi)孔加工。

2.3.2 扭力銷孔及測溫孔加工

為了保證進(jìn)氣缸圓周方向的扭力銷孔的加工精度，提高加工效率，氣缸上、下半進(jìn)氣側(cè)朝下，整體上鏜床旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)，氣缸中心與旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)中心重合。用旋轉(zhuǎn)工作臺(tái)來保證孔位的角度，用主軸鉆、鏜各孔，見圖10。

圖10 進(jìn)氣缸整體鏜床加工

2.3.3 進(jìn)氣缸氣流型線加工

氣流型線由軸承外圓處的型線和上、下半裝1#持環(huán)的環(huán)形槽處的型線組成。軸承外圓處的氣流型線加工長度為910 mm，為保證加工的剛性，氣缸下半和上半的箱蓋一起上立車加工600 mm長的型線，最后上、下半把合在一起后加工完成氣流型線，見圖11。

上、下半裝1#持環(huán)的環(huán)形槽處氣流型線加工由于空間位置的限制，采用常規(guī)刀排無法加工，現(xiàn)采用專用的彎頭刀排進(jìn)行加工，如圖12所示。

圖12 氣流型線加工的彎刀排

3 水壓實(shí)驗(yàn)

3.1 水壓試驗(yàn)簡介

包鋼項(xiàng)目煤壓機(jī)進(jìn)氣缸與煤壓缸接配在一起要求進(jìn)行水壓試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)簡圖如圖13所示，各腔試驗(yàn)壓力值見表1。

表1 水壓試驗(yàn)各腔試驗(yàn)壓力值

圖11 進(jìn)氣缸氣流型線加工圖

圖13 水壓試驗(yàn)腔室分隔圖

3.2 水壓試驗(yàn)堵板設(shè)計(jì)

整個(gè)做水壓試驗(yàn)的腔室為6個(gè)，腔室太多，排氣缸進(jìn)氣側(cè)的C、D、E腔室人無法鉆進(jìn)去調(diào)整堵板，所以需要把C、D、E腔室的堵板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為整體式。安裝在進(jìn)氣缸的堵板必須得做成中間凹的圓筒形式，以避開進(jìn)氣缸的氣封凸出部位。堵板的形式及安裝位置見圖14。3.3水壓試驗(yàn)過程要求

圖14 堵板安裝模型圖

為了保證水壓試驗(yàn)過程安全可靠，在升、降壓過程中，應(yīng)控制腔室之間的壓力差，不能超過設(shè)計(jì)壓差值。設(shè)計(jì)了水壓試驗(yàn)升降壓圖，見圖15。在試驗(yàn)過程中嚴(yán)格按此曲線圖進(jìn)行控制。

圖15 水壓試驗(yàn)升降壓圖

4 氣密實(shí)驗(yàn)

4.1 氣密實(shí)驗(yàn)要求

進(jìn)氣缸、排氣缸、軸承箱整體參與氣密試驗(yàn)，水壓試驗(yàn)完后，放掉內(nèi)腔的水后，接上各路的氣源，進(jìn)行氣密試驗(yàn)，氣密試驗(yàn)的各腔室分隔圖見圖16，各腔試驗(yàn)壓力值見表2。

圖16 氣密試驗(yàn)各腔室分隔圖

表2 氣密試驗(yàn)各腔試驗(yàn)壓力值

氣密試驗(yàn)是為檢查機(jī)器有無泄漏及泄漏點(diǎn)、個(gè)數(shù)（及必要情況下的泄漏量）而進(jìn)行的試驗(yàn)，包括熱交換器的管和管板固定部位的空氣泄漏試驗(yàn)及凝汽器的真空發(fā)泡試驗(yàn)。氣密試驗(yàn)一般是涂上肥皂水通過觀察氣泡進(jìn)行檢測。氣密試驗(yàn)工裝：水壓試驗(yàn)堵板（用于各腔室的分隔）和氣密性測試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備。氣密試驗(yàn)介質(zhì)：氮?dú)狻?/p>

由于試驗(yàn)壓力低，廠內(nèi)沒有氮?dú)廨斔凸艿?，只能使用氮?dú)馄窟M(jìn)行試驗(yàn)。氣缸的腔室需要30瓶氮?dú)?，用完一瓶再換一瓶，這樣會(huì)增加安全隱患和勞動(dòng)強(qiáng)度，最后使用匯流排，把12瓶氮?dú)馄看?lián)為一組，這樣一組氮?dú)馄酷尫磐旰螅贀Q另一組。

