汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子樅樹(shù)型輪槽的一種修復(fù)方法

孫英娣 謝方明

(①哈爾濱汽輪機(jī)廠(chǎng)有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150046;②哈爾濱電氣國(guó)際工程有限責(zé)任公司，黑龍江 哈爾濱150046)

轉(zhuǎn)子是汽輪機(jī)產(chǎn)品的核心部件，轉(zhuǎn)子在機(jī)組運(yùn)行時(shí)處于高速運(yùn)轉(zhuǎn)的動(dòng)平衡狀態(tài)，運(yùn)行中轉(zhuǎn)子各部分結(jié)構(gòu)承受巨大的離心力作用。所以轉(zhuǎn)子一旦加工錯(cuò)誤，是不允許補(bǔ)焊后重新使用的。轉(zhuǎn)子樅樹(shù)型葉輪槽加工是非常重要的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，一旦加工錯(cuò)誤，將導(dǎo)致整根轉(zhuǎn)子的報(bào)廢，造成幾百萬(wàn)甚至上千萬(wàn)元的巨大的經(jīng)濟(jì)損失。在生產(chǎn)實(shí)際中由于設(shè)備、人員、操作方法等多種因素影響下，難免會(huì)有加工失誤的情況發(fā)生，轉(zhuǎn)子葉輪槽加工錯(cuò)誤后的修復(fù)問(wèn)題，一直是汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子加工制造業(yè)的的一項(xiàng)難題。

1 修復(fù)方法原理

本修復(fù)方法采用轉(zhuǎn)子葉片裝配常用的樅樹(shù)型葉根結(jié)構(gòu)和轉(zhuǎn)子動(dòng)平衡槽結(jié)構(gòu)，此兩種結(jié)構(gòu)在轉(zhuǎn)子上使用多年，已是成熟技術(shù)。首先將轉(zhuǎn)子葉輪輪槽加工錯(cuò)誤部分去掉，然后在葉輪去除部分底部的主軸上加工樅樹(shù)型輪槽。根據(jù)去除部分結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)專(zhuān)用鑲塊，鑲塊底部采用葉片的樅樹(shù)型葉根結(jié)構(gòu)(型線(xiàn)與輪槽一致)，利用樅樹(shù)型輪槽將鑲塊安裝到轉(zhuǎn)子上，配合面緊密貼合。為了便于在轉(zhuǎn)子上銑輪槽和安裝專(zhuān)用鑲塊操作，需要加工一個(gè)工藝開(kāi)口，開(kāi)口結(jié)構(gòu)使用燕尾形動(dòng)平衡槽結(jié)構(gòu)，葉輪補(bǔ)充完整后再將燕尾形開(kāi)口封好。這樣葉輪補(bǔ)充完整，轉(zhuǎn)子就可以重新使用了。這種修復(fù)方法主要適用于轉(zhuǎn)子葉輪槽加工時(shí)，發(fā)生輪槽加工深度或者分度錯(cuò)誤的情況。

2 具體操作步驟

下面結(jié)合圖1 ～6 說(shuō)明本方法具體操作步驟。

步驟一:將加工錯(cuò)誤部分去掉

如圖1 所示，圖1a 中A向視圖中的2 所指V 型缺口為一個(gè)加工錯(cuò)誤的輪槽，將此加工錯(cuò)誤的輪槽連同與其臨近的一個(gè)輪槽一起去除，即去除A向視圖的陰影部分。去除部分大小能夠?qū)蓚€(gè)V 型缺口完全包容進(jìn)去。由于葉輪間外圓為圓弧面，所以去除部分深度要低于葉輪間外圓K1(4 ～5 mm)。去除部分長(zhǎng)度L2大于葉輪1 寬度L1，去除部分寬度H1大于兩個(gè)V 型缺口寬度H2。

步驟二:加工燕尾形工藝開(kāi)口

如圖1b 所示，3 所指為燕尾形工藝開(kāi)口。為了加工樅樹(shù)型輪槽和安裝鑲塊操作方便，需要在葉輪1 和與其相鄰開(kāi)檔較大的葉輪間外圓上加工一個(gè)燕尾槽3，保證燕尾槽3 的深度D3大于待加工的樅樹(shù)型輪槽4的深度D4(見(jiàn)圖1c)，燕尾槽的長(zhǎng)度L3大于待設(shè)計(jì)的鑲塊5 底部葉跟長(zhǎng)度L5(見(jiàn)圖1d)，燕尾槽的寬度H3大于待設(shè)計(jì)的鑲塊5 的寬度H5。

