GW27-1100型高壓隔離開關(guān)導(dǎo)電管加工工藝研究

李宇鵬，王占杰，張 任，馬永旭

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

GW27-1100型高壓隔離開關(guān)導(dǎo)電管加工工藝研究

李宇鵬，王占杰，張 任，馬永旭

（河南平高電氣股份有限公司，河南平頂山 467001）

介紹了百萬(wàn)伏隔離開關(guān)研制的歷史背景及意義，以及GW27-1100型特高壓隔離開關(guān)的重要零件導(dǎo)電管在加工過(guò)程中遇到的問(wèn)題及其解決措施，簡(jiǎn)單介紹該產(chǎn)品在1 100 kV特高壓南陽(yáng)站中的使用情況。

百萬(wàn)伏隔離開關(guān)；超長(zhǎng)導(dǎo)電管加工；矯正螺旋痕；柱塞焊

1 GW27-1100/6300型特高壓隔離開關(guān)產(chǎn)品使用簡(jiǎn)介

隨著國(guó)家電力市場(chǎng)的不斷發(fā)展與壯大，百萬(wàn)伏超高壓電力輸送已晉升為國(guó)家的發(fā)展戰(zhàn)略，超高電壓、超大電流輸變電將成為國(guó)家電網(wǎng)的主要輸電模式；1 100 kV特高壓南陽(yáng)站是“十二五”期間我國(guó)特高壓電網(wǎng)建設(shè)的起步工程，對(duì)后續(xù)工程具有重要意義；該工程將擴(kuò)建幾組300萬(wàn)千伏安變壓器及“串補(bǔ)”等一系列設(shè)備，可使整條線路的輸送能力達(dá)到500萬(wàn)千瓦以上[1]，年輸電量不少于250億千瓦時(shí)。

1 100 kV特高壓南陽(yáng)站中，GW27-1100/6300型高壓交流隔離開關(guān)，已進(jìn)行批量使用。該產(chǎn)品供百萬(wàn)伏特高壓線路在無(wú)載流條件下進(jìn)行線路切換，對(duì)電器設(shè)備，高壓線路進(jìn)行電氣隔離；產(chǎn)品具有操作平穩(wěn)、可靠、技術(shù)參數(shù)高、操作力小、機(jī)械壽命長(zhǎng)、防腐性能好等特點(diǎn)；并為產(chǎn)品檢修人員提供符合安全要求的可靠絕緣距離。

該產(chǎn)品由主導(dǎo)電系統(tǒng)、絕緣支柱、底座裝配、接地開關(guān)系統(tǒng)和電動(dòng)操動(dòng)系統(tǒng)等組成。導(dǎo)電管的復(fù)合回轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)已獲得國(guó)家實(shí)用新型專利。

該產(chǎn)品關(guān)鍵零件導(dǎo)電管加工質(zhì)量穩(wěn)定與否，將決定整臺(tái)產(chǎn)品的性能，對(duì)公司百萬(wàn)伏隔離開關(guān)的推廣應(yīng)用有著舉足輕重的作用。

2 導(dǎo)電管的技術(shù)要求與目前加工工藝對(duì)比分析

GW27-1100/6300型高壓交流隔離開關(guān)，導(dǎo)電管全長(zhǎng)12 890 mm，外徑?185 mm，重達(dá)210 kg，此零件如果在加工及焊接過(guò)程中出現(xiàn)絲毫質(zhì)量問(wèn)題，直接影響到總體直線度及位置度等形位公差，會(huì)給產(chǎn)品安裝、調(diào)試帶來(lái)極大的困難，并給產(chǎn)品運(yùn)行帶來(lái)隱患。導(dǎo)電管的圖樣及加工工藝見(jiàn)以下分析。

導(dǎo)電管零件圖，其主要尺寸見(jiàn)圖1。

從圖1看出，導(dǎo)電管全長(zhǎng)接近13 000 mm，共有A-A、B-B、D-D、E-E、F-F五個(gè)剖視平面需要加工，在加工的平面上還有許多螺紋孔需要加工，在中間部分有兩個(gè)?185×35 mm臺(tái)階需要車削成型；目前，公司內(nèi)部的加工設(shè)備工藝能力如下:車床的最大加工長(zhǎng)度為3 000 mm，銑床的加工最大行程為800 mm，鏜床的加工范圍在2 000 mm之內(nèi)，并且按照一定的工藝要求進(jìn)行布局，將13 000 mm長(zhǎng)的導(dǎo)電管放到加工車間的加工設(shè)備上，受周圍加工設(shè)備的干涉，無(wú)法進(jìn)行正常加工。受上述各個(gè)方面的條件限制，決定探索新的工藝思路對(duì)零件進(jìn)行加工；根據(jù)零部件的結(jié)構(gòu)形式、加工特點(diǎn)，先將導(dǎo)電管進(jìn)行分段加工，再進(jìn)行裝配焊接，降低各段的加工難度，最終進(jìn)行整體焊裝，來(lái)保證設(shè)計(jì)要求，達(dá)到零件的裝配使用效果；采取分段加工的加工方法，提高整臺(tái)產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)效益。工序以后，不僅適應(yīng)公司設(shè)備的加工要求，也降低相應(yīng)的加工難度，更好的保證零件的加工質(zhì)量，各個(gè)零件加工完畢后，使用柱塞焊技術(shù)進(jìn)行各段對(duì)接、焊裝。導(dǎo)電管分段加工分解示意圖見(jiàn)圖2。

