水電站筒閥工地加工及預(yù)裝

鐘程斌

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

溪洛渡水電站是金沙江水電基地下游四個(gè)巨型水電站中最大的一個(gè)，是中國(guó)第二、世界第三大電站。溪洛渡水輪機(jī)為圓筒閥結(jié)構(gòu)，筒閥重78t，內(nèi)徑9 510mm，外徑9 910mm，高度1 615mm。筒閥制造過(guò)程中最主要的難點(diǎn)為如何控制工件在加工過(guò)程中的變形問(wèn)題，如果加工過(guò)程中的切削參數(shù)選擇不當(dāng)或不能很好地控制變形，將無(wú)法滿足加工質(zhì)量要求；另外筒閥如何在工地進(jìn)行預(yù)裝，也是保證機(jī)組正常安裝的關(guān)鍵。

1 筒閥工地加工

1．1 筒閥加工設(shè)備的主要參數(shù)

簡(jiǎn)閥加工設(shè)備的主要參數(shù)見(jiàn)表1。

加工設(shè)備見(jiàn)圖1，該照片為加工筒閥外圓時(shí)的情形。

表1 筒閥加工設(shè)備的主要參數(shù)

圖1 筒閥加工外圓

1．2 筒閥劃線

筒閥劃線工序如下：

（1）用可調(diào)墊鐵將筒閥調(diào)平。

（2）粗找圓，用皮尺拉筒閥內(nèi)圓到中心柱的距離，如偏差較大，將筒閥吊起，重新擺放，如圓度小于3mm，卸吊具。

（3）精找圓，調(diào)節(jié)支架上的調(diào)整螺栓，測(cè)量筒閥內(nèi)圓到工件中心的距離，反復(fù)調(diào)節(jié)調(diào)整螺栓，直到工件圓度滿足要求，并復(fù)測(cè)工件水平，在工件上表面劃圓線。

（4）余量測(cè)量，根據(jù)工件上表面的圓線，倒尺測(cè)量工件外圓的余量。在工件內(nèi)、外表面吸附鉛錘，測(cè)量工件表面到鉛錘的距離，豎直方向至少測(cè)量3點(diǎn)。圓周方向測(cè)量16點(diǎn)，在合縫面可以增加測(cè)量數(shù)據(jù)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，合縫面外圓加工量最小，加工余量為單邊3mm，可以保證加工。

1．3 筒閥加工找正

筒閥加工找正方法如下：

（1）普通機(jī)床的找正方法，一般是通過(guò)調(diào)整工件來(lái)找正。

（2）筒閥加工專機(jī)的找正方法，通過(guò)測(cè)量立柱進(jìn)行找正（該立柱還可以用來(lái)測(cè)量筒閥的尺寸）。加工前裝配測(cè)量立柱，立柱調(diào)正，將百分表吸附在吊鉤上，工作臺(tái)旋轉(zhuǎn)時(shí)測(cè)量立柱外圓，圓周誤差小于0．05mm，立柱調(diào)平后應(yīng)不大于0．05mm。

（3）在粗找圓和精找圓后，上小刀架，上中心柱，找正。為防止工件的位置發(fā)生變化，在粗加工、半精加工及精加工前，都需重新測(cè)量中心柱的數(shù)值。

1．4 筒閥車削加工

溪洛渡筒閥最大直徑為9 910mm，為普通鋼和不銹鋼板拼焊結(jié)構(gòu)，連接處為不銹鋼塞焊，硬度較高。雖然加工該工件的機(jī)床轉(zhuǎn)速可達(dá)到6r／min，但由于筒閥工件直徑較大，相應(yīng)的線速度較高，且所加工工件的材質(zhì)不同硬度不同，加工中設(shè)備轉(zhuǎn)速的選用并不能用到最高轉(zhuǎn)速6r／min，按公式得粗車加工筒閥的轉(zhuǎn)速約為1．9r／min。在實(shí)際加工中在加工至方槽位置不能連續(xù)切削時(shí)，轉(zhuǎn)速還要降低，避免刀具損壞及刀具撞擊工件時(shí)振動(dòng)過(guò)大造成機(jī)床的損壞；按公式計(jì)算精車普通鋼的機(jī)床轉(zhuǎn)速約為2．5r／min；按公式計(jì)算粗車不銹鋼的轉(zhuǎn)速為1．3r／min，在粗車至焊縫時(shí)由于硬度還要高于不銹鋼板，轉(zhuǎn)速還要有所下降；按公式計(jì)算精車不銹鋼的轉(zhuǎn)速約為1．9r／min。根據(jù)加工和刀片的實(shí)際情況選擇的切削參數(shù)為：粗車時(shí)轉(zhuǎn)速 為 1．5～2．0r／min，精 車 時(shí) 轉(zhuǎn) 速 為 3～4r／min。在加工過(guò)程中還要根據(jù)加工的實(shí)際位置和具體的加工情況調(diào)整切削參數(shù)以控制切削變形。另外在粗加工后要進(jìn)行釋放應(yīng)力，以減少切削變形對(duì)工件的影響。

