岳軍賢 張玉勝

摘 要：反動(dòng)式技術(shù)與通流技術(shù)的應(yīng)用可以有效減輕汽輪機(jī)的機(jī)組自重，還有助于降低汽輪機(jī)的熱耗水平、提高工作效率。本文分析了反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與加工方案，從把合與裝夾方式設(shè)計(jì)、靜葉片通流尺寸加工、車削刀具設(shè)計(jì)等三個(gè)角度入手，探討了反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸的具體加工工藝，以供參考。

關(guān)鍵詞：汽輪機(jī)；筒形高壓內(nèi)缸；反動(dòng)式；加工裝配工藝

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.052

0 引言

余熱利用主要是指利用工業(yè)廠礦或垃圾發(fā)電所產(chǎn)生的蒸汽促使動(dòng)力汽輪機(jī)轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，依托廢棄能源利用實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保目標(biāo)。因此在進(jìn)行汽輪機(jī)反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸的設(shè)計(jì)時(shí)，需要著重就氣缸的車削加工流程進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對(duì)加工風(fēng)險(xiǎn)與加工質(zhì)量的有效管控，為汽輪機(jī)機(jī)組運(yùn)行效率的提高奠定穩(wěn)固保障。

1 反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與加工方案設(shè)計(jì)

1.1 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析

本文選取的筒形高壓內(nèi)缸的制作材質(zhì)為，其上下半部分的重量分別為6000kg、7000kg。汽缸的外形輪廓長(zhǎng)度為2100mm、最大回轉(zhuǎn)直徑為，內(nèi)腔回轉(zhuǎn)直徑為mm，靜葉安裝后約為。該汽缸的內(nèi)腔共包含12級(jí)靜葉安裝槽及槽底墊條槽，每一級(jí)安裝槽之間還配備了4根汽封齒槽。在進(jìn)行靜葉片安裝時(shí)，需要依據(jù)每一級(jí)靜葉的通流尺寸進(jìn)行安裝槽尺寸的設(shè)計(jì)，依托精確的相對(duì)定位尺寸與形位公差為高壓汽缸靜子通流創(chuàng)設(shè)完備保障。

1.2 加工方案設(shè)計(jì)

相較于沖動(dòng)式筒形內(nèi)缸而言，應(yīng)將該反動(dòng)式汽輪機(jī)內(nèi)缸在自由狀態(tài)下中分面的接觸間隙設(shè)計(jì)在0.03mm之內(nèi)，紅丹粉接觸面檢測(cè)不低于80%。在進(jìn)行靜葉、汽封齒安裝設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)確保這些部件都能夠與汽缸的T型槽具有良好的匹配度，并注重考慮到汽缸收縮變形的問題。具體來說，首先檢查內(nèi)缸毛坯根據(jù)精加工尺寸要求借正各處余量進(jìn)行劃線、中分面進(jìn)行半精銑、鉆序、螺紋銑削以及對(duì)中分面進(jìn)行精銑處理等工序過程，經(jīng)由合缸把緊后依據(jù)圖紙進(jìn)行半精車各級(jí)靜葉槽直槽、汽封槽、內(nèi)腔定位環(huán)、外圓以及粗切各開檔，然后在重復(fù)上述工步進(jìn)行精加工工序依次車準(zhǔn)各內(nèi)腔尺寸，滿足圖紙需求；最后再完成靜葉片、汽封齒的裝配作業(yè)，完成合缸，并針對(duì)靜葉圍帶與汽封齒進(jìn)行精車處理，拆缸后進(jìn)行毛刺清理。該加工方案的設(shè)計(jì)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)靜葉的葉根城墻齒、葉頂汽封片尺寸的精確控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)部件找正誤差的有效管控，進(jìn)一步降低加工風(fēng)險(xiǎn)、提升關(guān)鍵部位的加工精度，為加工生產(chǎn)效率的提高打下良好的基礎(chǔ)[1]。

2 反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸的具體加工工藝探討

2.1 把合與裝夾方式設(shè)計(jì)

通過觀察筒形高壓汽缸的內(nèi)缸結(jié)構(gòu)可以發(fā)現(xiàn)，其把合、裝夾方式與沖動(dòng)式汽缸一致，主要依靠中分面螺栓進(jìn)行把合，把緊力有限，因此后續(xù)可根據(jù)汽輪機(jī)實(shí)際運(yùn)行情況進(jìn)行改進(jìn)，建議額外在汽缸外圓適當(dāng)處設(shè)計(jì)箍環(huán)固定并結(jié)合螺栓把緊的方式進(jìn)行緊固，如此可保證密封性，減少蒸氣損耗。立車時(shí)選用平鐵和平面千斤頂安裝在汽缸底部進(jìn)行支撐，有效實(shí)現(xiàn)對(duì)汽缸端面高度的控制。同時(shí)利用高抱爪在汽缸上下兩端頂緊，以提高支撐效果，有效抵抗工件旋轉(zhuǎn)所產(chǎn)生的離心力，保障立車裝夾的穩(wěn)固性。

2.2 靜葉片通流尺寸加工

反動(dòng)式筒形內(nèi)缸的設(shè)計(jì)主要在汽缸內(nèi)壁處安裝靜葉和汽封齒，其難點(diǎn)在于確保靜葉安裝T型槽的尺寸配套，以及靜葉通流尺寸車削精度的控制，需要確保汽缸尺寸和形位公差能夠與圖紙、實(shí)物精確匹配。

