長葉片叉形葉根銷拆卸工藝研究

馮偉，歐國坤，張登才，劉良玉，嚴(yán)愛

(東方汽輪機(jī)有限公司， 四川 德陽， 618000)

長葉片叉形葉根銷拆卸工藝研究

馮偉，歐國坤，張登才，劉良玉，嚴(yán)愛

(東方汽輪機(jī)有限公司， 四川 德陽， 618000)

文章詳細(xì)論述了常規(guī)火電汽輪機(jī)機(jī)組在運(yùn)行過后通流改造時，低壓轉(zhuǎn)子的末級長葉片叉形葉根銷的拆卸工藝。通過對不同銷釘材質(zhì)、機(jī)組銹蝕、原始裝配等實(shí)際情況進(jìn)行具體分析，制定出了快速、安全、高效的最優(yōu)拆卸方案和流程，確保了機(jī)組質(zhì)量，保證了轉(zhuǎn)子改造周期。

改造機(jī)組，叉形葉根銷，拆卸方案，最優(yōu)流程

0 引言

轉(zhuǎn)子動葉片是汽輪機(jī)機(jī)組重要的零部件之一，其工作條件很復(fù)雜，除在運(yùn)行過程中承受著拉力、扭力和振動應(yīng)力等組成的復(fù)雜應(yīng)力外，還承受著高溫、腐蝕和沖蝕作用，由于這些原因?qū)е聶C(jī)組運(yùn)行后的動葉片銹蝕、變形嚴(yán)重，葉根與轉(zhuǎn)子本體經(jīng)常銹蝕在一起，要想拆卸下來相當(dāng)困難，且工作量很大，尤其是低壓末級的叉形葉片。隨著國家對電力行業(yè)的節(jié)能減排要求，為降低機(jī)組熱耗，提高經(jīng)濟(jì)效益，對那些投產(chǎn)了幾年或幾十年的老機(jī)組需要進(jìn)行升級、改造，常常不得不更換這些重要的通流部件―――動葉片。

本文通過對各種型號 200 MW、 300MW 以及600MW 低壓機(jī)組中運(yùn)用最多的末級長葉片叉形葉根的拆卸工藝進(jìn)行研究，結(jié)合機(jī)組的實(shí)際情況，分析和總結(jié)出了一套快速、安全、高效的最優(yōu)拆卸方案和流程。

1 叉形葉根結(jié)構(gòu)特征

由于叉形葉根具有加工簡單、裝配方便、強(qiáng)度高、適應(yīng)性好等特點(diǎn)，廣泛運(yùn)用在火電汽輪機(jī)機(jī)組的低壓轉(zhuǎn)子末級上。圖1為公司應(yīng)用最多、也最具代表性的低壓轉(zhuǎn)子末級葉輪叉形葉根示意圖。

圖1 叉形葉根及銷孔示意圖

從圖 1 中可以看出: 葉輪寬度達(dá)到 254 mm，有 沿 圓 周 方 向 分 布 的 3 排 94-φ15.9 mm、 94-φ14.3mm、 94-φ11.9mm 大小的葉輪銷孔。

圖2 叉形葉片示意圖

圖2為與低壓轉(zhuǎn)子末級葉輪配合的叉形葉片示意圖， 其葉片總長度超過1 m， 單只葉片重量約 19.6 kg， 葉片采用成組焊接在一起進(jìn) 行裝配。由于該種葉根第一次使用的葉片有效汽道長度為851 mm， 所以該類葉根銷也簡稱為 851 叉形葉根銷。該種尺寸的叉形葉根銷廣泛運(yùn)用于公司多種型號機(jī)組的末級長葉片中，葉片汽道有效長度除851mm 外， 還有 856 mm、 909mm 等， 類似葉根及葉根銷的改進(jìn)型運(yùn)用于公司大多數(shù)低壓轉(zhuǎn)子末級葉輪中。 由于具有很高代表性， 因此下面以851mm 叉形葉根銷為例進(jìn)行分析和論述。

2 技術(shù)難點(diǎn)分析

（1）由于機(jī)組運(yùn)行一段時間后， 葉根銷、 葉片與轉(zhuǎn)子本體經(jīng)常銹蝕在一起，而拆卸葉根銷的方法有多種，因此采用何種方式快速、安全、高效地拆卸葉根銷為長葉片叉形葉根銷拆卸的難點(diǎn)。

（2）根據(jù)離心力公式 F=mω2r， 在工作轉(zhuǎn)速 3 000 r/min 下 ， 單 只 葉 片 承 受 的 最 大 離 心 力 約 2 300 kN， 該離心力全部依靠 3 根葉根銷負(fù)擔(dān)， 剪切應(yīng)力相當(dāng)大。根據(jù)葉根銷拆卸后的實(shí)際情況，運(yùn)行條件惡劣的機(jī)組葉根銷已經(jīng)被葉片拉變形，呈一段一段的臺階狀，對于這類葉片的葉根銷若只靠鉗工用大錘拆卸，基本不可能完成，拆卸難度相當(dāng)大。如何將該類情況的葉根拆除是長葉片叉形葉根銷拆卸的難點(diǎn)。

