彭剛，楊金平，楊科

(東方汽輪機有限公司，四川 德陽，618000)

0 前言

火電汽輪機組對整個汽流通道中轉(zhuǎn)子與靜子間汽道蓋度有著非常嚴格的要求，控制好汽輪機各級汽道蓋度對提高機組經(jīng)濟性，減小機組振動等方面有著重要意義。隔板作為汽輪機核心靜子部件，其汽道圓尺寸是否滿足設計要求，直接影響機組蓋度的合格率。因此，隔板汽道圓尺寸檢測及修復（蓋度返修）已成為隔板制造過程中最重要的環(huán)節(jié)之一，準確檢測隔板汽道圓尺寸是其修復依據(jù)及保證機組汽道蓋度合格的前提條件。本文結(jié)合生產(chǎn)實際，從保證隔板制造過程順暢，減小因蓋度返修造成的隔板變形及外觀質(zhì)量等問題出發(fā)，制定了一套較為完善的隔板汽道圓尺寸檢測方案，同時對尺寸檢測存在的誤差進行了分析，解決了檢測尺寸偏差較大的問題，希望在提高汽道圓檢測準確度及保證機組蓋度合格率方面能夠提供一定的借鑒。

1 汽道圓檢測位置及控制要求

如圖1所示，隔板汽道圓尺寸檢測主要是檢測圖中ФA、ФB尺寸，ФA即為隔板汽道內(nèi)圓與內(nèi)葉根端面交界處汽道圓尺寸，ФB為隔板汽道外圓與外葉根端面交界處汽道圓尺寸，為保證隔板ФA、ФB尺寸滿足汽輪機蓋度要求，在隔板制造標準中根據(jù)不同隔板汽道高度值對該尺寸控制公差進行了嚴格要求。

圖1 汽道圓檢測位置示意圖

對于ФA大于標準上偏差、ФB小于標準下偏差的情況，需通過車削加工使ФA、ФB滿足要求，而當ФA小于標準下偏差、ФB大于標準上偏差時，則需通過補焊的方式，對汽道圓進行修復，見圖2。

圖2 隔板汽道圓修復示意圖

2 汽道圓尺寸檢測方法

2.1 汽道圓尺寸檢測工具

因隔板汽道圓尺寸檢測的是汽道圓以隔板加工中心 （汽輪機中心線）相對于其理論值的半徑偏差，常規(guī)的內(nèi)外徑尺寸測量工具不能準確反應出汽道圓與加工圓是否同心，因此不能直接作為測量工具，為保證尺寸測量準確可靠且方便快捷，通常采用的檢測方法是：隔板按已加工圓找正后，用百分表檢測汽道圓相對于理論值的跳動來反映其半徑偏差情況。

2.2 汽道圓尺寸檢測流程

按照隔板制造標準中汽道圓控制要求，當其半徑偏差超出標準許可值時，需要通過補充加工或補焊進行修復，對于汽道圓需要補焊修復的隔板，為避免精加工后因補焊造成隔板變形、中分面間隙超差、外觀差等質(zhì)量問題，汽道圓檢測通常在隔板精加工前完成，其檢測流程見圖3。

圖3 汽道圓檢測流程

2.2.1 打基準

隔板單半上機床，按照隔板打基準要求，以導葉片出汽邊調(diào)平，汽道內(nèi)圓（ФA）中分面及天地方向共3點找中至最佳狀態(tài)，將隔板徑向汽封體端面光一刀，注意控制上下半徑向汽封體端面加工余量相等，誤差小于0.5 mm；如圖4所示將基準圓光一刀 （加工前注意確認該處是否有精加工余量），然后實測圖中天地方向的H值，并提交給鏜床以確定水平中分面銑削余量。

圖4 隔板打基準示意圖

2.2.2 粗銑水平中分面

由于汽道檢測是在隔板粗車時進行，為保證檢測數(shù)據(jù)的準確性，粗銑水平中分面時應嚴格控制其位置度及精加工余量。因此，在粗銑隔板水平中分面時應注意以下幾個方面：

