汽輪發(fā)電機轉子端頭槽楔配加工工藝

賀云龍

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

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汽輪發(fā)電機轉子端頭槽楔配加工工藝

賀云龍

(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

汽輪發(fā)電機轉子端頭槽楔的護環(huán)止口加工，傳統(tǒng)工藝采用與轉軸護環(huán)止口同車的方式完成。針對核電半速汽輪發(fā)電機轉子端頭槽楔護環(huán)止口及轉軸護環(huán)止口，不能采用同車的加工方式完成這一問題，提出了一套端頭槽楔根據(jù)轉軸護環(huán)止口精加工結果，單獨配加工的工藝方案：將端頭槽楔預裝至轉軸槽楔槽內，通過自制的測量裝置精確測量出止口位置突出尺寸，并根據(jù)測量結果，應用數(shù)控設備完成端頭槽楔的配加工。通過該套工藝方法的實際應用，有效解決了核電半速汽輪發(fā)電機端頭槽楔護環(huán)止口加工問題。

AP1000核電半速汽輪發(fā)電機；端頭槽楔配加工；靜態(tài)圓度測量裝置

0　引言

汽輪發(fā)電機產(chǎn)品轉子端頭槽楔的護環(huán)止口及轉軸的護環(huán)止口與轉子護環(huán)止口為過盈配合，傳統(tǒng)的端頭槽楔加工工藝為：將端頭槽楔預裝至轉軸內，并使用工裝將槽楔頂緊，使用大型臥車設備對轉軸及端頭槽楔同車完成。AP1000核電半速汽輪發(fā)電機端頭槽楔裝配至轉軸槽楔槽后，護環(huán)止口截面不是完整的圓，同車存在較為嚴重的斷屑切削，不僅影響表面粗糙度，還可能因斷屑切削的沖擊力造成刀具損傷，在加工過程中產(chǎn)生挖刀等嚴重后果。故該結構從設計上決定了無法使用端頭槽楔同車的傳統(tǒng)工藝，其端頭槽楔需要根據(jù)轉軸加工結果，利用銑加工的方式對端頭槽楔止口位置進行配加工。基于AP1000核電半速汽輪發(fā)電機產(chǎn)品生產(chǎn)經(jīng)驗，敘述一套有效的端頭槽楔單獨加工護環(huán)止口的工藝方法。

1　配加工要求

如圖1所示，AP1000核電半速汽輪發(fā)電機產(chǎn)品轉子端頭槽楔初加工后，槽楔頂面為平面。需根據(jù)轉軸護環(huán)止口進行一次配加工，配加工后的端頭槽楔在裝配工況下，頂面為半徑與轉軸護環(huán)止口相同，且與轉軸高度差小于±0.05 mm的弧面。

圖1　端頭槽楔與轉軸裝配關系示意圖

2　問題解決思路

數(shù)控設備發(fā)展到今天，完全可以直接在端頭槽楔頂平面上銑加工一個半徑與轉軸護環(huán)止口相同的弧面。所需要解決的，只是在轉子下線前，模擬端頭槽楔在轉子下線后的裝配狀態(tài)，并逐個精確測量出圖1中的V尺寸；根據(jù)實測的V尺寸調整數(shù)控程序，進行端頭槽楔的配加工。

3　具體工作方法

為實現(xiàn)配加工要求，根據(jù)工作思路，采用如下工藝方法：

3.1端頭槽楔的預裝

首先將初加工后的端頭槽楔按編號預裝在轉軸槽楔槽端部，使用頂緊工具將端頭槽楔斜面與轉軸槽楔槽斜面頂緊。如圖2所示，由于AP1000產(chǎn)品共三種槽型，槽深尺寸各不相同，故槽B、槽C兩種下線槽槽底分別配墊墊塊，再裝配頂緊工具。旋緊頂緊工具中的頂緊螺栓，即可將端頭槽楔頂緊，如圖3所示。

圖2　端頭槽楔及頂緊工具裝配示意圖

圖3　頂緊工具示意圖

由于汽輪發(fā)電機轉子本體部位加工的下線槽排列比較密集，轉軸齒部強度較低，如果頂緊力過大，會造成下線槽寬度輕微變形，端頭槽楔突起，實測的V值將會偏大，后序端頭槽楔裝配后將低于轉軸護環(huán)止口弧面；如果頂緊力過小，槽楔未達到裝配位置，實測的V值將會偏小，后序端頭槽楔裝配后將高于轉軸護環(huán)止口弧面。為了獲得精確的V值，需先將全部端頭槽楔穿入槽楔槽內，并使用頂緊工具預緊，使端頭槽楔相互制約，防止下線槽變形，之后采用一組合理的、階梯增長的力矩，逐次均勻把緊所有的頂緊工具。為確定這一組力矩，我們進行了多次試驗：在逐漸旋緊頂緊工具的同時，不斷測量下線槽槽寬及V值的變化(V值的測量方法下文詳細闡述)。因槽深不同，各下線槽槽寬在發(fā)生明顯變形時，所應用的力矩各不相同。由于工況比較復雜，影響因素較多，未能準確確定最大力矩，但可以肯定的是，應用120 N·m以下的力矩旋緊頂緊工具時，各下線槽均未檢查出明顯變形。而V值在施加小于30N·m左右的力矩前，便已趨于穩(wěn)定，所以最終選定了20、40、75 N·m這一組力矩。

