付剛
南京汽輪電機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 江蘇南京 210037
燃?xì)廨啓C(jī)作為世界工業(yè)領(lǐng)域皇冠上的明珠,其核心技術(shù)一直為國外企業(yè)所壟斷,而燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子的裝配技術(shù),也是其核心技術(shù)之一,燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子裝配的好壞,對機(jī)組的效率和安全性具有非常重要的影響。
新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)是我公司從國外引進(jìn)的一種中型燃?xì)廨啓C(jī),它憑借出色的聯(lián)合循環(huán)效率和高可靠性,在同級產(chǎn)品中廣受市場歡迎。燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子是燃?xì)廨啓C(jī)中的核心部件,其核心技術(shù)長期被外國企業(yè)所壟斷,為實現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子國產(chǎn)化,對新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子裝配進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),完成轉(zhuǎn)子的裝配。
新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子由壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子(包括前后半軸和1~16級輪盤)和透平轉(zhuǎn)子兩部分組成,兩部分需先分別裝配,再將兩部分通過止口過盈配合裝配對接,并用一組拉桿螺栓將其拉緊,如圖1所示。完成連接后轉(zhuǎn)子各部分跳動、連接處的間隙及螺栓的伸長量等均有很高要求。
圖1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)
首先,壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子需設(shè)計相應(yīng)的起吊與擺放工裝。其次,裝配對接時,需保證壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子接觸面貼合,保證間隙合格。拉桿螺栓拉緊時,拉桿需多次拉伸,拉桿伸長量有嚴(yán)格要求。裝配完成后,轉(zhuǎn)子各處均需測量徑向圓跳動值,需保證徑向圓跳動值合格。
確定壓氣機(jī)與透平轉(zhuǎn)子采用立式對接。為轉(zhuǎn)子裝配設(shè)計專用地坑(見圖2),裝配前先用水平儀找平,確保與轉(zhuǎn)子接觸面水平。側(cè)面設(shè)有4處螺孔,可用頂起螺釘調(diào)整轉(zhuǎn)子中心,確保同心度。
圖2 專用地坑
對透平轉(zhuǎn)子的止口尺寸進(jìn)行測量,并按此尺寸,將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸車削滿足過盈量要求。安裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子起吊工裝,將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子放置在地坑中,如圖3所示。
圖3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子起吊與安裝
由于壓氣機(jī)葉片非常尖銳,在起吊、裝配的過程中,葉片極易損傷,且操作人員操作時也有被葉片劃傷的風(fēng)險,因此我們設(shè)計了壓氣機(jī)葉片保護(hù)裝置(見圖4、圖5),以防止上述可能的危險發(fā)生[1]。
圖4 葉片保護(hù)裝置與裝配臺
圖5 葉片保護(hù)裝置
安裝透平轉(zhuǎn)子起吊工裝,將透平轉(zhuǎn)子豎起,再次檢測壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子止口配合過盈量:(0.23±0.03)mm,如圖6所示。
圖6 透平轉(zhuǎn)子起吊安裝
安裝透平轉(zhuǎn)子起吊工裝,將透平轉(zhuǎn)子豎起(見圖7),再次檢測壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子止口配合過盈量:(0.23±0.03)mm。
圖7 透平轉(zhuǎn)子起吊過程
為了抵消徑向圓跳動造成的誤差,我們找到透平轉(zhuǎn)子法蘭端面的最大跳動點與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子法蘭端面的最大跳動點,將最大跳動點按約180°對稱放置,以消除誤差。復(fù)測透平轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸,保證過盈量,如圖8和圖9所示。
圖8 測量透平轉(zhuǎn)子止口尺寸
圖9 測量壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸
對加熱區(qū)域用氧氣乙炔均勻緩慢加熱,監(jiān)測加熱表面溫度(見圖10),最高不得超過180℃。配合止口過盈量為(0.23±0.03)mm,為了確保接觸面能緊密貼合無卡澀,加熱后內(nèi)止口直徑擴(kuò)大0.33~0.40mm,再進(jìn)行裝配[2]。檢查加熱端面和壓氣機(jī)端面溫差,不小于60℃。
圖10 火焰加熱及溫度監(jiān)測
為保證透平轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的同心度,分布地裝上導(dǎo)柱,使得透平轉(zhuǎn)子按標(biāo)識好的位置沿著導(dǎo)柱緩緩落下,如圖11所示。
圖11 透平轉(zhuǎn)子落下
為了確保在沒有拉緊螺栓拉緊的情況下接觸面貼合,我們使用工藝螺栓先拉緊。透平轉(zhuǎn)子落下后,將30個工藝螺栓/螺母迅速裝上,用扳手按一定的擰緊順序?qū)⒐に嚶菟?螺母預(yù)擰緊(兩套扳手對稱擰緊[3],如圖12所示。松開工藝螺栓后,用0.01mm塞尺檢查法蘭結(jié)合面間隙(見圖13),自由狀態(tài)下一圈沒有任何間隙。
圖12 擰緊工藝螺栓
圖13 間隙測量
保留3處工藝螺栓/螺母不拆除,拆除其余27個工藝螺栓/螺母(見圖14),檢查各個拆除工藝螺栓孔有無拉傷和毛邊,并清理干凈。
圖14 拆除工藝螺栓
為滿足圖樣要求,對產(chǎn)品螺桿分兩步進(jìn)行拉伸。第一步:將螺桿拉伸0.152~0.228mm,液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓需要輸出的力矩約1148N·m,如圖15、圖16所示。第二步:將螺桿拉伸0.356~0.406mm,液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓需要輸出的力矩約2300N·m。
圖15 拉伸螺桿
圖16 液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓
為防止擰緊過程中螺栓轉(zhuǎn)動,設(shè)計專用工裝(見圖17)。本工裝設(shè)計了六角鎖緊銷,用于擰緊時防止拉緊螺栓轉(zhuǎn)動,以提升擰緊效率,確保裝配質(zhì)量[3]。5個螺栓為一組,在擰緊時使用。
圖17 螺栓轉(zhuǎn)動專用工裝
拉伸完成后檢查螺栓伸長量(見圖18),均符合圖樣要求。
圖18 檢查螺栓伸長量
完成上述裝配工作后,轉(zhuǎn)子需用車床車削加工、測量、檢驗(見圖19),以兩端軸頸為基準(zhǔn)校正后,轉(zhuǎn)子各處徑向圓跳動、軸向圓跳動均滿足圖樣要求。
圖19 轉(zhuǎn)子在臥式車床上檢測圓跳動情況
新型70MW燃機(jī)轉(zhuǎn)子總成裝配各項目均已完成,并符合圖樣要求。
目前,首套轉(zhuǎn)子已經(jīng)下缸,第二套轉(zhuǎn)子也已經(jīng)完成了加工裝配,標(biāo)志著我們在燃?xì)廨啓C(jī)完全國產(chǎn)化的道路上邁出了重要的一步,為其他各型燃機(jī)轉(zhuǎn)子總成裝配奠定了堅實的基礎(chǔ),也積累了豐富的經(jīng)驗。