60萬(wàn)汽輪發(fā)電機(jī)密封瓦加工方法改進(jìn)

潘磊

摘 要：600MW汽輪發(fā)電機(jī)組是美國(guó)西屋技術(shù)的產(chǎn)品，經(jīng)過(guò)國(guó)產(chǎn)化后，現(xiàn)成為公司主要火電產(chǎn)品之一，包括目前的海南昌江核電項(xiàng)目也采用600MW汽輪發(fā)電機(jī)。而其中的密封瓦屬于雙流雙環(huán)式結(jié)構(gòu)，所謂雙流雙環(huán)式結(jié)構(gòu)是指密封瓦的氫側(cè)與空側(cè)各自形成獨(dú)立的循環(huán)油路，通過(guò)平衡閥的控制使兩油路油壓維持平衡，限制兩油路相互串流，并避免含氫油氣與外界空氣直接接觸，造成事故，從而達(dá)到維持發(fā)電機(jī)內(nèi)氫氣純度的目的。文章闡述了60萬(wàn)汽輪發(fā)電機(jī)密封瓦加工方法改進(jìn)。

關(guān)鍵詞：60萬(wàn)汽輪發(fā)電機(jī)；密封瓦；加工方法；改進(jìn)

該類型密封瓦具有技術(shù)先進(jìn)、拆卸方便、自調(diào)節(jié)性強(qiáng)、隨動(dòng)性好等一系列優(yōu)點(diǎn)，但其結(jié)構(gòu)復(fù)雜，加工難度大、制造成本高、極易出現(xiàn)變形，特別是在加工、運(yùn)輸、安裝過(guò)程中。為此，研究其加工工藝過(guò)程，并針對(duì)加工中極易變形的難點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行分析研究，制定出合理的加工工藝方案，以保證產(chǎn)品的質(zhì)量，降低生產(chǎn)成本，提高生產(chǎn)效率。

1 加工難點(diǎn)分析

密封瓦（如圖）材質(zhì)為錫青銅（ZCuSn10P1）與巴氏合金（ZSnSb11Cu6）的結(jié)合體，與密封座的標(biāo)準(zhǔn)間隙公差范圍較小，徑向0～0.05mm，軸向0～0.08mm，要求內(nèi)圓橢圓度≤0.02mm、錐度≤0.01mm、同軸度≤0.03mm、垂直度≤0.03mm，中分面間隙≤0.02mm，形位公差要求十分嚴(yán)格，尺寸公差范圍也較小，由于是雙金屬的薄壁結(jié)構(gòu)，涉及到冷加工和熱加工兩個(gè)方面，方法不正確很容易使產(chǎn)品報(bào)廢。而且密封瓦精加工后還要對(duì)巴氏合金結(jié)合質(zhì)量以及巴氏合金與銅的結(jié)合面分別做UT超聲波探傷和PT液體滲透探傷，符合標(biāo)準(zhǔn)0EA.641.053，同時(shí)還要滿足與密封座軸向間隙尺寸0.31～0.39mm，徑向間隙尺寸0.23～0.28mm，這樣又增加了加工難度，不易保證尺寸和形位公差。

2 加工要點(diǎn)分析

通過(guò)對(duì)密封瓦零件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)分析可看出，密封瓦內(nèi)孔和厚度均有較高的形位公差和尺寸精度要求，而且與軸承座和軸有較高的配合要求，所以保證內(nèi)孔和厚度的精度是關(guān)鍵，尤其是加工過(guò)程中和精加工后變形的預(yù)防。首先從掛鑄產(chǎn)生的應(yīng)力進(jìn)行分析密封瓦變形的原因，密封瓦鎢金掛鑄的簡(jiǎn)圖如圖1所示：

