300MW火電汽輪機低壓缸體加工工藝探討

羅闖+張家國

【摘要】文章主要對火電汽輪機的主要構造以及低壓缸在火電汽輪機中的作用進行介紹，并詳細分析了300MW火電汽輪機低壓缸體加工工藝，旨在提高我國火電汽輪機的研究水平。

【關鍵詞】300MW火電汽輪機；低壓缸；加工工藝

隨著現代社會經濟的不斷發展，推動了我國人們生活水平的提升，電氣設備在現代社會中扮演了重要的角色，這也促使我國電力事業得到迅速發展。火電汽輪機作為火力發電廠的核心設備，對于配電網絡的穩定性有著重要的影響。對火電汽輪機進行加工，不但能夠有效提升該設備的利用率，同時能夠為提高服務質量創造良好的環境。

1 火電汽輪機的結構以及低壓缸的作用

火電汽輪機主要是利用蒸汽驅動葉片，從而帶動連軸為發電機提供源動力的設備。其主要由電油泵、前軸承箱、高壓隔板套、中高壓內缸、葉片配裝、中高壓隔板、轉子裝配等設備構成的。隨著工業技術的不斷發展，使得汽輪機結構出現較大的變化。大機組多采用高中壓合缸的結構，高中壓轉子主要采用一根轉子的結構，高中低壓轉子則采取整體焊接的結構，軸承較多的部位則采用了可傾瓦結構。目前世界各國都在研發大容量、高參數的汽輪機，例如俄羅斯正在研發的2000MW汽輪機；日本正在研發一種新型材料，若成功研發則能夠實現高中低壓轉子一體化。

低壓缸是汽輪機的重要部件，能夠將蒸汽的熱能轉變為機械能，同時能夠驅動發電機切割磁力線轉變為電能。蒸汽熱能的轉變需要做功才能夠實現，因此需要將蒸汽的壓力降低，因此將由高壓轉變為低壓。低壓缸則是實現這一功能的部件。

2 低壓缸加工工藝分析

300WM火電汽輪機低壓缸主要由內缸與外缸組成，因此加工工藝分析需要從這兩方面進行。

2.1低壓缸加工步驟

低壓內缸加工步驟為：先進行全面檢查，觀察毛坯是否有損壞；觀察水平結合面加工成品以及銷孔加工成品，其他孔進行精銑處理；將水平結合面的把合孔進行鉆鉸處理；然后將內缸上下半把合處理；采用鏜刀處理基礎標準進行減壓；對車內各螺釘孔、汽封槽以及隔板進行處理，然后將內缸上下半拆開進行清理。

2.2加工工藝分析

在低壓缸加工過程中，需要將所有把合孔根據數控坐標進行精銑處理，然后采用相應規格的螺釘。在應用該螺釘前需要進行多次進料實驗，確保該方案的可行性。采取這種加工方法，不但能夠提高PLC機床的應用效果，同時能夠縮減加工工期。

根據相關文獻的經驗，低壓內缸把合后，垂直水分面一定會出現錯位現象，這樣促使機床的定位和糾正存在一定的問題。因此，在汽輪機使用前增加了加工定位以及找準基位的步驟，即當低壓內缸上下把合后，整體粗加工垂直水分面，需要在內控加工中尋找一個糾正帶，從而保證圖紙施工中各種細節的要求，同時也提高了定位和糾正的效率。

低壓外缸與內缸中存在各種定位孔，傳統加工方法是將相應的零部件進行把合后鉆鉸處理，但是由于內外缸的體積較大，很難控制銷孔的加工質量，并且外缸銷孔底部多有螺紋，且螺紋與制孔必須保持同心。因此具有一定的加工難度。因此本次采用數控200鏜加工工藝，采用數控機床來控制各銷孔的加工精度和尺寸大小。通過實驗證實，該方法能夠滿足低壓缸設計的各種要求，各銷孔的差距控制在合理范圍內，實際的應用效果較好，這樣不但能夠縮短制造時間，同時能夠保障低壓缸各銷孔的加工精度與質量，對于類似產品的加工具有一定的參考價值。

低壓缸各水平面對精度的要求較高，粗糙度要求不得低于Ra1.6，平滑度不能低于1.5。低壓內缸由于體積大且結構單一，具有剛性差的特征，要想保障精度的合理性是比較困難。為了避免切削造成的水平端面變形，在加工前將各個銷孔把合前預留下足夠的空間，并且在初步加工之后需要進行精細處理，從而避免切削應力造成的影響。此外，還可以采用拉筋工藝以及各種輔助工藝，或者是采用切削液的技術來控制端面的形變。

低壓內缸中配備了許多溝槽，為了保障汽輪機的各種功能要求，預期采用數控補差的方式進行加工，但是在考慮到加工時間以及加工速率等因素，采用立車進行內缸溝槽加工。由于目前市面中沒有數控立車，為了提高加工精度和效率，筆者與相關單位合作設計了一系列專用模具，用于低壓缸各個溝槽的加工中。通過選擇科學的數控參數以及加工精度，能夠有效實現內缸中各溝槽的加工，符合實際工作中的要求。

除了在加工工藝上保障各水分面的精度外，還可以從模具選擇以及設備參數等方面來提高加工精度。初步加工時可以采用國產模具，提高轉速和深度，有助于提升工作效率；在后續的精加工中可以采用進口模具，并合理選擇切削參數，這樣能夠提高加工效率，同時保證加工精度。

汽輪機低壓缸的加工必須采用輔助支撐設備，保障加工的穩定性和安全性。這主要是由于低壓缸制造時采用的是整體焊接的結構，在實際加工時容易出現震顫現象，無法滿足低壓缸家同時各種位面的公差要求。因此在制造時可以通過增加墊位，雖然一定程度上增加了生產成本，但是能夠確保加工的精度和質量，也不失為一種較好的方法。

3 結束語

文章通過對汽輪機低壓缸加工工藝的探索與分析，有助于提升我國在加工、精密零部件安裝以及工件、模組設計方面的水平，尤其是銷孔和鉆孔等方面的加工技術，對以后的汽輪機創新具有重要的借鑒作用。

參考文獻：

[1]孫吉宏，楊自春，周宗和等.冷態緊急啟動工況下艦用汽輪機汽缸的動態熱力響應[J].汽輪機技術，2014，50（3）：169-172

[2]周蘭欣，王孟，畢仲波等.125 MW汽輪機低壓缸體溫度場計算[J].華北電力大學學報，2015，28（3）：46-49

[3]邢利勝.135MW汽輪機低壓內缸結合面裂紋的修復[J].金屬加工（熱加工），2014，34（24）：34-35

[4]陳根衛，徐百成.大型汽輪機低壓內缸一體化技術應用研究[J].中國高新技術企業，2014，23（24）：59-61

[5]趙瑜.變形量測量在大型汽輪機組總裝過程中的應用[J].機械工程師，2015，32（7）：213-214