（3）由于叉形葉根輪槽在汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子中運(yùn)用廣泛，使用的材質(zhì)也有多種，有的材質(zhì)偏硬，容易靠施加外力強(qiáng)行敲出；有的材質(zhì)偏軟，敲擊時葉根銷很容易就被鐓粗，一旦鐓粗后將與銷孔配合得更加緊密，很難拆卸出。因此，根據(jù)葉根銷的不同材質(zhì)選用適合的拆除方案為長葉片叉形葉根銷拆卸的難點(diǎn)。

3 解決方案及運(yùn)用

根據(jù)以上分析的技術(shù)難點(diǎn)，再結(jié)合實(shí)施過程中遇到的各種具體情況，總結(jié)出了一套拆卸方案及其最優(yōu)拆卸流程，解決了在長葉片叉形葉根銷拆卸過程中遇到的難題。

3.1 拆卸前準(zhǔn)備

（1）由于運(yùn)行過的轉(zhuǎn)子與動葉片配合部位銹蝕嚴(yán)重，拆卸前在葉根徑向面間注入松動劑或煤油，視其滲透情況決定使用數(shù)次， 一般為每2 h噴1次， 大約噴 6～8 次。 滲透時需用銅棒敲擊振動葉根，經(jīng)過這樣多次操作，松動劑就滲透進(jìn)相鄰葉根和銷孔壁內(nèi)。該方法可對拆卸銷釘起到較強(qiáng)的潤滑作用，防止拆卸出銷釘時拉傷、拉毛輪槽銷孔表面。

（2）由于葉根銷兩端一般采用翻鉚或沖鉚斂縫，而操作空間受限，其拆卸方向一般從出汽側(cè)往進(jìn)汽側(cè)方向打，因此待滲透油充分滲透后，應(yīng)將需拆卸的葉片轉(zhuǎn)至水平位置，將銷釘出汽側(cè)翻邊部位打磨掉；對銷釘為沖鉚結(jié)構(gòu)的，應(yīng)將進(jìn)汽側(cè)沖鉚部位進(jìn)行修整、孔口修圓，保證銷釘打出時不干涉。

3.2 敲擊方法選擇

由于葉根銷與銷孔配合緊密，選用何種方式將銷釘快速、安全地打出就很重要。有3種方法可供選擇:射釘槍、氣動鉚錘和大錘敲擊。針對這3種方法，下面分別分析其優(yōu)缺點(diǎn)。

圖3 射釘槍和射釘槍子彈

（1）采用射釘槍的方法（見圖 3）:射釘槍又稱射釘器，其外形和原理都與手槍相似，是利用發(fā)射空包彈產(chǎn)生的火藥燃?xì)庾鳛閯恿?，將射釘打入物體內(nèi)的工具。在市場選購了2套進(jìn)行試驗(yàn)，其產(chǎn)生的瞬間沖擊力能夠?qū)?10%～20%左右的葉根銷敲擊出。但是，由于射釘槍儲存和使用中不得接觸或靠近高熱物體，屬于危險物品，使用中存在較大安全隱患，容易傷人，綜合各種因素最終放棄該方法。

（2）采用氣動鉚錘的方法 （見圖 4）: 將鉚錘頭修磨得比銷釘直徑小1mm左右，用手壓住，垂直對準(zhǔn)銷釘出汽側(cè)位置進(jìn)行沖擊，可產(chǎn)生高頻、往復(fù)的沖擊力。由于該方法簡單、便于操作，經(jīng)過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證能夠?qū)C(jī)組 40%～60%左右的葉根銷拆下，因此，作為拆卸時的首選方案。

圖4 氣動鉚錘敲擊

（3）采用大錘敲擊的方法 （見圖 5）: 首先必須制作專用的沖銷，從葉輪出汽側(cè)操作，將其對正銷釘中心位置，鉗工揮動大錘敲擊其端面，它能夠?qū)鈩鱼T錘敲擊不出的大部分銷釘打出，但缺點(diǎn)就是工人勞動強(qiáng)度大，且操作過程中要求鉗工使用大錘必須熟練，否則易傷人或磕碰轉(zhuǎn)子本體，因此，作為第二方案備用。

圖5 大錘敲擊

3.3 專用沖銷的設(shè)計(jì)

不管采用哪種方法將葉根銷完全打出，都需要設(shè)計(jì)、制作專用的打銷和沖銷。打銷設(shè)計(jì)不合理或材料選用不合適，就很容易應(yīng)力集中、產(chǎn)生裂紋、鐓粗，結(jié)合實(shí)際使用過程中遇到的情況，專用打銷的形狀和尺寸經(jīng)過多次改進(jìn)，最終設(shè)計(jì)出敲擊方便、抗沖擊強(qiáng)度很高的打銷。圖6為打銷改進(jìn)的演變過程:方案1和方案 2在使用過程中根部易產(chǎn)生沖擊裂紋，放棄；方案3中葉根銷易產(chǎn)生疲勞裂紋；從使用效果看方案4最優(yōu)；材質(zhì)也從最初的 45# 鋼、 T8A、 T10A， 最終確定40CrA 材質(zhì)最符合使用要求， 其表面淬火處理，防止沖擊時墩粗、變形。