圖1 導(dǎo)電管零件圖

圖2 導(dǎo)電管分段加工示意圖

結(jié)合零件的使用環(huán)境及公司設(shè)備加工能力，將整個(gè)零件進(jìn)行逐段分解，制定可行的加工方案；因?qū)щ姽苤虚g部位加工精度要求高，需將此部分單列出來(lái)進(jìn)行加工，分解出零件——芯軸；兩端的零件加工平面多，且平面角度要求嚴(yán)格，分解出兩端的零件——端部導(dǎo)電管；中間的連接部分放到一個(gè)零件上——中間導(dǎo)電管；將三段加工難度大的零件分割出以后，經(jīng)過(guò)這樣安排加工

3 分解后的各個(gè)零件在加工過(guò)程中遇到的問(wèn)題及解決措施

（1）心軸加工工藝，圖紙見(jiàn)圖3。

圖3 芯軸圖紙

（2）端部導(dǎo)電管在加工過(guò)程遇到的問(wèn)題及解決措施：圖紙見(jiàn)圖4。

圖4 端部導(dǎo)電管

端部導(dǎo)電管涉及尺寸較多，在車削右端的?169--00..1255mm外圓時(shí)，零件跳動(dòng)幅度較大；根據(jù)GB/T 4437.2《鋁及鋁合金熱擠壓管》的有關(guān)規(guī)定，管材的表面允許存在由模具造成的擠壓流紋，氧化色和不粗糙的黑白斑點(diǎn)。允許有不影響外徑尺寸的矯直螺旋痕，這種矯直螺旋痕在加工?169--00..1255mm外圓時(shí)，理論上單邊壁厚為8 mm，實(shí)際上一邊為5 mm，另一邊則為11 mm，造成這種現(xiàn)象的原因是使用三爪卡盤裝卡時(shí)，由于矯直螺旋痕的存在，一個(gè)卡盤爪卡在螺旋紋的高點(diǎn)，另外一個(gè)卡盤爪則卡在螺旋紋的低點(diǎn)，造成卡盤中心和管子中心不能重合，最終導(dǎo)致加工零件的中心軸線和車床的回轉(zhuǎn)中心線有一夾角（詳見(jiàn)圖6），為下道焊接找正埋下隱患。還有一個(gè)問(wèn)題是安裝主輔觸指的平面角度為78°，距離為88.5 mm，因外圓不圓， 這給加工和測(cè)量帶來(lái)了不便，進(jìn)行通盤分析考慮，采取依靠管子輪廓的高點(diǎn)劃線，找到管子的理想中心線（圖7），再按線進(jìn)行找正車削加工，保證了加工?169-0.15-0.25mm外圓時(shí)，外圓與管子中心線的同軸度保證在0.5 mm之內(nèi)；其上面的幾個(gè)平面在銑床上進(jìn)行加工，78°的位置關(guān)系依靠劃線找正進(jìn)行加工。

圖5 導(dǎo)電管表面的矯正螺旋紋

圖6 未采取措施的車削示意圖

圖7 為采取新的加工工藝措施，對(duì)管子劃線找正后在鏜床上對(duì)左端外圓進(jìn)行加工

圖7 劃線及加工示意圖

（3）中間導(dǎo)電管（圖8）加工工藝

圖8 中間導(dǎo)電管

中間導(dǎo)電管也采用同樣材料，其總長(zhǎng)為5 415 mm，外圓情況和端部導(dǎo)電管的情況一樣，在普通車床上無(wú)法加工，采用端部導(dǎo)電管的加工方法，先找到管子的理想中心線，在鏜床上加工兩端?169--00..1255mm內(nèi)孔，利用鏜車工作臺(tái)的回轉(zhuǎn)精度，一次裝卡[3]，對(duì)兩端進(jìn)行加工，保證兩端同軸度在0.5 mm之內(nèi)，劃線及加工找正示意圖（圖9）。