（1）粗銑水平中分面找正：隔板上下半同時上機床，按已加工面及中分面線找正，如圖5所示，用深度尺或卡尺等工具檢測隔板上下半中分面處半節(jié)距，要求加工水平中分面后，水平中分面左右兩側(cè)汽道節(jié)距盡量相等， 即 K1－T1≈K2－T2， 否則需將隔板沿其中心進行順時針或逆時針旋轉(zhuǎn)，從而使左右中分面處汽道節(jié)距不會出現(xiàn)較大偏差。

圖5 中分面汽道節(jié)距控制

（2）精確確定隔板理論水平中分面位置：按照隔板加工要求，水平中分面粗銑時按中分面線找正，然后按線留0.5 mm余量進行加工，如果考慮劃線可能存在0.5～1 mm偏差，此時隔板水平中分面位置度偏差0.5～1.5 mm，此時檢測出的汽道圓數(shù)據(jù)特別是天地方向數(shù)據(jù)會非常不準確，因此，隔板粗銑水平中分面已不能按原有模式進行，如圖6所示，按照立車加工的基準圓及提供的數(shù)據(jù)H來確定隔板水平中分面理論位置，即ФA/2=R+H。

圖6 隔板理論水平中分面位置確定

（3）隔板水平中分面加工余量：隔板水平中分面加工余量對天地方向汽道圓數(shù)據(jù)影響最大，為了使檢測出的汽道圓數(shù)據(jù)更接近實際情況，在水平中分面粗加工時精加工余量應控制在0.1～0.2 mm，這樣既不影響中分面精銑，也將中分面余量導致的天地方向汽道圓數(shù)據(jù)最大偏差控制在0.2 mm以內(nèi) （其余檢測位置的偏差在0.1 mm左右，對水平中分面處汽道圓數(shù)據(jù)基本無影響），便于技術(shù)人員對數(shù)據(jù)進行分析評判，制定下一步技術(shù)處理方案。

（4）銑削隔板粗車找正用大小半基準：為了使隔板粗車時汽道圓檢測數(shù)據(jù)更準確，隔板加工后汽道圓與加工圓同心，粗銑水平中分面后，應如圖6所示，在隔板小內(nèi)孔的天地方向銑削立車找正用大小半基準。

2.2.3 粗車及汽道圓尺寸測量

2.2.3.1 粗車時找正

按鏜床大小半基準及水平中分面左右側(cè)汽道內(nèi)圓找中。由于水平中分面處汽道圓在隔板裝焊過程中變形可能會大于其它位置，因此，在按中分面處汽道內(nèi)圓左右找中時，應如圖7所示，避開中分面處汽道面突變處。

圖7 粗車隔板找中示意圖

2.2.3.2 汽道圓尺寸檢測

（1）如圖8所示，將圖示ФX、ФY圓光一刀（深10 mm即可），并實測該尺寸。

圖8 汽道圓測量基準圓加工示意圖

（2）汽道內(nèi)圓尺寸檢測：在立車刀架上安裝百分表，如圖9所示，將百分表移動至基準圓ФY處，百分表歸零，然后移動機床X軸，移動距離M （M=ФY/2－ФA/2），再移動機床Z軸，使百分表表尖位于圖示W(wǎng)點處，偏差不大于0.3 mm，旋轉(zhuǎn)工作臺，分別讀取不同點位汽道圓跳動百分表讀數(shù)，并按汽道圓尺寸專用記錄表在相應位置做好記錄。

圖9 汽道內(nèi)圓檢測示意圖

（3）汽道外圓尺寸檢測：如圖10所示，將百分表移動至基準圓ФX處，百分表歸零，移動機床X軸，移動距離L（L=ФB/2-ФX/2），移動機床Z軸，使百分表表尖位于圖示V點處，偏差不大于0.3 mm，旋轉(zhuǎn)工作臺，分別讀取不同點位汽道圓跳動百分表讀數(shù)，并按汽道圓尺寸專用記錄表做好記錄，該數(shù)據(jù)可直接反映出實測汽道圓尺寸相對于理論值的偏差。