2 筒閥與頂蓋工地預(yù)裝

2．1 筒閥閥體的安裝

筒閥閥體分為兩瓣，廠內(nèi)組焊好后運(yùn)至廠房進(jìn)行安裝，為防止變形，筒閥裝有內(nèi)支撐。運(yùn)抵工地后需要進(jìn)行重點(diǎn)尺寸檢查。

清掃安裝間空閑工位，按照筒閥閥體加工圖布置4個(gè)高度合適的閥體組裝支墩，并在其上安置楔子板（1：50），調(diào)整支墩和斜楔子板，使楔子板上平面水平＜1．0×10－3。

筒閥到貨后，安裝專用吊具，將其吊放至支墩上，注意內(nèi)支撐不能作為筒閥起吊的吊點(diǎn)。

按圖2布置架設(shè)水準(zhǔn)儀，首先調(diào)整下端面的水平，使用千斤頂和楔子板進(jìn)行微調(diào)，其水平應(yīng)≤3．0×10－4；合格后測(cè)量上端面的水平，同樣應(yīng)≤3．0×10－4。

圖2 筒閥水平測(cè)量示意圖

測(cè)量筒閥外圓的圓度，由于外側(cè)測(cè)量難度較大，因此選取測(cè)量?jī)?nèi)圓圓度，再加上測(cè)點(diǎn)處的筒閥厚度（厚度設(shè)計(jì)為200mm），厚度使用游標(biāo)卡尺測(cè)量。

測(cè)量閥體外表面抗磨板安裝面的垂直度，應(yīng)滿足5．0×10－5的要求，否則進(jìn)行打磨處理［1］。

2．2 頂蓋與筒閥套裝

在頂蓋工位直徑9 690mm分布圓上均布4個(gè)鋼支墩（見(jiàn)圖3），吊起頂蓋，將圓筒閥閥體吊上支墩，再將頂蓋放置于頂蓋支墩上。

圖3 頂蓋安裝支墩布置示意圖（單位：mm）

調(diào)整頂蓋下抗磨板面水平≤5．0×10－5，趨勢(shì)應(yīng)與座環(huán)上法蘭加工后的高低點(diǎn)分布一致，確保頂蓋安裝后水平滿足要求。合格后點(diǎn)焊調(diào)整用楔子板。

通過(guò)頂蓋上的筒閥接力器與閥體連接螺孔大致調(diào)整閥體的中心方位，可通過(guò)吊線錘的方式進(jìn)行調(diào)整，以確保閥體與接力器的順利連接。

調(diào)整筒閥閥體下端面的水平至3．0×10－4以內(nèi)。

2．3 筒閥接力器的安裝

筒閥接力器在現(xiàn)場(chǎng)需要進(jìn)行動(dòng)作、行程、壓力、串油、滲漏等試驗(yàn)。簡(jiǎn)要步驟如下：

（1）筒閥接力器運(yùn)抵廠房后，將其倒放，安裝臨時(shí)油泵和管路，做接力器動(dòng)作試驗(yàn)，接力器應(yīng)來(lái)回動(dòng)作數(shù)次，在此過(guò)程中，接力器活塞應(yīng)運(yùn)動(dòng)靈活，無(wú)發(fā)卡現(xiàn)象，記錄接力器的初始動(dòng)作壓力，檢查接力器的行程。

（2）對(duì)接力器充油，做接力器串油試驗(yàn)，以檢查活塞與活塞桿密封的完整性以及活塞與接力器缸間密封的性能。接力器的串油試驗(yàn)應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

（3）做接力器的開(kāi)腔和關(guān)腔耐壓試驗(yàn)。試驗(yàn)壓力為9．5MPa，時(shí)間30min，再減壓至6．3MPa，保壓30min，接力器與活塞之間的漏油量小于0．04L／min。