圖6 打銷改進(jìn)過程

用打銷將葉根銷敲擊松動，并打擊出一段尺寸后，再使用沖銷進(jìn)行敲擊。沖銷一般選用硬度較高的 T10A 材質(zhì)銷釘， 表面淬硬。

3.4 鉆削方案

若采用以上2種敲擊方案均不能將葉根銷打出，就需要考慮采用鉆削的方式進(jìn)行操作，以便消除葉根銷的別勁力。鉆頭一般選用比相應(yīng)銷釘小 1.5mm 左右的硬質(zhì)合金鉆頭， 同時對產(chǎn)生別勁的具體原因進(jìn)行分析，并采用不同方法進(jìn)行鉆削。

（1）由于葉根銷裝配時是從出汽側(cè)將葉根銷打進(jìn)去， 可能在銷釘頭部存在拉毛情況， 見圖7。 一般銷釘拉毛長度為總長的 1/4 左右， 在銷釘頭部形成類似鐵屑瘤，頭部最嚴(yán)重，越往后拉毛的越小，對葉根銷敲出形成較大的阻力。對于這種情況需要從進(jìn)汽側(cè)將銷釘拉毛最嚴(yán)重的部分鉆削掉，釋放掉阻力，由于操作空間受限，一般采用磁力鉆加工， 鉆削長 60～80 mm 左右。 采用這種方法后，消除了拉毛部位的阻力，再采用氣動鉚錘或者大錘就能很輕松將葉根銷打出。

圖7 銷釘裝配時拉毛、 別勁

（2）若葉根銷采用了較軟的材質(zhì)， 用打銷打擊后葉根銷端面很容易被鐓粗，一旦鐓粗后將與銷孔配合更加緊密，更難敲出。因此，需要采用鉆削方法將葉根銷鐓粗頭部鉆掉，一般長度方向剩余 10～15 mm 左右， 然后將其敲 出。 一般情況下銷釘頭敲出后，在銷孔內(nèi)壁會遺留部分銷釘殼，厚度在 0.7mm 左右。 這時需制作特制假銷， 其頭部磨成斜鐵狀，保留鋒利部位，具體形狀如圖8所示，用假銷尖的部位將銷釘殼劃破，消除銷釘殼整圈的別勁力， 再用比原葉根銷小 0.1 mm 左右的沖銷就可以很輕松地將整個銷釘殼一起敲出。

圖8 特制假銷

（3）還有一種情況就是由于葉根銷已經(jīng)被葉片拉變形，變成一段一段的臺階狀，對于這種情況只能采用鉆削，將葉根銷鉆通，遺留的銷釘殼采用上面所述的特制假銷將銷釘殼劃破，同時敲擊、振動動葉片頂部，以便釋放銷釘殼的別勁力，這時才能將剩余部分全部敲出。該方案在鉆削實(shí)施過程中，一定注意不能將葉根銷鉆偏，否則易傷及葉輪銷孔壁，造成最終葉根銷孔直徑加大，影響葉根強(qiáng)度。

（4）根據(jù)以上歸納、 總結(jié)的拆卸工藝方法， 以及根據(jù)銷釘不同的材質(zhì)、機(jī)組銹蝕、原始裝配等實(shí)際情況，依次選用合適的方法將叉形葉根銷全部拆除。

4 結(jié)語

通過對長葉片叉形葉根銷拆卸工藝研究，制定出了各種拆卸方法及方案，運(yùn)用這些方法能夠?qū)F(xiàn)今公司遇到的各種叉形葉根銷快速、安全、高效地拆除下來。由于該套方案靈活，使用工裝、工具簡單可靠，在公司及電廠現(xiàn)場都易于實(shí)施，能夠確保機(jī)組通流改造的順利完成，滿足用戶交貨周期，為公司贏得榮譽(yù)。

Technology Study for Disassembling of Long Blade Fork Root Pin

Feng Wei， Ou Guokun， Zhang Dengcai， Liu Liangyu， Yan Ai
(Dongfang Turbine Co.,Ltd.,Deyang Sichuan,618000)

This paper discusses the disassembling technology of the last stage long blade fork root pin of LP rotor during retrofitting flow path after operating of conventional fossil turbine unit.According actual conditions such as pinsmaterial,corrosion class and original assembly,this paper analyzes and develops a rapid,safe,efficient and optimal disassembling solution and process to ensure quality of the unitand reformation cycle of the rotor.

retrofitting unit,fork root pin,disassembling solution,optimal process

TK266

： B

： 1674-9987(2014)02-0034-04

馮偉 （1983-）， 男， 工程師， 2006 年畢業(yè)于重慶大學(xué)機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動化專業(yè)， 主要從事汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子制造及裝配工藝工作。