密封瓦掛鑄鎢金加工后切環(huán)形成的半環(huán)形狀，此時(shí)取一水平截面分析鎢金對(duì)瓦體應(yīng)力效果情況（見(jiàn)圖2），鎢金是后掛鑄在瓦體表面，當(dāng)液體鎢金凝固時(shí)對(duì)銅瓦體形成的收縮拉力如箭頭所示為均布的拉應(yīng)力，當(dāng)瓦體分半后，每個(gè)箭頭的力可分解成沿合口方向的力和垂直合口方向的力，所有水平方向的合力，可以使強(qiáng)度較弱的60萬(wàn)密封瓦沿合口處受到的向心力最大，當(dāng)切半完成后受合力影響瓦沿合口方向向內(nèi)收縮，經(jīng)實(shí)際測(cè)量，數(shù)值為0.1～1.2mm，當(dāng)加工掉部分余量后，瓦沿合口方向向外擴(kuò)張，數(shù)值為0.1～0.3mm，隨時(shí)間的延長(zhǎng)，同一付瓦由于應(yīng)力釋放，數(shù)值有擴(kuò)大趨勢(shì)，但半年以后趨于穩(wěn)定，這是由于應(yīng)力已大部分釋放。根據(jù)金屬件熱處理能消除應(yīng)力的原理，經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，驗(yàn)證了密封瓦在140～150°C時(shí)變形最大，超過(guò)150°C則變形不再明顯。其次從金屬加工過(guò)程中分析密封瓦平面度和內(nèi)徑變形的原因。由于密封瓦外徑為φ615mm，厚度僅19mm，且有許多凹槽，強(qiáng)度較弱，裝夾加工極易變形。當(dāng)密封瓦裝壓加工時(shí)底面如有間隙，裝壓后也會(huì)發(fā)生彈性變形，平面度不能保證。另一種情況，當(dāng)瓦裝壓后，壓板之間的瓦底面仍可能存在凸凹變形，又由于瓦薄，當(dāng)車上表面時(shí)，凸起部位在車刀壓力下被加工，車后又在彈性變形內(nèi)凸起，也影響到瓦平面度。為此，必須消除加工時(shí)密封瓦與胎板各支撐點(diǎn)的間隙，同時(shí)考慮到瓦體和軸承合金為雙金屬，車削時(shí)要選擇合理的參數(shù)和刀具，每次進(jìn)給量要小且加工中溫度不易過(guò)高，防止去除材料熱變形的影響?；谝陨蟽蓚€(gè)方面的分析，通過(guò)優(yōu)化加工工藝方案減小變形即可加工出合格的密封瓦。

3 工藝方案的確定

3.1 合理布置熱處理工序，使掛鑄應(yīng)力和加工應(yīng)力減到最少，保證材料的加工性能滿足工藝要求。

3.2 正確安排粗、半精、精加工工序，盡可能使前序造成的誤差和變形在后序得到糾正。

3.3 選擇合理的裝夾方法、工裝工具和切削參數(shù)，減少變形。

4 主要加工工藝

4.1 鑄件進(jìn)行退火、去氫處理，消除毛坯殘余應(yīng)力，改善材料的切削性能，避免軸承合金澆鑄后出現(xiàn)氣孔。

4.2 粗加工去除大部分余量，掛鑄軸承合金表面達(dá)到工藝要求。

4.3 離心澆鑄提高軸承合金與瓦體結(jié)合力，有效避免精加工后脫殼和氣孔現(xiàn)象。

4.4 半精加工車切圓環(huán)，節(jié)約寶貴材料，一件車切多件。

4.5 熱處理去除掛鑄應(yīng)力。

4.6 車序半精加工，消除余量，糾正前序誤差；銑序半精加工，加工圖樣所有凹槽和油孔等尺寸。

4.7 精銑合口面，消除變形。

4.8 手工刮研，保證中分面間隙≤0.02mm。

4.9 半精加工車削留量，消除前序變形，為精加工做準(zhǔn)備。

4.10 車平胎面做基準(zhǔn)，消除裝壓點(diǎn)的間隙，在立式車床完成全序加工。

通過(guò)以上加工工藝的實(shí)施，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本，最關(guān)鍵是保證了密封瓦的各項(xiàng)精度完全符合圖樣和裝配要求。

5 結(jié)束語(yǔ)

密封瓦在汽輪發(fā)電機(jī)中屬于關(guān)鍵部件，它的加工在電機(jī)制造業(yè)中占有重要地位，密封瓦質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到機(jī)組的正常運(yùn)行和安全。通過(guò)對(duì)600MW汽輪發(fā)電機(jī)組密封瓦加工工藝的研究，已制定了合理的加工工藝。迄今為止，從未收到電廠反饋有關(guān)密封瓦變形的問(wèn)題，進(jìn)一步提高了企業(yè)的信譽(yù)和知名度，間接保證了國(guó)家重點(diǎn)項(xiàng)目的順利實(shí)施，同時(shí)也達(dá)到了批量化生產(chǎn)的目的，對(duì)今后類似薄壁型產(chǎn)品的加工具有參考價(jià)值和指導(dǎo)意義。