抽水蓄能機(jī)組轉(zhuǎn)軸加工工藝研究

仇新明， 宮玉龍

（哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，哈爾濱150040）

1 引言

寶泉水電站為河南省重點水電工程項目，是我國目前建造的最大的抽水蓄能機(jī)組，單機(jī)容量為300MW，法國ALSTOM公司為主承包商，哈電公司為分承包商。

寶泉發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸作為軸系中一段，長3817mm，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子支架聯(lián)接后總長9860mm，高轉(zhuǎn)速機(jī)組的軸系擺度要求相對較高。轉(zhuǎn)軸法蘭平面度要求0.02mm，外圓跳動要求0.02mm，滑轉(zhuǎn)子外徑跳動要求0.02mm，聯(lián)軸擺度要求0.076mm，其加工精度高，超過哈電公司設(shè)計產(chǎn)品。轉(zhuǎn)軸的法蘭孔，按照外方提供的鏜模進(jìn)行加工。

針對其特殊性，決定進(jìn)行轉(zhuǎn)軸加工的工藝研究，通過充分準(zhǔn)備、開拓思路、密切配合，制定合理的工藝方案，選取合適刀具，克服了許多困難，成功解決了寶泉水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸加工及聯(lián)軸擺度問題。

2 研究主要內(nèi)容

2.1 轉(zhuǎn)軸加工

因生產(chǎn)周期問題，寶泉轉(zhuǎn)子支架為整體外購，進(jìn)廠后與轉(zhuǎn)軸聯(lián)軸找擺度，所以轉(zhuǎn)軸在廠內(nèi)的加工必須為保證生產(chǎn)周期創(chuàng)造有利條件。

2.1.1 假止口的應(yīng)用

轉(zhuǎn)軸水端與中間軸聯(lián)接方式為聯(lián)軸銷釘，兩軸法蘭孔分別用同一鏜模加工，鏜模由外方提供。由于鏜模正面按中間軸法蘭面設(shè)計，用其加工轉(zhuǎn)軸水端法蘭孔時，需翻轉(zhuǎn)過來把合在法蘭平面上，而鏜模背面的凹止口無法與轉(zhuǎn)軸凹止口配合固定。在外方堅持用鏜模加工、模具改造周期長的前提條件下，研究制定了在轉(zhuǎn)軸水端增加假止口的工藝方案，解決了鏜模無法使用的難題（如圖1）。

圖1 水端假止口

（1）水端止口留量。為保證轉(zhuǎn)軸加工質(zhì)量，水端止口直徑留余量4mm，完成鏜孔后再按照圖紙尺寸進(jìn)行最終精加工。精確測量轉(zhuǎn)軸止口實際尺寸，按照緊量0.1～0.12mm配加工鋼套止口，均達(dá)到了工藝要求。

（2）冷凍鑲套。鋼套采用Q235鋼板焊接結(jié)構(gòu)，配合段按照轉(zhuǎn)軸止口配車后，采用冷凍工藝進(jìn)行鑲套，按照專用冷凍工藝規(guī)程進(jìn)行，裝配效果良好。

（3）配車假止口。鋼套裝配后，精確測量鏜模凹止口尺寸，根據(jù)裝配間隙配車假止口，經(jīng)檢查及鏜模實際安裝檢驗，假止口完全能夠滿足鏜模的裝配要求。

2.1.2 法蘭孔加工

（1）鏜模找正。根據(jù)外方標(biāo)準(zhǔn)，轉(zhuǎn)軸法蘭平面找正為0.01mm，基準(zhǔn)找正為0.01mm。經(jīng)外方技術(shù)人員現(xiàn)場確認(rèn)后組合鏜模。鏜模通過工具螺栓，按照外方要求裝配方式固定，止口間隙要求四點均勻。外方對找正精度要求高，雖然給工作帶來難度，但這也是保證高質(zhì)量產(chǎn)品的前提。

（2）法蘭孔精鏜。按照鏜模基準(zhǔn)孔的找正要求同樣很高，精確到0.01mm，對法蘭孔18-φ90H8進(jìn)行鏜削。外方要求實作法蘭孔必須達(dá)到圖紙尺寸，法蘭孔應(yīng)具有互換性。技術(shù)人員經(jīng)過刀具驗證，選取適合切削量，精心操作，克服諸多困難，最終達(dá)到外方要求。

