溫孟振，郭 波，田汝坤，姜文軍

(山東齊魯電機制造有限公司，山東濟南 250100)

?

220 MW汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩設(shè)備的開發(fā)研究

溫孟振，郭 波，田汝坤，姜文軍

(山東齊魯電機制造有限公司，山東濟南 250100)

介紹了220 MW空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩設(shè)備的設(shè)計與結(jié)構(gòu)特點，指出了設(shè)備采用數(shù)控編程自動控制，整機配備數(shù)控操作系統(tǒng)，通過數(shù)控伺服操作和直線導軌系統(tǒng)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔V形窩的自動調(diào)距，提高了產(chǎn)品精度。同時指出設(shè)備的研發(fā)成功拓寬了其制造轉(zhuǎn)子線圈容量范圍。

空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機；轉(zhuǎn)子線圈；沖舌孔；V型窩

0 引言

220 MW空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈是由空心銅導體制成，目前國內(nèi)尚無同類結(jié)構(gòu)，通過技術(shù)引進，填補了國內(nèi)空白。為了實現(xiàn)引進技術(shù)產(chǎn)品的轉(zhuǎn)子線圈加工國產(chǎn)化，降低產(chǎn)品制造成本，提高市場競爭力，本公司擬開發(fā)研制大容量空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩專機。該專機旨在解決大容量空內(nèi)冷汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈空心銅導體上的舌形通風孔與V型凹口式風堵的加工問題，通過舌孔與V型窩數(shù)量、位置的合理排布，改變風路的流向，使空氣在導體內(nèi)合理流動，實現(xiàn)更有效率的空氣直接冷卻導體，降低發(fā)電機溫升。

1 設(shè)備工藝分析

與現(xiàn)有小容量汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈相比，220 MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈更長，在每一根線棒上沖制的V型窩數(shù)量更多，每根線棒的加工位置和數(shù)量的變動較大，尺寸精度要求更高，其示意如圖1所示。

圖1 線圈沖壓前后對比

而現(xiàn)有小容量汽輪發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩設(shè)備主要存在如下缺陷：

1) 導軌行程短，無法滿足220 MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子加工需要。

2) 采用簡易的滾輪式滑軌，定位精度低，導向性差。

3) 人工操作，對操作者要求高，易出現(xiàn)操作失誤導致線圈報廢，加工精度依賴操作者的個人水平。

2 開發(fā)研究創(chuàng)新點和技術(shù)措施

1) 由于220 MW轉(zhuǎn)子線圈不同于以前的產(chǎn)品，其V型窩在同一線棒上有多個位置，要求控制系統(tǒng)能夠滿足位置準確及壓制過程的穩(wěn)定。該設(shè)備采用數(shù)控編程自動控制，整機配備數(shù)控操作系統(tǒng)，通過數(shù)控伺服操作和直線導軌系統(tǒng)，實現(xiàn)轉(zhuǎn)子線棒V形窩沖制的自動調(diào)距，提高了產(chǎn)品精度。

2) 該設(shè)備加工動作除限位開關(guān)外，通過在設(shè)備底座下增加運動過程光電開關(guān)，保持其動作同步性。在一次沖壓動作完成后，通過光電開關(guān)使兩沖頭的動作保持協(xié)同一致，然后再進行第二次進給沖壓。通過兩次分步?jīng)_壓，完成側(cè)向舌形通風道的沖壓，從而解決了轉(zhuǎn)子線圈側(cè)向舌孔在沖制過程中對稱度的保證問題。

3) 考慮到底架上下安裝面有平行度及平面度要求(±0.5)，同時考慮到焊接、加工、運輸及工作環(huán)境變化產(chǎn)生的變形，根據(jù)設(shè)備工作特點，將底架分成三部分，中間部分為安裝中心定位裝置和壓V型窩裝置，兩端為安裝沖舌孔裝置。因同一線棒加工工藝位置多樣性，在底架中安裝了伺服傳動裝置，解決了壓V型窩裝置和沖舌孔裝置傳動問題，降低了人工勞動強度。

4) 所有移動的裝置均通過雙線型進口THK直線導軌與底架相連。采用該導軌使設(shè)備導向性能達到國際先進水準且導軌長度滿足大容量發(fā)電機轉(zhuǎn)子線棒沖舌孔壓V型窩的加工要求，通過可視化數(shù)控系統(tǒng)操作，避免了原有設(shè)備單導軌定位不準及運行穩(wěn)定性差的缺點。線型導軌外購成型產(chǎn)品，避免因加工制造環(huán)節(jié)造成的設(shè)備移動不靈活的問題。

3 性能指標

設(shè)備以轉(zhuǎn)子線圈中心定位孔定位，中心定位孔有兩種尺寸，分別為Φ13.5 mm(寬線)、Φ10 mm(窄線)。有多種線規(guī)，每種線規(guī)的V型窩的位置不同，而舌孔的位置根據(jù)不同產(chǎn)品變動，220 MW發(fā)電機轉(zhuǎn)子本體長度AL=5 460 mm，氣體入口離本體長度B=25 mm，舌孔的位置(即與中心孔的距離)為AL/2+B=2 755 mm。該專機要求保證所有銅導線上每一個V型窩至中心定位孔距離誤差不大于0.5 mm；每一個舌形孔至中心定位孔距離誤差不大于1 mm；每一個舌形孔相對銅導線高度中心線的對稱度公差值為0.1 mm。