圖9 中間導(dǎo)電管劃線加工示意圖

4 零件加工完畢后的總裝工藝措施

圖10 導(dǎo)電管

各個(gè)零件加工完成后，需要將這5個(gè)零件進(jìn)行焊接，達(dá)到導(dǎo)電管總裝圖（圖10）技術(shù)要求；為保證總體焊接的直線度要求，需要13 000 mm長(zhǎng)的焊接平臺(tái)，目前，公司最長(zhǎng)的焊接平臺(tái)只有6 000 mm，若用兩個(gè)6 000 mm平臺(tái)進(jìn)行拚接，總長(zhǎng)也只有12 000 mm，對(duì)兩端角度定位也有一定的影響，最后采用三個(gè)焊接平臺(tái)拚接，平面度經(jīng)計(jì)量部門校正，保證平面度不超過(guò)0.1 mm，上面三種零件的加工已經(jīng)考慮焊接工序所必須的定位基準(zhǔn)，且保留了定位找正線，在焊接時(shí)依線找正，保證焊接的兩個(gè)導(dǎo)電管的偏差不超過(guò)0.5 mm，進(jìn)行鉚裝，然后再旋轉(zhuǎn)90°，對(duì)另一個(gè)方向找正，鉚裝后進(jìn)行測(cè)量，保證水平和豎直方向尺寸正確后再進(jìn)行焊接，使整個(gè)零件直線度不超過(guò)2 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

為確保整個(gè)零件的抗彎、抗拉強(qiáng)度，采用軸榫連接再加柱塞焊技術(shù)，具體要求流程見(jiàn)圖11，柱塞焊見(jiàn)圖10的C-C視圖。

圖11 焊接工藝流程圖

根據(jù)焊接工藝順序安排，需要將中間導(dǎo)電管與端部導(dǎo)電管進(jìn)行焊接，焊接時(shí)因管子外圓矯正螺旋痕的存在，需要將這兩個(gè)零件放在焊接平臺(tái)上進(jìn)行找正，以達(dá)到整體設(shè)計(jì)要求。

其找正原理見(jiàn)圖12。焊接過(guò)程見(jiàn)圖13，裝配后的單相隔離開關(guān)圖15。

圖12 焊接時(shí)的找正示意圖

圖13 單相隔離開關(guān)總裝圖

5 總結(jié)

在沒(méi)有實(shí)施新的工藝方案之前，所需5種零件有4種不能進(jìn)行正常加工，研發(fā)、生產(chǎn)處于停滯狀態(tài)，管子加工后嚴(yán)重超差，不但影響到本工序，也影響到下道工序焊接后的直線度。實(shí)施本工藝方案后，通過(guò)此工藝方案的實(shí)際驗(yàn)證，解決了GW27-1100型高壓隔離開關(guān)主導(dǎo)電管焊裝的加工及焊接難題，保證了新產(chǎn)品研發(fā)、生產(chǎn)的順利進(jìn)行，同時(shí)也為該產(chǎn)品順利投產(chǎn)打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。為解決同類零件工藝加工問(wèn)題提供一條新的工藝加工思路。

2011年12月16日，由國(guó)家電網(wǎng)承建的1000千伏晉東南-南陽(yáng)-荊門特高壓交流試驗(yàn)示范工程擴(kuò)建工程正式投產(chǎn)，單回線路輸送能力達(dá)到500萬(wàn)千瓦，實(shí)現(xiàn)了國(guó)內(nèi)高壓開關(guān)制造技術(shù)的重大突破。

特高壓設(shè)備的研制、制造成功，標(biāo)志著我國(guó)在輸變電設(shè)備設(shè)計(jì)、制造水平上躍居國(guó)際先進(jìn)行列。平高電氣股份有限公司掌握了特高壓交流設(shè)備的核心技術(shù)，并具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、工藝裝備和綜合試驗(yàn)?zāi)芰?，達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平，已經(jīng)形成特高壓交流設(shè)備批量生產(chǎn)能力。

［1］宋高峰.常用電工電氣設(shè)備［M］.北京：中國(guó)電力出版社，2012.

［2］楊沿平.公差配合與技術(shù)測(cè)量［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1995.

［3］李慶壽.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)［M］.北京：機(jī)械工業(yè)出版社1984.

Processing Technology for Round Conductorof GW27-1100 Type High-Voltage Disconnector

LI Yu-peng，WANG Zhan-jie，ZHANG Ren，MA Yong-xu
（Henan Pinggao Electric Co.，Ltd.，Pingdingshan 467001，China）

This paper describes the background and significance of development of 1100 kV disconnector,and the problems and their solutions for round condoctor-the key part of GW27-1100 type UHV disconnector,a brief introduction of the application in 1100kV UHV Nanyan substation.

UHV disconnector,Processing Technology for overlength condoctor,correction of spiral groove,plunger welding.

TM564.1

A

1009－9492(2014)05－0150－05

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.038

李宇鵬，男，1971年生，河南汝州人，大學(xué)本科，工程師。研究領(lǐng)域：高壓電器。已發(fā)表論文5篇。

(編輯：向飛)

2013－11－08