整體球閥制造工藝技術(shù)

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(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

0 引言

球閥是高水頭電站及抽水蓄能機(jī)組必備的成套產(chǎn)品。球閥是雙金屬接觸的密封，因此密封精度要求高。CCS球閥是我公司與某公司合作生產(chǎn)的大型出口產(chǎn)品。該機(jī)組特點(diǎn)為：閥體為分瓣結(jié)構(gòu)，活門為整體結(jié)構(gòu)，將活門裝配在兩瓣閥體內(nèi)，將兩瓣閥體焊接成整體(活門已經(jīng)裝配在閥體的內(nèi)腔)。經(jīng)過退火后將其活門閥體的整體一同加工。同加工活門的外軸孔與閥體的內(nèi)軸孔(即一個(gè)環(huán)形腔)。兩側(cè)軸孔的同軸度要求精度高，是活門開關(guān)轉(zhuǎn)動(dòng)的軸系系統(tǒng)。再一同加工活門與閥體的上下游密封面。根據(jù)加工重難點(diǎn)的特殊性，在制造工藝上采用了特殊的加工工藝及提制了特殊的工具，保證工件的加工精度。

1 球閥創(chuàng)新技術(shù)重點(diǎn)及技術(shù)創(chuàng)新點(diǎn)

根據(jù)以往的經(jīng)驗(yàn)，在制造整體球閥時(shí)，提出了幾個(gè)創(chuàng)新點(diǎn)

(1)活門與閥體的同軸度保證；(2)加工方案分析；(3) 配備多樣工具；(4)活門與閥體上下游密封面保證；(5)球閥整體裝配試驗(yàn)。

2 主要工藝技術(shù)

解決整體球閥制造的關(guān)鍵有兩點(diǎn)：一是鏜床加工閥軸和閥軸孔保證其同軸度；二是立車同車閥體和活門保證其同軸度及垂直度。整體裝配試驗(yàn)。

2.1 閥體、活門軸孔同軸度保證

以某機(jī)組為例，整體球閥產(chǎn)品結(jié)構(gòu)形式特殊，活門采用整體結(jié)構(gòu)，閥體現(xiàn)采用分半結(jié)構(gòu)，將活門裝配在閥體內(nèi)，將閥體合縫面焊接，退火后，再整體加工閥體閥軸孔和活門閥軸，活門與閥體的上下游密封面。球閥結(jié)構(gòu)如圖1所示。圖中，長度935mm，密封腔寬度為97.5mm，粗加工時(shí)單邊留10mm余量，密封腔回轉(zhuǎn)寬度為77.5mm，空間狹窄，加工難度大。工件總高2435+2435mm=4870mm，毛坯近5m高度，加上下面夾具，可能更高。直徑480mm，表面粗糙度也很難達(dá)到。

圖1 球閥結(jié)構(gòu)示意圖

2.2 軸孔加工方案

根據(jù)我公司設(shè)備參數(shù)，加工閥軸和閥軸孔有2種工藝方案：一是球閥采用立車加工；二是在鏜床加工，見表1。

表1 工藝方案

2.2.1 采用鏜床加工閥軸孔

由于上述方案調(diào)研，在目前設(shè)備情況下，立車加工有一定難度。需要高體承載大的立車(承重在中心位置，承重工件直徑小)大型數(shù)控立車加工高度能力可行，但工件相對立車中心回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速較低，因此精度不易保證；因此采用數(shù)控鏜床加工，具體加工方法如下。

(1)劃檢測量活門與閥體上下游密封面，閥軸軸孔的加工余量，確定最優(yōu)的位置，將活門與閥體固定牢固；

(2)將活門與閥體的組合體橫放在鏜床平臺(tái)上，閥軸與機(jī)床導(dǎo)軌平行，機(jī)床按活門兩側(cè)閥軸找正，借助輔助測量儀器(FARO或激光跟蹤儀)；

(3)將工件整體調(diào)轉(zhuǎn)90°，將閥軸與機(jī)床導(dǎo)軌垂直，用主軸加工活門與閥體軸孔； 由于工件長度較長，空間位置狹窄，因此加工工具的選取是關(guān)鍵。

2.3 配備工具

鏜床加工方案的關(guān)鍵在于加工刀具，閥軸長度935mm，空間位置狹小，“H”型環(huán)形槽寬度為77.5mm，制造精度及加工難度非常大。加工閥軸外表面和閥體軸孔內(nèi)表面采用多種工具。采用平旋盤和鏜桿粗加工，套式刀架精加工，采用自制的拋光設(shè)備提高工件的表面粗糙度(見圖2)，經(jīng)過此種工藝的安排及特殊工具的加工，完全滿足了圖紙的高精度技術(shù)要求。

