大型圓環(huán)部件利用感應(yīng)加熱的熱套工藝方法

孫 鵬，于久清

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江 哈爾濱 150040)

0 引言

大型水輪發(fā)電機轉(zhuǎn)軸固定的滑轉(zhuǎn)子、輪轂式轉(zhuǎn)子支架一般均采用緊量配合以傳遞扭矩。以往工藝方法是單件粗加工后加熱進行熱套。這種常規(guī)的方法很難控制溫度，大多300℃以上，有些工件表面氧化發(fā)藍，變形大。熱套時候由于溫度過高，冷卻收縮時候軸肩根部回縮量較大產(chǎn)生很大間隙，對機組運行的整體性能不利。加熱后吊運及找正時間過長，熱量損耗嚴重，熱套過程中容易卡住，無法完成熱套要求。熱套后還得到大設(shè)備整體加工。由于轉(zhuǎn)軸為細長結(jié)構(gòu)，在大臥車設(shè)備加工會產(chǎn)生撓度，加工后很難保證精度要求。

1 技術(shù)方案

1)需要熱套的圓環(huán)加工到熱套后的尺寸:將圓環(huán)毛坯料放到2.5 m立車上卡牢粗車，單邊留5 mm余量，以內(nèi)圓為基準調(diào)平，加工上、下平面到圖紙要求，內(nèi)、外圓留1 mm余量。圓環(huán)翻身，放在等高墊筒上，以內(nèi)圓為基準精車內(nèi)、外圓到圖紙要求，同軸度≤0.02 mm;

2)將圓環(huán)外圓包繞石棉布:為了防止加熱后熱量的損耗以及防止局部過熱灼傷圓環(huán)表面，在圓環(huán)外表面包繞2層石棉布，全部覆蓋外圓表面;

3)纏繞感應(yīng)線圈:在石棉布表面均勻纏繞電磁感應(yīng)線，匝數(shù)按每150 mm高纏繞1匝，電磁線用石棉帶固定;

4)立軸:將被熱套的轉(zhuǎn)軸垂直立起(若轉(zhuǎn)軸過長不利操作，可將轉(zhuǎn)軸立于基礎(chǔ)坑內(nèi)降低高度)，調(diào)整軸垂直度≤0.01 mm后固定牢;

5)吊運圓環(huán):用吊車將圓環(huán)吊至轉(zhuǎn)軸上方，距離轉(zhuǎn)軸上平面100 mm。接通電源，調(diào)整圓環(huán)與轉(zhuǎn)軸的同心度≤0.02 mm;

6)通電磁感應(yīng)加熱，監(jiān)測電流、電壓，監(jiān)測圓環(huán)溫度:加熱速度按每15 min升高10℃，同時監(jiān)測電流和電壓要穩(wěn)定，用點溫計每隔15 min檢查一次圓環(huán)溫升情況。

7)溫升值確定:以圓環(huán)直徑1000 mm，配合緊量直徑0.01 mm為例，當溫升達到120℃時停止加熱，關(guān)閉電源。用測量桿檢查圓環(huán)最小尺寸達到1000.2 mm時準備熱套;

8)熱套:將圓環(huán)平穩(wěn)下落進行熱套;

9)圓環(huán)的變化量:冷卻到室溫檢查熱套外觀質(zhì)量和尺寸變化，熱套前后圓環(huán)外圓尺寸變化≤0.02 mm。

2 檢查方法

1)用外徑千分尺檢查φ1尺寸，與原始記錄比較，允差≤0.02 mm;

2)用吊鋼絲方法檢查圓環(huán)外圓柱面與轉(zhuǎn)軸同心度，檢查示意圖見圖1。圓周測量4點均布，同方位上下 2 點，分別記為 ax上;ax下;ay上;ay下;a－x上;a－x下;a－y上;a－y下共 8 點;

3)檢查標準:上下點之間距離為1000 mm

圖1 檢查示意圖

3 熱套所用的設(shè)備與材料

1)吊車

2)中頻焊機1臺

3)電磁感應(yīng)線

4)石棉布

5)測溫儀1臺

6)吊鋼琴線耳機電池1套

7)0.3 mm 鋼絲10 m

8)固定轉(zhuǎn)軸開口扳手

9)內(nèi)徑測量桿1個

10)外徑千分尺1個

11)300 mm內(nèi)徑千分尺一套

4 適用范圍及優(yōu)點

本方法可以在工地現(xiàn)場操作，無需往返運輸。具有操作簡單、需用設(shè)備簡單、造價低、工期短等優(yōu)點。以周寧電站為例，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子試運行時候溢出，用此方法僅1天時間，縮短轉(zhuǎn)軸、上導(dǎo)轉(zhuǎn)滑轉(zhuǎn)子往返運輸時間15天，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子加工10天，熱套2天，熱套后到20 m臥車加工7天，節(jié)約上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子材料1000 kg，節(jié)約加工費用20余萬元，節(jié)約大筆的運輸費用。最可貴的是節(jié)約電站安裝工期1個月。用此方法熱套后，外觀和原有尺寸幾乎沒有變化。安裝后軸系擺度0.08 mm，完全滿足運行要求。

本方法在廠內(nèi)操作更為方便。以索風營電站滑轉(zhuǎn)子套軸為例，滑轉(zhuǎn)子精車后熱套，在18 m臥車檢查熱套后與轉(zhuǎn)軸同心度＜0.03 mm，完全滿足圖紙要求，節(jié)約占用18 m臥車7天，縮短了加工周期。最重要的是解決了熱套后轉(zhuǎn)軸在大臥車加工，如何消除撓度的問題。往往為了消除撓度，反復(fù)掉頭找正就得需要幾天時間。

5 結(jié)語

大型圓環(huán)部件利用電磁感應(yīng)加熱套軸完全可以取代過去熱套的笨重方法，不會盲目加熱，并且將加熱溫度控制最低。用這種熱套方法溫度一般在110～130℃之間，溫度低，對于大型圓環(huán)剛性良好的幾何體不易變形，且不需要到大設(shè)備重新加工，工程造價低，工期短，能節(jié)省很多大設(shè)備空余時間。但不適用于放射型帶有轉(zhuǎn)子支臂的轉(zhuǎn)子支架等無法外圍磁感應(yīng)加熱的部件熱套。