4.2 氣密性測試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備

氣密試驗(yàn)使用的氮?dú)馄績?nèi)的壓力為15 MPa，而做實(shí)驗(yàn)的最高壓力為1.6 MPa。為了避免試驗(yàn)過程由于壓力太高，控制難度大，造成對氣缸的破壞，設(shè)計(jì)了一套減壓設(shè)備系統(tǒng)圖，見圖17，按此要求進(jìn)行制造氣密試驗(yàn)減壓設(shè)備。

圖17 氣密性測試實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備原理圖

4.3 減壓設(shè)備操作步驟

（1）按照檢測樣件的沖壓順序調(diào)整好各減壓閥需要的壓力，調(diào)整的壓力高于試驗(yàn)壓力的0.5倍；

（2）用手動(dòng)閥門控制各個(gè)容器的壓力，具體氣缸內(nèi)各腔室的壓力由各個(gè)腔室上的壓力表顯示；

（3）試驗(yàn)完畢打開手動(dòng)卸荷閥放掉多余的氣體，必須是單個(gè)腔室單獨(dú)泄壓，一個(gè)腔室泄到指定壓力時(shí)，要關(guān)閉好泄壓閥，再對另一腔室泄壓，不允許同時(shí)對幾個(gè)腔室泄壓，因?yàn)樾箟簳r(shí)各腔室的壓力要串聯(lián)；

（4）拆掉工件。

4.4 氣密性過程

（1）連接氮?dú)馄繀R流排與氣密性實(shí)驗(yàn)臺(tái)設(shè)備進(jìn)氣口；連接實(shí)驗(yàn)設(shè)備出氣口與氣缸各腔室的進(jìn)氣口；

（2）按照檢測氣缸的沖壓順序調(diào)整好各減壓閥需要的壓力，調(diào)整的壓力為試驗(yàn)壓力的1.5倍；

（3）用手動(dòng)閥門控制各個(gè)腔室的壓力，具體氣缸內(nèi)各腔室的壓力由各個(gè)腔室上的壓力表顯示。按照氣密試驗(yàn)升降壓曲線圖（見圖18）要求逐個(gè)腔室進(jìn)行升壓，達(dá)到試驗(yàn)壓力要求后，進(jìn)行穩(wěn)壓，噴涂肥皂泡沫在氣缸外壁上及各結(jié)合位置，檢查是否有氣泡產(chǎn)生；

（4）試驗(yàn)檢驗(yàn)完畢后，逐個(gè)打開手動(dòng)卸荷閥，按照氣密試驗(yàn)升降壓曲線圖要求逐個(gè)腔室進(jìn)行降壓，最后所有腔室壓力全部卸為0。

圖18 氣密試驗(yàn)升降壓曲線圖

5 結(jié)論

通過前期方案的策劃及研討，制定了一套合理、高效的加工方案，保證了加工質(zhì)量，節(jié)約了生產(chǎn)成本，水壓、氣密試驗(yàn)一次成功。

煤壓缸的制造代表當(dāng)今高精制造水平，它的成功完成，對加快煤壓缸的國產(chǎn)化制造，推動(dòng)公司技術(shù)進(jìn)步具有重要的意義。對國家加快燃機(jī)電站建設(shè)，改善國家能源結(jié)構(gòu)，減少高爐煤氣大量排放，防止大氣污染具有顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。

[1]顧祖慰.現(xiàn)代汽輪機(jī)制造刀具實(shí)用技術(shù)手冊[M].哈爾濱:哈爾濱工業(yè)大學(xué)出版社,2003

[2]楊叔子.機(jī)械加工工藝手冊[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社, 2000

[3]鄭煥文.機(jī)械制造工藝學(xué)[M].北京:高等教育出版社, 1994

[4]孫彬年,郝小理.鏜工[M].北京:中國勞動(dòng)社會(huì)保障出版社,2004

Manufacturing Technology Research on Gas Compressor Stator Component

Yang Dawei
（Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000）

Based on the trial production process of the gas compressor manufacturing process,the paper discussed the processing scheme,water pressure test,air tightness test and other aspects of the gas compressor,and formed process scheme of efficient processing for gas compressor stator component.

gas compressor，processing scheme，air tightness test

TK266

B

1674-9987（2015）04-0041-06

10.13808/j.cnki.issn1674-9987.2015.04.010

楊達(dá)偉（1974-），男，畢業(yè)于合肥工業(yè)大學(xué)機(jī)械制造專業(yè)，現(xiàn)從事汽輪機(jī)靜子部件加工工藝工作。