步驟三:加工裝配鑲塊用樅樹(shù)型輪槽

如圖1c 所示，在葉輪1 去除部分底部銑樅樹(shù)型輪槽4。從燕尾形工藝開(kāi)口處進(jìn)刀，加工刀具中心通過(guò)葉輪1 寬度中心時(shí)停止走刀，將刀具原路退刀。加工深度滿(mǎn)足整個(gè)輪槽型線(xiàn)位于平面M之下。

步驟四:設(shè)計(jì)專(zhuān)用鑲塊

如圖1d 所示，根據(jù)葉輪去除部分尺寸形狀以及加工的輪槽型線(xiàn)，設(shè)計(jì)專(zhuān)用鑲塊5。鑲塊底部采用樅樹(shù)型葉根結(jié)構(gòu)，葉根型線(xiàn)與步驟三加工的樅樹(shù)型輪槽型線(xiàn)一致。鑲塊尺寸略大于葉輪去除部分，留有修配余量。鑲塊底部葉根長(zhǎng)度L5大于輪槽4 長(zhǎng)度L4，鑲塊長(zhǎng)度L6大于葉輪1 寬度L1同時(shí)保證L2長(zhǎng)度需要。鑲塊寬度H5大于葉輪去除部分寬度H1。

步驟五:安裝專(zhuān)用鑲塊

如圖1e 所示，首先要反復(fù)試裝修配，測(cè)量轉(zhuǎn)子葉輪去除部分開(kāi)口寬度H1，根據(jù)此尺寸修配鑲塊寬度H5，使鑲塊安裝后與葉輪緊密貼合0.02 mm 塞尺不入。根據(jù)鑲塊葉根與轉(zhuǎn)子上葉根槽裝配情況，修配鑲塊長(zhǎng)度L6，使鑲塊裝配后葉根與輪槽緊密貼合、端面N處緊密貼合。間隙配好后，裝配時(shí)在輪槽的底部塞墊片將鑲塊的葉根頂起，保證鑲塊葉根承力面與輪槽承力面緊密貼合，各配合面無(wú)間隙。

步驟六;封好燕尾型工藝開(kāi)口

如圖1f，順序裝配燕尾槽鑲塊6、7，對(duì)各接觸面進(jìn)行刮配，保證緊密貼合0.02 mm 塞尺不入。件6、7 裝好后，用楔鐵將件6、7 間開(kāi)口脹緊，測(cè)量開(kāi)口尺寸，根據(jù)測(cè)量值修配件8，將修配好的件8 裝入，用錘敲打直至脹緊。用氬弧焊將件6、7、8 處坡口焊牢。焊口打磨齊平后進(jìn)行著色探傷檢查，合格后進(jìn)行下步操作。

步驟七:根據(jù)轉(zhuǎn)子精加工圖紙，將修復(fù)處多余部分加工掉。

經(jīng)過(guò)以上7 個(gè)操作步驟轉(zhuǎn)子葉輪修復(fù)完整，可以重新加工輪槽。

3 結(jié)語(yǔ)

本方法操作簡(jiǎn)便易行，可實(shí)施性強(qiáng)，采用技術(shù)成熟，經(jīng)機(jī)組實(shí)際運(yùn)行后證實(shí)修復(fù)方法安全可靠，解決了現(xiàn)有汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子樅樹(shù)型輪槽加工錯(cuò)誤后，無(wú)法修復(fù)導(dǎo)致整根轉(zhuǎn)子報(bào)廢的問(wèn)題，對(duì)于轉(zhuǎn)子輪槽誤加工后的補(bǔ)救具有重大意義，可以挽回重大經(jīng)濟(jì)損失，提高企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益。

［1］梅芳秋.樅樹(shù)型輪槽的加工［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，1990(1).

［2］邵子舒，李艷梅，張俊成.大型樅樹(shù)型輪槽加工的工藝研究［J］.汽輪機(jī)技術(shù)，2001(2).