整體球閥制造工藝技術

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(哈爾濱電機廠有限責任公司，黑龍江哈爾濱150040)

0 引言

球閥是高水頭電站及抽水蓄能機組必備的成套產品。球閥是雙金屬接觸的密封，因此密封精度要求高。CCS球閥是我公司與某公司合作生產的大型出口產品。該機組特點為：閥體為分瓣結構，活門為整體結構，將活門裝配在兩瓣閥體內，將兩瓣閥體焊接成整體(活門已經裝配在閥體的內腔)。經過退火后將其活門閥體的整體一同加工。同加工活門的外軸孔與閥體的內軸孔(即一個環形腔)。兩側軸孔的同軸度要求精度高，是活門開關轉動的軸系系統。再一同加工活門與閥體的上下游密封面。根據加工重難點的特殊性，在制造工藝上采用了特殊的加工工藝及提制了特殊的工具，保證工件的加工精度。

1 球閥創新技術重點及技術創新點

根據以往的經驗，在制造整體球閥時，提出了幾個創新點

(1)活門與閥體的同軸度保證；(2)加工方案分析；(3) 配備多樣工具；(4)活門與閥體上下游密封面保證；(5)球閥整體裝配試驗。

2 主要工藝技術

解決整體球閥制造的關鍵有兩點：一是鏜床加工閥軸和閥軸孔保證其同軸度；二是立車同車閥體和活門保證其同軸度及垂直度。整體裝配試驗。

2.1 閥體、活門軸孔同軸度保證

以某機組為例，整體球閥產品結構形式特殊，活門采用整體結構，閥體現采用分半結構，將活門裝配在閥體內，將閥體合縫面焊接，退火后，再整體加工閥體閥軸孔和活門閥軸，活門與閥體的上下游密封面。球閥結構如圖1所示。圖中，長度935mm，密封腔寬度為97.5mm，粗加工時單邊留10mm余量，密封腔回轉寬度為77.5mm，空間狹窄，加工難度大。工件總高2435+2435mm=4870mm，毛坯近5m高度，加上下面夾具，可能更高。直徑480mm，表面粗糙度也很難達到。

圖1 球閥結構示意圖

2.2 軸孔加工方案

根據我公司設備參數，加工閥軸和閥軸孔有2種工藝方案：一是球閥采用立車加工；二是在鏜床加工，見表1。

表1 工藝方案

2.2.1 采用鏜床加工閥軸孔

由于上述方案調研，在目前設備情況下，立車加工有一定難度。需要高體承載大的立車(承重在中心位置，承重工件直徑小)大型數控立車加工高度能力可行，但工件相對立車中心回轉轉速較低，因此精度不易保證；因此采用數控鏜床加工，具體加工方法如下。

(1)劃檢測量活門與閥體上下游密封面，閥軸軸孔的加工余量，確定最優的位置，將活門與閥體固定牢固；

(2)將活門與閥體的組合體橫放在鏜床平臺上，閥軸與機床導軌平行，機床按活門兩側閥軸找正，借助輔助測量儀器(FARO或激光跟蹤儀)；

(3)將工件整體調轉90°，將閥軸與機床導軌垂直，用主軸加工活門與閥體軸孔； 由于工件長度較長，空間位置狹窄，因此加工工具的選取是關鍵。

2.3 配備工具

鏜床加工方案的關鍵在于加工刀具，閥軸長度935mm，空間位置狹小，“H”型環形槽寬度為77.5mm，制造精度及加工難度非常大。加工閥軸外表面和閥體軸孔內表面采用多種工具。采用平旋盤和鏜桿粗加工，套式刀架精加工，采用自制的拋光設備提高工件的表面粗糙度(見圖2)，經過此種工藝的安排及特殊工具的加工，完全滿足了圖紙的高精度技術要求。

圖2 套式刀架精鏜和拋光

2.4 上下密封面加工

軸孔控制好質量，裝配產品的軸套，固定好活門與閥體的兩側閥軸。調整活門與閥體的上下游密封面的同軸度。將閥體和活門搭焊牢固。立車加工其中一側配合密封面(活門與密封座的配合面及閥體與移動密封環的配合面)，加工合格后采用專用的定位工具(高度及圓度定位)把合固定牢固，將工件翻身。工件按已經加工的上側找正。找平找圓調好找正合格后，加工活門與閥體的另一側密封面。將保證上下密封面同軸度。將其控制在技術要求范圍之內(一般在0.10mm以內)。

2.5 球閥整體裝配試驗

球閥整體裝配試驗包括整體壓力試驗、上下游移動密封環的密封試驗、活門動作試驗、活塞行程試驗、檢修密封鎖定試驗等。漏水量技術要求為0.26L/min，實際試驗驗收中漏水量幾乎為零。

2.5.1 調整活門閥體密封面的同軸度

如圖3所示，在球閥裝配時，檢測活門與閥體的同軸精度。檢測的基準為活門與密封座的配合表面及閥體的與移動密封環配合的表面。組要檢測高度方向與圓的同軸方向。將檢測記錄記錄填寫在活門閥調整測量記錄表中，復核上下密封面的精度符合技術要求后，再裝配其余部件。

圖3 活門閥體調整同心測量示意圖

2.5.2 裝配其余密封部件

裝配時嚴格檢查兩個金屬配合的密封部件，移動密封環和密封座，在期配合的表面不許有任何的磕碰傷等。檢查全部符合技術要求后才可進行后序的裝配。

2.5.3 裝配水壓工具

上下游側密封部件及其余部件裝配后，裝配水壓工具(上下游悶頭，裝配或焊接結構)。工具螺栓按技術要求把緊。工件的上下游密封配合表面再次清理干凈，如有任何的磕碰傷在密封面，則工件必須拆下進行修復后，再重新裝配進行后續試驗。

2.5.4 整體裝配試驗

球閥需要進行壓力試驗，密封試驗及動作試驗。將整體組合工件放在平臺上，固定牢固。連接水壓泵及上水的街頭等，全部連接后內腔全部充水，注意要進行充分的排氣(在排氣孔)，水溢出后，再將全部接頭封好。主要進行壓力試驗，動作試驗及密封試驗。在進行壓力試驗時由于壓力大，確保活門中的上下移動密封環在退出位置。根據試驗的技術要求進行耐壓試驗，保壓時間一般在30min，密封試驗為分別進行上下移動密封環的試驗。分別進行試驗，確保移動密封環在投入狀態。測量漏水量，滿足技術要求。關于動作試驗為活門的90°轉動試驗，切記，在進行球閥動作試驗時，移動密封環一定在退出狀態，否則容易研傷移動密封環的密封面。

圖4 球閥裝配試驗圖

3 結語

大型整體結構球閥制造技術的研究，開拓了新的的制造方法，在工藝方案的制定，刀具的選取，及各種新工具的使用，裝配試驗為其它同類型機組的加工提供經驗。