1000MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座加工過程

摘 要：引進(jìn)外國技術(shù)，利用我廠現(xiàn)有設(shè)備狀況，克服困難，成功生產(chǎn)出1000MW汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)座。

關(guān)鍵詞：1000MW汽輪發(fā)電機(jī)；機(jī)座加工

1 前言

泰州1000MW汽輪發(fā)電機(jī)是目前我公司目前生產(chǎn)單機(jī)容量最大的機(jī)組，引進(jìn)日本東芝公司技術(shù)，定子機(jī)座加工由于兩公司加工設(shè)備不同，所以加工工藝方法也不一樣，現(xiàn)有設(shè)備無法滿足機(jī)座加工的需要。依據(jù)我廠現(xiàn)有設(shè)備情況、設(shè)備精度和參數(shù)制定加工工藝方案，我與非標(biāo)設(shè)計一起研究非標(biāo)設(shè)備提制和設(shè)備參數(shù)的選擇。依據(jù)百萬機(jī)座加工的要點、難點逐項分解。在大家的共同努力下順利完成泰州百萬三段機(jī)座加工、三段組焊、組焊后加工，并順利完成機(jī)座水壓試驗。機(jī)座水壓試驗的完成，標(biāo)志著我廠已具備百萬機(jī)座制造的能力和水平。為進(jìn)一步開拓火電市場，提高市場競爭力起積極推動作用。

2 機(jī)座加工工藝方案的確定

針對現(xiàn)有設(shè)備加工能力瓶頸（行程不足），重點解決內(nèi)孔和定位槽的加工，經(jīng)論證提出兩種加工方案；方案一，用車鏜床分兩次在兩端鏜加工內(nèi)孔和加裝動力銑頭銑槽；方案二，將機(jī)座軸向分三段數(shù)控立車加工，加裝動力銑頭銑槽，之后焊接成整體；經(jīng)分析、比較和評審，兩方案都需要加裝動力銑頭，考慮動力銑頭重量的影響，選擇立式加工更合理，精度易于保證；最終選定方案二。步驟1）將機(jī)座軸向分成三段焊接（汽端段、中間端、勵端段），分三次立車加工，用數(shù)控立車加工內(nèi)孔和在立車垂直刀架上裝卡動力銑頭，利用立車卡盤數(shù)控分度銑加工定位槽。步驟2）完成內(nèi)部加工后，三段被加工后的機(jī)座組裝并焊接成整體。步驟3）鏜床以內(nèi)孔為基準(zhǔn)加工側(cè)面等配合面及鉆孔攻螺紋；完成機(jī)座的全部加工。

3 加工設(shè)備的選擇

百萬機(jī)座由于受設(shè)備限制而設(shè)計成三段，最長一段為4410mm，故要選擇立車橫梁高度在4.5米以上的立車，同時要求機(jī)床分度要準(zhǔn)確，一周累計誤差要在0.20mm以內(nèi)。因此選擇在水電數(shù)控16米進(jìn)行加工，經(jīng)考慮綜合制造成本和水電一些大型工件必須在數(shù)控16米立車加工，因此將百萬機(jī)座加工臨時調(diào)整到數(shù)控8.5米立車，由于該設(shè)備刀桿伸出長度僅為2.5米，無法滿足機(jī)座底部環(huán)板的加工，調(diào)整機(jī)座加工工藝方案，重新提制加長刀架和銑頭（見圖1）。

圖1

4 非標(biāo)銑頭和刀具的選擇

機(jī)座加工彈簧板定位槽時開始銑頭采用功率為3KW電機(jī)，轉(zhuǎn)速也較低，使用高速鋼銑刀。粗銑彈簧板定位槽時，轉(zhuǎn)速約100轉(zhuǎn)/分鐘，進(jìn)給5-6mm，加工一刀約需10分鐘，效率較低。僅加工一段機(jī)座銑序大約需要25天左右，嚴(yán)重影響生產(chǎn)周期。與非標(biāo)設(shè)計聯(lián)系，決定采用大功率銑頭（10KW），轉(zhuǎn)速提高到800轉(zhuǎn)/分，采用硬質(zhì)合金銑刀，加工一刀僅需2分鐘，效率提高近5倍。

5 加工精度的保證

5.1 三段車削加工及定位槽銑削加工尺寸、形狀、位置精度由機(jī)床精度保證（數(shù)控），定位槽寬、槽底至中心距離、槽位置精度允差0.1mm。

5.2 為保證三段對接焊后機(jī)座中心線的同軸度，在每段機(jī)座互相對接處（焊接處）設(shè)計6塊連接塊，并加工成止口，對接后限制軸向、徑向自由度，并使三段機(jī)座幾何中心線重合；將三段機(jī)座連接塊止口配合公差設(shè)計成過盈配合，過盈量為0～0.2mm，止口直徑3220mm，配合長度43mm。并嚴(yán)格控制配合止口長度，以此保證裝配焊接后機(jī)座整體長度。連接塊的分布見圖2。

