周　峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱　150040)

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溧陽抽水蓄能電站頂軸加工及裝配工藝

周峰

(哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司，黑龍江哈爾濱150040)

以溧陽水電站頂軸加工及裝配為實(shí)例，提出了一種頂軸加工及裝配工藝方法，詳細(xì)介紹了工藝過程及注意事項(xiàng)，為工藝技術(shù)人員提供一定的參考和借鑒。

蓄能機(jī)組；頂軸裝配；工藝過程

0　引言

溧陽抽水蓄能電站位于江蘇省溧陽市，是江蘇省目前最大的抽水蓄能電站。電站樞紐建筑物主要由上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠房及下水庫(kù)等4部分組成。電站共安裝6臺(tái)單機(jī)容量25萬kW的抽水蓄能機(jī)組，總裝機(jī)容量150萬kW，由哈電公司生產(chǎn)制造。

1　技術(shù)難度

溧陽頂軸長(zhǎng)度：2 920 mm；軸身精加工位置全跳動(dòng)要求：0.03 mm；法蘭端面全跳動(dòng)要求：0.02 mm；平面度：0.02 mm；軸身上需加工鍵槽且加工精度要求很高，頂軸較細(xì)長(zhǎng)容易產(chǎn)生大的擺度。軸身處設(shè)置定位段用于固定上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子和頂軸之間采用緊量配合并且通過定位鍵傳遞扭矩，對(duì)鍵槽的加工精度及位置度要求很高。上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)較特殊，采用雙層環(huán)結(jié)構(gòu)，分為內(nèi)環(huán)和外環(huán)。兩環(huán)之間采用緊量配合，外環(huán)通過加熱的方式套于內(nèi)環(huán)外側(cè)，兩環(huán)熱套后精加工內(nèi)環(huán)的內(nèi)圓，以及定位鍵槽。此結(jié)構(gòu)車間加工及裝配均沒有經(jīng)驗(yàn)，難度較大。內(nèi)外環(huán)之間設(shè)置絕緣層， 以防止軸電流的產(chǎn)生。內(nèi)環(huán)

和外環(huán)熱套后一起加工，需要采取有效的措施進(jìn)行防護(hù)和處理。

2　攻關(guān)內(nèi)容

優(yōu)化安裝工藝及技術(shù)準(zhǔn)備和生產(chǎn)服務(wù)，采用合理的工藝技術(shù)來保證頂軸(見圖1)的加工及裝配質(zhì)量。

圖1　溧陽頂軸

2.1攻關(guān)方法

優(yōu)化技術(shù)準(zhǔn)備，投產(chǎn)前進(jìn)行充分的技術(shù)交底，對(duì)圖紙充分理解和消化?？偨Y(jié)與常規(guī)項(xiàng)目的不同特點(diǎn)。(見表1)

表1　溧陽項(xiàng)目機(jī)組和常規(guī)項(xiàng)目機(jī)組頂軸對(duì)比

續(xù)表1　溧陽項(xiàng)目機(jī)組和常規(guī)項(xiàng)目機(jī)組頂軸對(duì)比

溧陽機(jī)組頂軸采用中間環(huán)結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子由中間環(huán)、滑轉(zhuǎn)子、絕緣層三部分組成。此種頂軸和常規(guī)機(jī)組、巨型機(jī)組均不相同，加工及裝配精度較高，可借鑒的加工經(jīng)驗(yàn)較少。0.20 mm銅帶需要局部退火，減少脆性，同時(shí)銅帶根部局部可凹陷。中間環(huán)與滑轉(zhuǎn)子熱套后，薄膜位置需要封堵，防止加工過程的油污、鐵屑、水汽等雜質(zhì)進(jìn)入內(nèi)部(見圖2)。中間環(huán)與滑轉(zhuǎn)子熱套單邊緊量0.30 mm左右，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子與頂軸熱套緊量0.03～0.08 mm，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子與頂軸通過鍵定位。上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子加工后需要防止絕緣層進(jìn)入油污、鐵屑等雜物，避免出現(xiàn)絕緣損壞的問題發(fā)生。為了保證中間環(huán)和滑轉(zhuǎn)子熱套后的加工平面，工藝制作工具墊圈4件，用于中間環(huán)和滑轉(zhuǎn)子熱套時(shí)的平面定位用。上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子熱套溫度高于頂軸軸身溫度50°即可，溫度不能太高。上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子加工過程溫升緩慢，溫度均勻，避免絕緣層出現(xiàn)松動(dòng)。