一方面從靜葉安裝T型槽、汽封槽加工，依據(jù)靜葉及汽封齒安裝要求嚴(yán)格控制各關(guān)鍵部位加工尺寸。在軸向位置度設(shè)計(jì)上確保靜葉軸向兩種靜葉槽定位面31及30公差（+0.05/+0.01）小；在徑向定位面設(shè)計(jì)上確保平面度的左右高差小于0.02mm，避免出現(xiàn)靜葉安裝傾斜問題[2]。具體可按以下工步加工：半精車端面及內(nèi)孔，粗切各級(jí)靜葉槽、汽封槽、開檔槽、半精車內(nèi)腔定位環(huán)及外圓；注意粗車時(shí)單邊留量1mm左右，使應(yīng)力得到有效釋放，緩解切削變形問題；經(jīng)半精車后在執(zhí)行精車，車準(zhǔn)端面、定位環(huán)、外圓、汽封槽、靜葉槽、墊條槽及汽封片槽，完成拆缸；內(nèi)孔精車時(shí)注意徑向基準(zhǔn)的確定；再次粗車各直槽單邊留量0.1mm，防范鐵屑損壞直槽開檔面；接下來再次粗車各彎槽單邊留量0.2mm左右，確保所排出的鐵屑不會(huì)對(duì)損壞內(nèi)腔加工面；接著再針對(duì)上下直槽與彎槽進(jìn)行精車，依照統(tǒng)一程序針對(duì)12處T型槽和48處汽封片槽加工、確保一次成型，有效提高加工效率、降低加工誤差。此外需注意的是車削汽缸底部時(shí)主軸的懸伸較長(zhǎng)、剛性較弱，故不同位置需進(jìn)行精確測(cè)量，借助編制統(tǒng)一程序、提高機(jī)床精度等方式最大限度確保尺寸的精確性，并將各檔值帶入到程序中，最大限度實(shí)現(xiàn)基準(zhǔn)的統(tǒng)一，提高安裝槽的加工質(zhì)量。其次是靜葉及汽封齒片的安裝：（1）將首塊擋塊固定在中分面處；（2）中分面導(dǎo)葉片葉根外圓處劃安裝基準(zhǔn)線；（3）裝中分面導(dǎo)葉，依次裝入墊條并打緊，按此方法裝入余下導(dǎo)葉，測(cè)量導(dǎo)葉徑向面間隙，測(cè)量喉寬尺寸；（4）測(cè)葉片總節(jié)距尺寸；（5）頂緊末葉，修磨導(dǎo)葉背弧側(cè)并記錄；（6）鑲汽封齒；以上均需滿足相應(yīng)技術(shù)要求。

另一方面是靜葉通流尺寸加工，在完成汽缸靜葉安裝工序后，其內(nèi)孔的最小值約為，相對(duì)來說可供操作的空間有限，因此要想保證尺寸合乎加工需求還應(yīng)當(dāng)著重提高機(jī)床精度，并依托輔助測(cè)量提供雙重保障。在正式開始靜葉通流尺寸加工時(shí)，需要針對(duì)機(jī)床精度進(jìn)行復(fù)查，分別將X、Z軸的定位精度、重復(fù)定位精度、垂直度控制在0.01/1000mm左右，并依據(jù)實(shí)測(cè)值對(duì)徑向尺寸進(jìn)行補(bǔ)償，最大限度提高靜葉圍帶尺寸及氣封齒車削尺寸的精確度，以滿足設(shè)計(jì)要求。

2.3 車削刀具設(shè)計(jì)

此外，還需針對(duì)汽缸不同關(guān)鍵部位加工所應(yīng)用到的刀具進(jìn)行精細(xì)化設(shè)計(jì)，制成立車工序刀具清單，保障加工尺寸、形位公差、粗糙度滿足規(guī)范要求。以T型槽的粗切與精車兩道工序?yàn)槔诖智蠺型槽時(shí)應(yīng)當(dāng)選用編號(hào)為的切刀片，在精車T型槽時(shí)應(yīng)當(dāng)選用編號(hào)為的刀片，以此有效提高加工質(zhì)量與加工效率。

3 結(jié)論

總而言之，當(dāng)前低能耗、可循環(huán)的汽輪機(jī)組的加工生產(chǎn)已成為各大汽輪機(jī)制造企業(yè)所尋求的主要發(fā)展方向，而反動(dòng)式技術(shù)、通流技術(shù)在機(jī)組加工中的應(yīng)用能夠更好的提升機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性與經(jīng)濟(jì)性，真正依托工業(yè)廠礦、城市供暖、垃圾發(fā)電實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的余熱循環(huán)利用，進(jìn)一步為汽輪機(jī)加工生產(chǎn)提供重要的指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]李廣華.基于兩種熱力循環(huán)的內(nèi)燃機(jī)余熱回收系統(tǒng)的研究[D].天津大學(xué)，2015.

[2]邱興渺，熊運(yùn)龍.某反動(dòng)式筒形高壓內(nèi)缸制造工藝研究[J].東方汽輪機(jī)，2018（02）.