6 三段機(jī)座裝配和焊接

東芝公司采用機(jī)械手外疊定子鐵心，因此其設(shè)計的1000MW汽輪發(fā)電機(jī)的定子鐵心裝配部分對于機(jī)座尺寸精度要求和定位筋尺寸精度要求都極高。該公司在精密的數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行機(jī)座加工和定位筋加工，來保證尺寸精度。其中1000MW汽輪發(fā)電機(jī)的定位筋和機(jī)座裝配結(jié)構(gòu)特點為：（1） 采用定位筋和彈簧板組合成一體的組合式定位筋，將其安裝到機(jī)座上已經(jīng)加工好的定位筋安裝槽內(nèi)，然后裝把上固定螺釘。（2）該產(chǎn)品有21根定位筋，其定位筋安裝后的半徑公差尺寸為 0/-0.30mm， 弦距公差要求比我廠其他汽輪發(fā)電機(jī)的要求高，裝配時將其分成3部分，每個部分包括7根定位筋，7根定位筋的弦距公差和為±0.381mm，平均計算相鄰2根定位筋的弦距公差僅為±0.0544 mm。如此嚴(yán)格的公差要求，對定位筋和機(jī)座組裝提出了高要求。我們在三段機(jī)座組焊時采取如下措施來保證裝焊精度。

6.1 分別找三段機(jī)座中心水平，并測量出每環(huán)、每塊定位筋背面中心線的半徑尺寸，測量半徑數(shù)據(jù)和定位筋背面凸臺與彈簧板把合面的深度尺寸。兩段機(jī)座組合找水平，試安裝導(dǎo)向鍵（4根）。

6.2 勵端機(jī)座就位，找水平，組合中段找水平，并拉粗鋼絲，調(diào)整兩段機(jī)座，找正后安裝導(dǎo)向鍵（10根）。組裝第三段機(jī)座，整體調(diào)整三段機(jī)座的水平，并換粗鋼絲，找正、調(diào)整每段機(jī)座的對稱度使其達(dá)到最佳狀態(tài)。

6.3 冷作焊接機(jī)座，即每一段都需要不斷的測量，邊焊邊測量，焊滿中段后把導(dǎo)向鍵全部把到中段和第三段連接 。在三段機(jī)座對接時，在定位槽內(nèi)安裝臨時定位鍵，以此限制三段機(jī)座圓周方向的自由度。臨時定位鍵寬度按照定位筋彈簧板的寬度設(shè)計；三段機(jī)座焊接后形成的定位槽可以滿足定位筋彈簧板與臨時定位鍵的互換。臨時定位鍵布置見圖3。

圖3

7 機(jī)座鏜序加工

（1）用經(jīng)緯儀等按機(jī)座內(nèi)汽、勵兩端最底部至中心1554平面劃水平中心線和垂直中心線。（2）將汽端端板端面朝向鏜桿，用經(jīng)緯儀調(diào)整機(jī)座兩端水平小于0.20mm，按端面水平線調(diào)整機(jī)座左右水平小于0.2mm，按底腳線調(diào)整機(jī)座軸線與鏜床導(dǎo)軌垂直，然后用千分表測量端面跳動。固定機(jī)座，并復(fù)查變化。（3）按編程加工機(jī)座汽端端面各孔，加工內(nèi)端蓋把合孔。（注意中心需下沉1.5mm）（4）調(diào)頭加工勵端把合孔仍按上述方法找正加工。（5）加工兩側(cè)底腳時用經(jīng)緯儀調(diào)整機(jī)座兩端水平小于0.30mm，按機(jī)座端板水平中心線找水平，加工一側(cè)底腳，調(diào)頭找正，在底腳附近拉鋼絲，測量尺寸小于0.10mm，加工另一側(cè)底腳。（6）機(jī)座立起，按機(jī)座底腳找正0.10mm以內(nèi)，加工出線盒面和絲孔，按劃線先加工8-φ40孔，調(diào)頭加工另7-φ40孔。（7）機(jī)座水平放置，鏜桿朝向底腳，按底腳找正，水平前后小于0.20mm，左右0.10mm，換立銑頭加工冷卻器平面和絲孔，同時需兼顧冷卻器把合框板和導(dǎo)軌。

8 機(jī)座水壓試驗

（1）機(jī)座先進(jìn)行氣密試驗（水壓試驗前）。機(jī)座水壓試驗前先進(jìn)行氣密試驗，粗檢漏，并對漏點進(jìn)行處理。（2）機(jī)座水壓試驗。用工業(yè)用水充滿整個機(jī)座，所有焊縫不得泄漏，各結(jié)合面漏水量不得大于500cc/min。（3）變形量的測定。用百分表測量機(jī)座變形量，并隨著壓力的提高，測量表的變化值并記錄。在最高壓力時，最大變形量應(yīng)小于4mm。

9 結(jié)論

通過與日本東芝公司的合作和我們的艱苦努力，我們最終完成了百萬發(fā)電機(jī)機(jī)座的制造。在設(shè)備加工能力不足的情況下，我們探索一套新的加工方法，滿足了生產(chǎn)要求。為哈電的百萬生產(chǎn)開辟了先河，奠定了良好的基礎(chǔ)，積累了一些經(jīng)驗。通過與東芝公司的近一步合作生產(chǎn)，可增強(qiáng)我公司對超大型汽輪發(fā)電機(jī)機(jī)組的制造能力，從而進(jìn)一步加大在國際市場上的知名度，為今后大型機(jī)組制造奠定了基礎(chǔ)。