4 結(jié)構(gòu)工作原理

轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩的加工工藝路線為：中心定位裝置定位→沖壓正反面V形風堵隔絕通風道(即壓V型窩)→沖壓側(cè)向舌形通風道改變風向(即沖舌孔)。根據(jù)加工需要，該設(shè)備機械部分主要由中心定位裝置(一套)、壓V型窩裝置(左右各一套)、沖舌孔裝置(左右各一套)、底架與傳動裝置及間隔支撐裝置等部件組成，結(jié)構(gòu)如圖2所示。所有裝置均為通用裝置，僅按照不同的產(chǎn)品更換不同的模塊即可滿足產(chǎn)品的工藝要求。

圖2 發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈沖舌孔壓V型窩設(shè)備

4.1 中心定位裝置

中心定位裝置如圖3所示，包含中心定位機構(gòu)、夾緊機構(gòu)及相關(guān)部件。中心定位機構(gòu)由一個液壓缸控制中心定位銷的伸縮，與轉(zhuǎn)子線棒的中心定位孔配合定位控制工件的精確放置位置。中心定位銷的伸長量由兩個光電開關(guān)控制完成，同時在定位銷端部有一個防誤操作桿由光電開關(guān)控制，作用是轉(zhuǎn)子線棒位置安放有誤時，防止其他裝置工作。夾緊機構(gòu)由兩個液壓缸分別控制，每個液壓缸的伸長量分別由光電開關(guān)控制其伸長量。

圖3 中心定位裝置

4.2 壓V型窩裝置

壓V型窩裝置如圖4所示，主要由夾緊機構(gòu)和壓型機構(gòu)組成。夾緊機構(gòu)由一個液壓缸完成，其伸縮量由兩個光電開關(guān)控制，其結(jié)構(gòu)是通過一個螺旋機構(gòu)預先調(diào)整好一端壓緊塊的位置，另一端壓緊塊通過液壓缸的回拉來保證工件的加緊。兩壓緊塊裝配在同一燕尾導軌上，保證了兩壓緊塊工作面的平行。壓型機構(gòu)由一個液壓缸工作完成，同樣由兩個光電開關(guān)控制其缸桿伸長量。下壓塊是一固定塊，其位置是調(diào)整所有機構(gòu)的基準，上壓塊連接在油缸上，通過油缸的伸縮完成壓制過程。

圖4 壓V型裝置

4.3 沖舌孔裝置

沖舌孔裝置如圖5所示，主要由夾緊機構(gòu)和壓舌孔機構(gòu)組成。夾緊機構(gòu)分為垂直夾緊機構(gòu)和橫向夾緊機構(gòu)，各由一個液壓缸驅(qū)動，伸縮量由光電開關(guān)控制。垂直夾緊機構(gòu)上壓塊通過液壓缸的伸出驅(qū)動壓塊沿圓柱導軌垂直移動將工件縱向壓緊，并通過預先調(diào)整保證壓緊塊工作面的平行。橫向夾緊機構(gòu)通過底部安裝的縱向液壓缸驅(qū)動，由滑塊機構(gòu)將縱向運動轉(zhuǎn)化為壓塊的橫向運動，將工件橫向壓緊。通過預先調(diào)整保證壓緊塊工作面的平行。沖舌孔動作由兩個橫向液壓缸同時作相對運動完成，由旋進刻度表與光電開關(guān)控制其工作行程，通過分別固定在左右夾緊塊上的沖孔刀具在各自的導軌上直線移動完成沖舌孔動作。

圖5 沖舌孔裝置

4.4 底架與傳動裝置

底架由矩形方管焊接組成如圖6所示，底架上安裝雙線型進口THK直線導軌。由于線棒毛坯最長尺寸為8 240 mm，將底架設(shè)計長度定為8 500 mm。根據(jù)設(shè)備工作特點，將底架分成三部分，中間部分為3 500 mm，安裝中心定位裝置和壓V型窩裝置，兩端同為2 500 mm，安裝沖舌孔裝置。因同一線棒加工位置多樣性，在底架中安裝了伺服傳動裝置，解決了移動裝置的傳動問題。

圖6 底架與傳動裝置

設(shè)備上為了便于線圈的預存放，增設(shè)了間隔支撐裝置如圖7所示，其主要由支撐板、兩側(cè)端板、軸套以及相配套的軸承組成。該裝置分散布置在底架導軌上，實現(xiàn)了線圈存放支撐作用。

圖7 間隔支撐裝置

5 結(jié)語

該設(shè)備分左右2套，在工作中其不僅可單獨工作，也可同步完成多孔沖壓操作，其控制系統(tǒng)能夠滿足制造過程中機構(gòu)的位置準確性及穩(wěn)定性。設(shè)備已成功投入生產(chǎn)運行，大大降低了生產(chǎn)成本，提高了生產(chǎn)效率，保證了產(chǎn)品質(zhì)量。設(shè)備的通用性很強，無需再對某一產(chǎn)品制造專用工藝裝備，僅需編制新程序和更換部分零件即可適用于100～350 MW空內(nèi)冷發(fā)電機轉(zhuǎn)子線圈制造。