在AP1000產(chǎn)品端頭槽楔配加工的工藝文件中，對于端頭槽楔的預裝部分，進行了如下規(guī)定：沿順時針方向以20 N·m的力矩將頂緊工具中的頂緊螺栓逐個預緊；使用膠皮錘逐個敲擊端頭槽楔頂面后，以40 N·m的力矩將螺栓二次逐個預緊；對比兩次預緊結果，頂緊螺栓二次預緊時螺紋旋入深度均勻，且螺紋旋入深度不超過一扣；如螺紋旋入深度超過一扣，需對力矩扳手、工具安裝情況及端頭槽楔預裝情況進行一次復查，并松開全部螺栓從第一次預緊重新開始；如二次預緊效果理想，再次使用膠皮錘逐個敲擊端頭槽楔頂面后，以75 N·m的力矩逐個把緊端頭槽楔頂緊工具的頂緊螺栓。

3.2端頭槽楔的測量

端頭槽楔預裝后，需要測量端頭槽楔頂面高出護環(huán)止口外圓的最小值，即V值。常規(guī)的測量工具無法直接進行測量。筆者曾經(jīng)考慮過制作弧形樣板進行劃線的方式進行配加工，但劃線精度無法滿足±0.05 mm的配加工要求。為解決這一問題，筆者設計了一件特殊的工裝，并采用一套獨特的測量方式測量V值。測量該尺寸需采用的工裝如圖4所示：設計制造一個具有兩個平行的圓柱形底腳的百分表座，兩個平行的圓柱形底腳作為表座的平行導軌，將千分表固定在表座上。

圖4　測量工具示意圖

將測量工具架設在轉軸大齒護環(huán)止口處。如圖5所示，表座兩導軌及千分表表針三點分別位于止口外圓上，此時將千分表對零。再將表座兩底腳分別架在轉軸下線槽小齒護環(huán)止口處，將千分表表針搭在端頭槽楔頂面。此時表針讀數(shù)并不是準確的V值，而是表針當前點距離加工線的距離。左右調整表座位置，在位于端頭槽楔頂面中心的位置，可以讀取千分表最小讀數(shù)，該讀數(shù)既是準確的V值。

圖5　測量方法示意圖

按上述方法逐個測量每件端頭槽楔的V值并記錄，測量結束后重新將表座架在轉軸大齒護環(huán)止口位置，檢查是否歸零。

3.3端頭槽楔配加工

端頭槽楔的配加工可采用數(shù)控臥式銑床完成。根據(jù)應用的設備及刃具直徑等參數(shù)進行編程：以端頭槽楔頂面中心為程序零點， 向兩側銑加工一個與

轉軸護環(huán)止口半徑相同的弧面。加工時，在端頭槽楔頂面中點正確對刀后，將刃具向下調整V尺寸作為程序運行零點，進行銑加工。

3.4加工后的校驗

前兩臺應用本套工藝方案的AP1000產(chǎn)品，在配加工端頭槽楔后，曾重復項3.1及項3.2步驟進行配加工結果的校驗。配加工結果非常理想，測量及加工的累積誤差均在0.05 mm以內。轉子繞組裝配及槽楔裝配后進行復檢，誤差同樣控制在0.05 mm以內。

4　結語

在哈電公司生產(chǎn)的首臺AP1000核電半速汽輪發(fā)電機時，曾嘗試采用樣板劃線的方式進行配加工，誤差在±0.30 mm左右，后提出該套工藝方案，提高了配加工精度。首臺產(chǎn)品因該方案尚處于嘗試階段，故端頭槽楔的測量及配加工，分別進行了多次。根據(jù)每次的測量結果，配加工時進行留量，并再次預裝復查，校驗測量結果。由于之前未充分掌握端頭槽楔預裝時頂緊工具的旋緊力矩，前兩次配加工結果與復測曾出現(xiàn)過大于0.05 mm的偏差，隨著預裝工藝的完善，復測結果逐步轉向理想結果。如今，哈電公司生產(chǎn)的AP1000半速汽輪發(fā)電機產(chǎn)品，僅需一次預裝，直接加工到量，加工結果非常理想，圓滿解決了端頭槽楔單獨配加工的問題。