1000MW汽輪發(fā)電機機座加工過程

摘 要：引進外國技術(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)電機機座。

關(guān)鍵詞：1000MW汽輪發(fā)電機；機座加工

1 前言

泰州1000MW汽輪發(fā)電機是目前我公司目前生產(chǎn)單機容量最大的機組，引進日本東芝公司技術(shù)，定子機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，我與非標設(shè)計一起研究非標設(shè)備提制和設(shè)備參數(shù)的選擇。依據(jù)百萬機座加工的要點、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座加工、三段組焊、組焊后加工，并順利完成機座水壓試驗。機座水壓試驗的完成，標志著我廠已具備百萬機座制造的能力和水平。為進一步開拓火電市場，提高市場競爭力起積極推動作用。

2 機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，三段被加工后的機座組裝并焊接成整體。步驟3）鏜床以內(nèi)孔為基準加工側(cè)面等配合面及鉆孔攻螺紋；完成機座的全部加工。

3 加工設(shè)備的選擇

百萬機座由于受設(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，同時要求機床分度要準確，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，無法滿足機座底部環(huán)板的加工，調(diào)整機座加工工藝方案，重新提制加長刀架和銑頭（見圖1）。

圖1

4 非標銑頭和刀具的選擇

機座加工彈簧板定位槽時開始銑頭采用功率為3KW電機，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，進給5-6mm，加工一刀約需10分鐘，效率較低。僅加工一段機座銑序大約需要25天左右，嚴重影響生產(chǎn)周期。與非標設(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座中心線的同軸度，在每段機座互相對接處（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，并使三段機座幾何中心線重合；將三段機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。并嚴格控制配合止口長度，以此保證裝配焊接后機座整體長度。連接塊的分布見圖2。

6 三段機座裝配和焊接

東芝公司采用機械手外疊定子鐵心，因此其設(shè)計的1000MW汽輪發(fā)電機的定子鐵心裝配部分對于機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)控機床上進行機座加工和定位筋加工，來保證尺寸精度。其中1000MW汽輪發(fā)電機的定位筋和機座裝配結(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。如此嚴格的公差要求，對定位筋和機座組裝提出了高要求。我們在三段機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。兩段機座組合找水平，試安裝導(dǎo)向鍵（4根）。

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

6.3 冷作焊接機座，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 。在三段機座對接時，在定位槽內(nèi)安裝臨時定位鍵，以此限制三段機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 機座鏜序加工

（1）用經(jīng)緯儀等按機座內(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)整機座兩端水平小于0.20mm，按端面水平線調(diào)整機座左右水平小于0.2mm，按底腳線調(diào)整機座軸線與鏜床導(dǎo)軌垂直，然后用千分表測量端面跳動。固定機座，并復(fù)查變化。（3）按編程加工機座汽端端面各孔，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)整機座兩端水平小于0.30mm，按機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）機座立起，按機座底腳找正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 機座水壓試驗

（1）機座先進行氣密試驗（水壓試驗前）。機座水壓試驗前先進行氣密試驗，粗檢漏，并對漏點進行處理。（2）機座水壓試驗。用工業(yè)用水充滿整個機座，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)電機機座的制造。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)，可增強我公司對超大型汽輪發(fā)電機機組的制造能力，從而進一步加大在國際市場上的知名度，為今后大型機組制造奠定了基礎(chǔ)。