大型水輪機座環現場加工工藝

摘 要：隨著科技水平的逐步提升，我國大型水輪發電機組的開發與制造技術也有所提高。作為水輪機重要部件之一，水輪機座環在加工與安裝的過程中，其質量的好壞將對整個大型水輪機制造及安裝質量產生重要影響。目前，工地現場加工座環的方式較為普遍。這種方式不僅能夠為大型水輪機座環提供高質量的安裝尺寸和表面質量，并且能夠有效消除水輪機座環澆筑和安裝焊接變形，從而為大型水輪機的正常運行提供保障。文章簡要敘述了大型水輪機座環現場加工的相關經驗，以供參考。

關鍵詞：水輪機座環；現場加工；加工方法

引言

近年來，座環現場加工作為大型水輪機所特有的工序，其加工工藝隨著科學技術的進步也在逐漸的推陳出新。大型水輪機座環的現場加工方式，其實質是制造企業在工地現場進行一系列的相關加工工作。目前，我國現有的一些大型混流式水輪機座環，主要是由六瓣組成的焊接結構形式。通常情況下，這種結構的水輪機座環在外型尺寸以及重量等方面都比較大。因此，現場安裝是一種比較合理的方式，有助于提高大型水輪機座環的安裝效率與安裝質量。

1 大型水輪機座環現場加工概述

1.1 現場加工所需的設備

首先，在加工大型水輪機座環上下環板內環面時，所需的設備包括：切割中心柱、半自動火焰切割機、角磨機。其次，在大型水輪機座環下法蘭面锪平面及鉆孔的過程中，所需的設備包括搖臂鉆床和液壓磁座鉆。與此同時，大型水輪機座環上法蘭面锪平面及鉆床時，還需要采用液壓磁力鉆。

1.2 現場加工的主要內容

在工地現場加工大型水輪機座環主要涉及到以下幾個方面的內容。第一，對水輪機座環的上、下環板內環面進行加工。第二，對水輪機座環下法蘭與底環聯接面的平面進行加工。第三，對水輪機座環下法蘭底環立面進行相應的加工與調整。這一環節主要涉及到調節孔鉆孔、沉孔锪平面等內容。第四，對水輪機座環上法蘭與頂蓋連接的平面和立面進行相應的加工。在此期間，主要的加工內容包括：（1）螺栓孔鉆孔、攻絲；（2）沉孔锪平面；（3）定位錐銷孔鉆孔、鉸孔。第五，大型水輪機座環的現場加工還包括對座環下法蘭與底環連接的加工。這一環節涉及到的主要加工內容與第四點較為相似。

1.3 現場加工的基本要求

大型水輪機在安裝的過程中，是以座環的中心和高程為基準的。因此，要想提高大型水輪機的安裝質量，使其正常的投入使用，應當保證現場加工座環的精度符合標準要求。座環現場加工所涉及到的控制指標主要包括以下幾個方面：座環上下環板半徑尺寸、上下法蘭面距離尺寸、下法蘭面與基礎法蘭面距離尺寸，底環頂蓋調整墊頂面徑向水平度允許偏差，周向水平度允許偏差，上下止漏環同軸度允許偏差，導葉端面間隙允許偏差等。

1.4 現場施工的主要流程

大型水輪機座環現場加工工藝所涉及到的流程主要包括以下幾個環節。（1）高程測定。（2）切割中心柱的安裝與調試。（3）上下環板加工余量的確定。（4）座環上、下環板內環面的切割與打磨。（5）底環調整孔及沉孔的加工、調整墊配制。（6）底環預裝、連接螺孔號孔。（7）底環連接螺孔加工。（8）底環精調、定位銷孔加工。（9）導葉及頂端蓋的吊裝調整、螺栓孔號孔。（10）上法蘭面螺栓孔鉆孔、攻絲。（11）配置頂蓋調整墊。（12）頂蓋定位銷釘孔加工。