圖10 汽道外圓檢測示意圖

3 汽道圓尺寸檢測誤差分析

對于隔板汽道圓尺寸超出設計許可值且需要補焊時，通常需要將隔板再次上機床進行汽道圓尺寸復查，以準確確定需要補焊的汽道區(qū)域，有時會發(fā)現(xiàn)同一副隔板同一檢測位置的汽道圓尺寸存在較大偏差的現(xiàn)象，最大達1 mm，經(jīng)過分析，造成汽道圓檢測尺寸偏差主要有以下幾方面因素：

（1）立車在隔板打基準時，H值（見圖6）測量不準確，特別是汽道面與隔板軸向中心線存在一定夾角時，測量H值時汽道壁的測量點位應根據(jù)葉根尺寸準確計算出內(nèi)葉根端面加工余量，按圖9所示，測量位置在W點。以隔板汽道內(nèi)圓與軸向中心線夾角10°為例，W測量點軸向偏差1 mm，H 值理論上偏差則為 TAN（10°）×1=0.17 mm。

（2）用百分表檢測汽道圓尺寸時，百分表表尖沒有沿機床X軸方向過工件旋轉(zhuǎn)中心，導致汽道圓尺寸檢測不準確，如圖11所示，當檢測隔板的基準圓直徑Ф1 200、汽道圓為Ф2 000時，百分表表尖偏離工件旋轉(zhuǎn)中心10 mm，則測量誤差為0.03 mm，偏離旋轉(zhuǎn)中心20 mm時，測量誤差為0.13 mm，而當偏離中心100 mm時，測量誤差達3.38 mm。

圖11 百分表檢測誤差示意圖（表尖偏離工件旋轉(zhuǎn)中心）

（3）用百分表檢測汽道圓尺寸時，百分表表桿與水平面存在較大夾角，導致檢測的尺寸不準確，如圖12所示，當百分表表桿與水平面夾角為35°時，理論上汽道圓徑向尺寸每變化1 mm，測量誤差0.22 mm。

圖12 百分表檢測誤差示意圖（表桿與水平面不平行）

4 汽道圓尺寸檢測關(guān)鍵控制點

通過前面隔板汽道圓尺寸檢測流程及誤差分析，為保證汽道圓尺寸檢測的準確性，在檢測過程中應注意控制好以下幾個方面：

（1）立車打基準時準確測量H值，測量時應計算準內(nèi)葉根端面余量，實際測量點位與理論測量點位盡量一致，對于汽道面與隔板軸向中心線存在夾角的隔板，軸向誤差不大于1 mm；

（2）由于大多數(shù)隔板為等根徑設計，因此，汽道內(nèi)圓尺寸偏差對汽輪機蓋度影響較汽道外圓大，鏜床應根據(jù)H值，以汽道內(nèi)圓為準，銑準水平中分面（留 0.1～0.2 mm 余量）；

（3）用百分表檢測隔板汽道圓尺寸時，百分表表尖應沿機床X軸方向過工件旋轉(zhuǎn)中心，偏差不大于10 mm；

（4）用百分表檢測隔板汽道圓尺寸時，百分表表桿應與水平面盡量平行，夾角不大于20°，當因隔板葉根尺寸或汽道高度過短，百分表與X軸夾角不能控制在20°以內(nèi)時，應選取杠桿表進行檢測（杠桿表表桿應與機床Z軸平行，其它要求與百分表檢測相同）；

（5）用百分表檢測隔板汽道圓時，應保證表尖在機床Z軸向位置準確指向測量點（W點、V點），偏差不大于0.5 mm；

（6）隔板加工過程中應嚴格控制打基準、水平中分面位置度、立車找正精度等，避免隔板出現(xiàn)大小半，并保證隔板加工后汽道圓中心與隔板加工圓中心的一致性。

5 結(jié)論

為保證汽輪機蓋度符合機組技術(shù)標準，本文按照隔板汽道圓尺寸控制要求，結(jié)合生產(chǎn)實際，制定了一套完整的隔板汽道圓檢測方法，并通過對檢測過程中可能導致尺寸檢查誤差的各種因素進行了較為全面的分析，提出了具體的控制措施，提高了隔板汽道圓尺寸檢測精度，對常規(guī)火電汽輪機組隔板全面進行汽道圓尺寸檢測及蓋度控制具有指導意義。