2.2改進(jìn)技術(shù)服務(wù)，及時(shí)解決加工中的突發(fā)問題及各種技術(shù)難題

在上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子與夾環(huán)作熱套防護(hù)時(shí)發(fā)現(xiàn)，如果HDJ-102膠防護(hù)后高于絕緣，上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子與夾環(huán)上端面加工時(shí)，必然將所做保護(hù)破壞，失去保護(hù)作用。

圖2　滑轉(zhuǎn)子和中間環(huán)間隙封堵

經(jīng)與設(shè)計(jì)協(xié)商決定將聚酰亞胺膜手工剪裁至低于上導(dǎo)滑轉(zhuǎn)子上端面3 mm后要求進(jìn)行防護(hù)及試驗(yàn)。

針對(duì)此種結(jié)構(gòu)的頂軸裝配，借鑒以往機(jī)組熱套的經(jīng)驗(yàn)并經(jīng)過分析和多次審查圖紙，提出將中間銅帶縮短5～6 mm，同時(shí)不要將絕緣膜與滑轉(zhuǎn)子下端平齊裁掉。熱套前將絕緣膜用膠帶粘貼在滑轉(zhuǎn)子內(nèi)腔，熱套后再進(jìn)行裁剪。此方法操作簡(jiǎn)便且提高了產(chǎn)品質(zhì)量。通過實(shí)施改進(jìn)，縮短銅帶5～6 mm可避免劃傷絕緣膜，將絕緣膜彎曲有利于熱套時(shí)作為引導(dǎo)段使熱套便捷，采用此方法熱套后一次試驗(yàn)成功。

2.3滑轉(zhuǎn)子與中間環(huán)熱套方案

滑轉(zhuǎn)子熱套前須將工件清理干凈，內(nèi)圓不許有油污和雜物等。中間環(huán)包絕緣前需檢查并清理外圓，不許有雜物和毛刺等。中間環(huán)按圖紙技術(shù)要求包繞絕緣，包扎、配割軟銅帶。為避免后續(xù)端部絕緣保護(hù)所采用的HDJ-102膠被加工掉，聚酰亞胺膜可以低于中間環(huán)上端面3 mm。包繞絕緣后要注意保護(hù)端部絕緣，還需注意聚酰亞胺膜厚度改變后，包繞層數(shù)增多要保證包繞厚度及質(zhì)量?；D(zhuǎn)子加熱方式采用中頻加熱，熱套時(shí)中間環(huán)與滑轉(zhuǎn)子之間理論間隙單邊不少于0.50 mm，計(jì)算加熱溫度約230～240°，并采取保溫措施，待滿足熱套要求后，將中間環(huán)由上方套入滑轉(zhuǎn)子內(nèi)腔(見圖3)?；D(zhuǎn)子熱套中間環(huán)后，中間環(huán)與滑轉(zhuǎn)子熱套后應(yīng)采取密封措施，絕緣電阻在密封后及出廠前要重復(fù)測(cè)量，需滿足圖紙要求。

溧陽頂軸因軸身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，熱套滑轉(zhuǎn)子前需先套入上導(dǎo)擋油管，頂軸上部把合集電環(huán)后整體加工，集電環(huán)外圓粗糙度Ra1.6；全跳動(dòng)0.05 mm；滑轉(zhuǎn)子外圓粗糙度Ra3.2，全跳動(dòng)0.03 mm；滑轉(zhuǎn)子與導(dǎo)瓦接觸的外圓表面粗糙度Ra0.8，全跳動(dòng)0.03 mm；

圖3　滑轉(zhuǎn)子和中間環(huán)熱套

由于加工要求較嚴(yán)格，臥車加工時(shí)找正誤差小于0.02 mm。同時(shí)為達(dá)到規(guī)定的加工精度需在臥車上多次調(diào)整，形位公差嚴(yán)格的部位一次裝夾，精車磨到圖紙要求。頂軸加工見圖4。

圖4　頂軸加工

3　結(jié)語

頂軸是發(fā)電機(jī)的核心部件，其制造及裝配質(zhì)量的好壞直接影響機(jī)組的運(yùn)行質(zhì)量。溧陽頂軸加工及裝配通過充分的技術(shù)交底，準(zhǔn)確的跟蹤指導(dǎo)，及時(shí)有效處理了很多技術(shù)問題，同時(shí)在車間加工時(shí)采取的合理技術(shù)措施，保證生產(chǎn)的順利進(jìn)行，保障了零部件按期交貨。通過此次工藝攻關(guān)，驗(yàn)證了哈電抽水蓄能機(jī)組頂軸結(jié)構(gòu)的合理性，為今后蓄能機(jī)組的研發(fā)和制造積累了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

周峰，男，1982年生，工程師，哈爾濱理工大學(xué)電機(jī)專業(yè)畢業(yè)哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司制造工藝部工程師，主要從事水輪發(fā)電機(jī)制造工藝工作。