將筒閥處于全開(kāi)位置，裝入接力器下腔油口位置的螺塞，并旋緊，防止活塞桿滑落，開(kāi)始進(jìn)行筒閥接力器與頂蓋、閥體的安裝工作。

緩緩落下閥桿，在即將進(jìn)入連接孔時(shí)注意調(diào)整筒閥接力器的安裝位置，所有與頂蓋把合螺栓能順利裝入為準(zhǔn)，穿入把合螺栓，稍微擰緊。

測(cè)量閥桿的垂直度應(yīng)滿足要求1．0×10－4。6個(gè)接力器的垂直度測(cè)量完畢后，安裝接力器的臨時(shí)油管和臨時(shí)油泵，拆除接力器下腔油口位置的螺塞，將接力器慢慢打到關(guān)位置，使接力器桿伸入閥體的安裝孔，注意觀察閥體位置，防止閥桿卡住。

開(kāi)始從下往上安裝6個(gè)超級(jí)螺母MTM90X6／W到螺柱上，用手帶緊超級(jí)螺母，僅使其起到固定、提起閥體的作用。

檢查完畢合格后，使用臨時(shí)油泵將筒閥開(kāi)至全開(kāi)位置，裝入接力器下腔油口位置的螺塞，并旋緊，防止活塞桿滑落。確保6個(gè)接力器必須同步向上移動(dòng)，以防止筒閥被卡住和損壞接力器桿。其行程偏差不得大于5mm。

檢查合格后，準(zhǔn)備與頂蓋一起吊入機(jī)坑，參與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝。

2．4 圓筒閥接力器垂直度的測(cè)量和調(diào)整

筒閥接力器活塞桿垂直度的調(diào)整是筒閥在工地預(yù)裝的難點(diǎn)和重點(diǎn)［2］。

2．4．1 測(cè)量垂直度的方法

為防止活塞桿向一側(cè)偏而測(cè)量值無(wú)法保證的情況，因此選擇相隔90°的兩個(gè)方向吊鋼琴線，測(cè)量段的長(zhǎng)度為500mm，測(cè)量活塞桿到鋼琴線的距離，通過(guò)計(jì)算得出整個(gè)活塞桿的垂直度，實(shí)測(cè)結(jié)果，垂直度均超差。

2．4．2 垂直度超差分析

與筒閥接力器垂直度有關(guān)的因素很多：接力器缸、活塞、活塞桿、下缸蓋、調(diào)整板、頂蓋法蘭面。從設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)方面考慮，頂蓋法蘭面與抗磨板平面平行度為1．0×10－4，下缸蓋內(nèi)孔與下平面垂直度為5．0×10－5，調(diào)整板上下平面平行度為3．0×10－5，即使各件加工均符合要求，誤差累計(jì)后反映到活塞桿的垂直度上，也可能超出標(biāo)準(zhǔn)1．0×10－4。活塞與軸套處的密封壓緊量如不均勻，也會(huì)對(duì)垂直度產(chǎn)生一定影響。從安裝精度方面考慮，接力器安裝表面的水平度也會(huì)對(duì)活塞桿的垂直度造成較大影響。

2．4．3 處理方法

研磨頂蓋法蘭面（福依特采用此種方法，其結(jié)構(gòu)沒(méi)有調(diào)整法蘭）或調(diào)整板，具體的方法為：在調(diào)整板下面，至少三個(gè)方向加墊，調(diào)整活塞桿垂直度合格，根據(jù)墊的厚度和位置，劃分若干研磨區(qū)域，并確定研磨量。首先將加墊的區(qū)域按計(jì)算值打磨，然后以加墊的區(qū)域?yàn)榛鶞?zhǔn)，再逐漸打磨其他區(qū)域。為保證整個(gè)調(diào)整板的水平度，最后需要用另一調(diào)整板（其平面度應(yīng)合格），涂以丹粉后，對(duì)研，去除高點(diǎn)。

3 結(jié)語(yǔ)

溪洛渡水電站共有4臺(tái)筒閥，其中首臺(tái)已經(jīng)完成了預(yù)裝工作。從目前的情況來(lái)看，筒閥的制造質(zhì)量完全可以滿足溪洛渡電站安裝的質(zhì)量要求，為大型水電站筒閥的制造積累了經(jīng)驗(yàn)。

［1］胡秀成，鄭蕤．大型水電站機(jī)組圓筒閥安裝工藝研究［J］．云南水利發(fā)電，2012，28（3）：34－37．

［2］廖勁凱．大型水電站筒閥的預(yù)裝及工藝控制［J］．云南水利發(fā)電，2010，26（6）：113－116．