圖2 套式刀架精鏜和拋光

2.4 上下密封面加工

軸孔控制好質(zhì)量，裝配產(chǎn)品的軸套，固定好活門與閥體的兩側(cè)閥軸。調(diào)整活門與閥體的上下游密封面的同軸度。將閥體和活門搭焊牢固。立車加工其中一側(cè)配合密封面(活門與密封座的配合面及閥體與移動(dòng)密封環(huán)的配合面)，加工合格后采用專用的定位工具(高度及圓度定位)把合固定牢固，將工件翻身。工件按已經(jīng)加工的上側(cè)找正。找平找圓調(diào)好找正合格后，加工活門與閥體的另一側(cè)密封面。將保證上下密封面同軸度。將其控制在技術(shù)要求范圍之內(nèi)(一般在0.10mm以內(nèi))。

2.5 球閥整體裝配試驗(yàn)

球閥整體裝配試驗(yàn)包括整體壓力試驗(yàn)、上下游移動(dòng)密封環(huán)的密封試驗(yàn)、活門動(dòng)作試驗(yàn)、活塞行程試驗(yàn)、檢修密封鎖定試驗(yàn)等。漏水量技術(shù)要求為0.26L/min，實(shí)際試驗(yàn)驗(yàn)收中漏水量幾乎為零。

2.5.1 調(diào)整活門閥體密封面的同軸度

如圖3所示，在球閥裝配時(shí)，檢測活門與閥體的同軸精度。檢測的基準(zhǔn)為活門與密封座的配合表面及閥體的與移動(dòng)密封環(huán)配合的表面。組要檢測高度方向與圓的同軸方向。將檢測記錄記錄填寫在活門閥調(diào)整測量記錄表中，復(fù)核上下密封面的精度符合技術(shù)要求后，再裝配其余部件。

圖3 活門閥體調(diào)整同心測量示意圖

2.5.2 裝配其余密封部件

裝配時(shí)嚴(yán)格檢查兩個(gè)金屬配合的密封部件，移動(dòng)密封環(huán)和密封座，在期配合的表面不許有任何的磕碰傷等。檢查全部符合技術(shù)要求后才可進(jìn)行后序的裝配。

2.5.3 裝配水壓工具

上下游側(cè)密封部件及其余部件裝配后，裝配水壓工具(上下游悶頭，裝配或焊接結(jié)構(gòu))。工具螺栓按技術(shù)要求把緊。工件的上下游密封配合表面再次清理干凈，如有任何的磕碰傷在密封面，則工件必須拆下進(jìn)行修復(fù)后，再重新裝配進(jìn)行后續(xù)試驗(yàn)。

2.5.4 整體裝配試驗(yàn)

球閥需要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，密封試驗(yàn)及動(dòng)作試驗(yàn)。將整體組合工件放在平臺(tái)上，固定牢固。連接水壓泵及上水的街頭等，全部連接后內(nèi)腔全部充水，注意要進(jìn)行充分的排氣(在排氣孔)，水溢出后，再將全部接頭封好。主要進(jìn)行壓力試驗(yàn)，動(dòng)作試驗(yàn)及密封試驗(yàn)。在進(jìn)行壓力試驗(yàn)時(shí)由于壓力大，確?；铋T中的上下移動(dòng)密封環(huán)在退出位置。根據(jù)試驗(yàn)的技術(shù)要求進(jìn)行耐壓試驗(yàn)，保壓時(shí)間一般在30min，密封試驗(yàn)為分別進(jìn)行上下移動(dòng)密封環(huán)的試驗(yàn)。分別進(jìn)行試驗(yàn)，確保移動(dòng)密封環(huán)在投入狀態(tài)。測量漏水量，滿足技術(shù)要求。關(guān)于動(dòng)作試驗(yàn)為活門的90°轉(zhuǎn)動(dòng)試驗(yàn)，切記，在進(jìn)行球閥動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)，移動(dòng)密封環(huán)一定在退出狀態(tài)，否則容易研傷移動(dòng)密封環(huán)的密封面。

圖4 球閥裝配試驗(yàn)圖

3 結(jié)語

大型整體結(jié)構(gòu)球閥制造技術(shù)的研究，開拓了新的的制造方法，在工藝方案的制定，刀具的選取，及各種新工具的使用，裝配試驗(yàn)為其它同類型機(jī)組的加工提供經(jīng)驗(yàn)。