2.1.3 轉(zhuǎn)軸加工

除按照鏜模加工法蘭孔的難度大以外，轉(zhuǎn)軸（圖2）的其它部分精度同樣要求很高。轉(zhuǎn)軸兩個法蘭平面度要求均為0.02mm，法蘭外圓跳動要求均為0.02mm，滑轉(zhuǎn)子外圓面跳動要求0.02mm，表面粗糙度為Ra0.8。經(jīng)過與臥車操作者研究，根據(jù)車間現(xiàn)有設(shè)備加工條件，改進(jìn)加工找正方法，最終完成了轉(zhuǎn)軸加工，并獲得外方認(rèn)可。

圖2 寶泉水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸

2.2 轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子支架聯(lián)軸擺度

根據(jù)圖紙要求，轉(zhuǎn)子支架作為軸系的一部分，需要與轉(zhuǎn)軸聯(lián)接檢查擺度。合格后進(jìn)行把合面合縫部位12-φ100H6銷孔加工。

（1）轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子支架的聯(lián)接。確認(rèn)把合面上的高低點后，轉(zhuǎn)軸與轉(zhuǎn)子支架通過12-M120×6工具螺釘組合，把合面依靠止口定位，裝配間隙小。按照圖紙力矩要求擰緊螺釘，經(jīng)外方確認(rèn)合格。

（2）聯(lián)軸擺度。軸系擺度是檢驗機(jī)組制造質(zhì)量、檢驗安裝運行質(zhì)量的重要指標(biāo)。ALSTOM公司及哈電對此都非常重視，外方監(jiān)造人員自始至終跟蹤指導(dǎo)檢驗。發(fā)電機(jī)軸系擺度檢查在大型臥車上進(jìn)行，按照要求裝夾轉(zhuǎn)軸法蘭端，架轉(zhuǎn)子支架小頭端（如圖3），并在緊鄰滑轉(zhuǎn)子處作為另一支撐點。

軸系長近10m，但外方仍要求按照轉(zhuǎn)軸單件加工的精度進(jìn)行找正，基準(zhǔn)部位找正要求高，特別是轉(zhuǎn)軸法蘭外圓及平面、轉(zhuǎn)子支架小頭端、環(huán)鍵卡槽部位三處找正要求達(dá)到0.02mm。通過耐心細(xì)致多次反復(fù)地調(diào)整找正，最終通過了ALSTOM公司對檢測結(jié)果的認(rèn)可。聯(lián)軸擺度檢測結(jié)果記錄見表1。

圖3 臥車上聯(lián)軸找擺度

表1 聯(lián)軸擺度檢測結(jié)果記錄 /mm

（3）徑向銷孔的加工。聯(lián)軸擺度合格，為合縫面銷孔加工創(chuàng)造了前提條件。此12-φ100H6銷孔結(jié)構(gòu)特點是末端平底，距端部深10mm位置有環(huán)槽。雖然表面粗糙度為Ra3.2，但底部平底給加工帶來了難度，且銷孔公差小，使用傳統(tǒng)的鉸刀無法保證圖紙要求。經(jīng)過與操作者研究，確定用鏜桿配直角刀片鏜削加工銷孔的方案，制定粗鏜、半精鏜、精鏜工步，同時嚴(yán)格控制切削量，按照尺寸下差加工。如果尺寸未達(dá)到公差要求，則進(jìn)行手工拋修到公差內(nèi)。在外方監(jiān)造人員見證下，徑向銷孔一次加工合格。

3 結(jié)論

寶泉發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸加工過程中，同一鏜模用于加工相把合的應(yīng)用假止口，不僅圓滿解決了關(guān)鍵技術(shù)問題，也為今后鏜模加工法蘭孔提供了新的思路。寶泉項目是哈電公司目前制造的單機(jī)容量最大的抽水蓄能水輪發(fā)電機(jī)組，從設(shè)計、制造、安裝等方面來說，對哈電公司都是新的挑戰(zhàn)。轉(zhuǎn)軸的加工及聯(lián)軸擺度工藝研究也是哈電發(fā)電機(jī)制造工藝新的課題，無論是轉(zhuǎn)軸的結(jié)構(gòu)、尺寸長度、加工精度，還是聯(lián)軸方式、找擺度方法，在抽水蓄能結(jié)構(gòu)機(jī)組上都是首次。這一課題的成功完成，填補(bǔ)了國內(nèi)抽水蓄能發(fā)電機(jī)制造工藝的空白，為哈電公司蒲石河項目機(jī)組的制造打下了堅實的基礎(chǔ)，并且豐富完善大型抽水蓄能機(jī)組的制造工藝技術(shù)。