2 大型水輪機座環現場加工的方法

通過上文的介紹可知，大型水輪機座環的現場加工主要包括對基礎環法蘭面的平面加工和座環上的環板與頂蓋連接法蘭面的平面及內圓等內容。在傳統的大型水輪機座環現場加工過程中，主要運用人工打磨的方法，存在著耗時過長、勞動強度大等方面的缺陷，在一定程度上降低了大型水輪機的整體安裝質量。當前，隨著科技水平的不斷提升，根據水輪機導水機構結構形式的不同，可以將座環現場加工方法分為以下兩種：（1）整體銑削加工；（2）局部惚平加工。其中，整體銑削這一方法在我國大型水輪機座環現場加工中的應用比較多，而局部惚平加工方法應用的比較少。與傳統的座環現場方法相比，這兩種現場加工方法更加省時增效，易于保證大型水輪機座環的安裝精度，進而保證現場加工的整體質量。

2.1 整體銑削加工方法

在大型水輪機座環的現場加工過程中，如果采用現場整體銑削加工的方法，其加工的工程量通常比較大，并且工期比較長。因此，為了保障大型水輪機座環的正常安裝與使用，一般采用三班倒工作制度。整體銑削加工方法的具體應用，主要包括以下四個方面的內容。

首先，需要進行機組安裝中心的確定。在機坑中央掛線用電測法進行測量，測量的過程中需要記錄基礎環部的尾水管上口和線的同心度。只有懸線調整到基礎環部的尾水管上口最佳位置時，才能最終確定機組安裝的中心位置，即懸線的中心位置。

其次，確定機組安裝高程。固定導葉中心線的高程由精密水準儀測量。在測量之后，計算出所記錄數據的平均值，以此確定機組安裝高程的基準。另外，還需要運用懸線電測法進行測量，確定上、下環板內環面的加工余量。

再次，確定平面與圓的加工余量。需要根據已測量的相關數據計算出座環上、下環板環帶加工余量以及基礎環法蘭環帶加工余量。

最后，進行加工設備的安裝與調試。立式專用銑床對座環現場整體銑削按照自上而下的加工順序進行加工。其中，粗加工進刀量是0.2mm-0.6mm，精加工進刀量要求不超過0.2mm。

2.2 局部惚平加工方法

在大型水輪機座環的現場加工過程中，應用局部惚平加工的方法比較簡便，在提高機組安裝精度的同時，有助于提高工作效率。采用這種方法，需要注意以下幾個方面的問題。首先，確定座環墊片的加工厚度。在測量加工厚度之前，需要對機坑進行清掃工作，這樣能夠有效避免測量誤差的出現，提高測量結果的準確性。其次，清掃完畢后在座環下法蘭面布置臨時墊塊。最后，運用小型液壓驅動機床或大型搖臂鉆床進行局部惚平加工。

3 大型水輪機座環現場加工的優勢

在現場加工大型水輪機座環的過程中，盡管會面臨一些問題，但是與傳統的加工方法相比具有很大的優勢。采用現場加工的方法不僅能夠提高機組安裝的精度，還可以在很大程度上避免安全故障的發生，減少經濟損失，為大型水輪機的正常運行提供保障。首先，由于大型水輪機座環的重量和體積通常比價大，采用現場加工的方式，有助于減輕運輸過程中的負擔。其次，基礎環和座環焊接后運送到工地的過程中，如果途中受到顛簸、碰撞等影響，工件容易產生變形，水輪機座環的可靠性將會受到一定的影響。而采用現場加工的方式，可以有效避免這些問題的出現。最后，大型水輪機座環采用現場加工的方式，能夠節省勞動力，降低生產成本，并且能夠提高勞動的安全性。

4 結束語

大型水輪機座環的外形尺寸和質量都比較大，在運輸的過程中會面臨一定的困難，與此同時，相關的安裝技術較為復雜，因此，我國現階段許多大型水利工程對水輪機座環加工都采用現場加工的形式。文章對大型水輪機座環現場加工工藝進行了簡要的敘述，總結了整體銑削加工和局部惚平加工這兩種現場加工方法在實際應用過程中需要注意的問題，希望能夠為相關人員提供一定的參考與借鑒。

參考文獻

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