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        新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子裝配

        2023-12-25 03:15:12付剛
        金屬加工(冷加工) 2023年12期
        關(guān)鍵詞:止口過盈量扳手

        付剛

        南京汽輪電機(jī)(集團(tuán))有限責(zé)任公司 江蘇南京 210037

        1 序言

        燃?xì)廨啓C(jī)作為世界工業(yè)領(lǐng)域皇冠上的明珠,其核心技術(shù)一直為國外企業(yè)所壟斷,而燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子的裝配技術(shù),也是其核心技術(shù)之一,燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子裝配的好壞,對(duì)機(jī)組的效率和安全性具有非常重要的影響。

        新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)是我公司從國外引進(jìn)的一種中型燃?xì)廨啓C(jī),它憑借出色的聯(lián)合循環(huán)效率和高可靠性,在同級(jí)產(chǎn)品中廣受市場(chǎng)歡迎。燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子是燃?xì)廨啓C(jī)中的核心部件,其核心技術(shù)長期被外國企業(yè)所壟斷,為實(shí)現(xiàn)燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子國產(chǎn)化,對(duì)新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子裝配進(jìn)行技術(shù)攻關(guān),完成轉(zhuǎn)子的裝配。

        2 新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)簡介

        新型70MW燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子由壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子(包括前后半軸和1~16級(jí)輪盤)和透平轉(zhuǎn)子兩部分組成,兩部分需先分別裝配,再將兩部分通過止口過盈配合裝配對(duì)接,并用一組拉桿螺栓將其拉緊,如圖1所示。完成連接后轉(zhuǎn)子各部分跳動(dòng)、連接處的間隙及螺栓的伸長量等均有很高要求。

        圖1 轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)

        3 轉(zhuǎn)子總成裝配難點(diǎn)分析

        首先,壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子需設(shè)計(jì)相應(yīng)的起吊與擺放工裝。其次,裝配對(duì)接時(shí),需保證壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子接觸面貼合,保證間隙合格。拉桿螺栓拉緊時(shí),拉桿需多次拉伸,拉桿伸長量有嚴(yán)格要求。裝配完成后,轉(zhuǎn)子各處均需測(cè)量徑向圓跳動(dòng)值,需保證徑向圓跳動(dòng)值合格。

        4 工藝方案及裝配過程介紹

        確定壓氣機(jī)與透平轉(zhuǎn)子采用立式對(duì)接。為轉(zhuǎn)子裝配設(shè)計(jì)專用地坑(見圖2),裝配前先用水平儀找平,確保與轉(zhuǎn)子接觸面水平。側(cè)面設(shè)有4處螺孔,可用頂起螺釘調(diào)整轉(zhuǎn)子中心,確保同心度。

        圖2 專用地坑

        對(duì)透平轉(zhuǎn)子的止口尺寸進(jìn)行測(cè)量,并按此尺寸,將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸車削滿足過盈量要求。安裝壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子起吊工裝,將壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子放置在地坑中,如圖3所示。

        圖3 壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子起吊與安裝

        由于壓氣機(jī)葉片非常尖銳,在起吊、裝配的過程中,葉片極易損傷,且操作人員操作時(shí)也有被葉片劃傷的風(fēng)險(xiǎn),因此我們?cè)O(shè)計(jì)了壓氣機(jī)葉片保護(hù)裝置(見圖4、圖5),以防止上述可能的危險(xiǎn)發(fā)生[1]。

        圖4 葉片保護(hù)裝置與裝配臺(tái)

        圖5 葉片保護(hù)裝置

        安裝透平轉(zhuǎn)子起吊工裝,將透平轉(zhuǎn)子豎起,再次檢測(cè)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子止口配合過盈量:(0.23±0.03)mm,如圖6所示。

        圖6 透平轉(zhuǎn)子起吊安裝

        安裝透平轉(zhuǎn)子起吊工裝,將透平轉(zhuǎn)子豎起(見圖7),再次檢測(cè)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子與透平轉(zhuǎn)子止口配合過盈量:(0.23±0.03)mm。

        圖7 透平轉(zhuǎn)子起吊過程

        為了抵消徑向圓跳動(dòng)造成的誤差,我們找到透平轉(zhuǎn)子法蘭端面的最大跳動(dòng)點(diǎn)與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子法蘭端面的最大跳動(dòng)點(diǎn),將最大跳動(dòng)點(diǎn)按約180°對(duì)稱放置,以消除誤差。復(fù)測(cè)透平轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸,保證過盈量,如圖8和圖9所示。

        圖8 測(cè)量透平轉(zhuǎn)子止口尺寸

        圖9 測(cè)量壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子止口尺寸

        對(duì)加熱區(qū)域用氧氣乙炔均勻緩慢加熱,監(jiān)測(cè)加熱表面溫度(見圖10),最高不得超過180℃。配合止口過盈量為(0.23±0.03)mm,為了確保接觸面能緊密貼合無卡澀,加熱后內(nèi)止口直徑擴(kuò)大0.33~0.40mm,再進(jìn)行裝配[2]。檢查加熱端面和壓氣機(jī)端面溫差,不小于60℃。

        圖10 火焰加熱及溫度監(jiān)測(cè)

        為保證透平轉(zhuǎn)子與壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子的同心度,分布地裝上導(dǎo)柱,使得透平轉(zhuǎn)子按標(biāo)識(shí)好的位置沿著導(dǎo)柱緩緩落下,如圖11所示。

        圖11 透平轉(zhuǎn)子落下

        為了確保在沒有拉緊螺栓拉緊的情況下接觸面貼合,我們使用工藝螺栓先拉緊。透平轉(zhuǎn)子落下后,將30個(gè)工藝螺栓/螺母迅速裝上,用扳手按一定的擰緊順序?qū)⒐に嚶菟?螺母預(yù)擰緊(兩套扳手對(duì)稱擰緊[3],如圖12所示。松開工藝螺栓后,用0.01mm塞尺檢查法蘭結(jié)合面間隙(見圖13),自由狀態(tài)下一圈沒有任何間隙。

        圖12 擰緊工藝螺栓

        圖13 間隙測(cè)量

        保留3處工藝螺栓/螺母不拆除,拆除其余27個(gè)工藝螺栓/螺母(見圖14),檢查各個(gè)拆除工藝螺栓孔有無拉傷和毛邊,并清理干凈。

        圖14 拆除工藝螺栓

        為滿足圖樣要求,對(duì)產(chǎn)品螺桿分兩步進(jìn)行拉伸。第一步:將螺桿拉伸0.152~0.228mm,液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓需要輸出的力矩約1148N·m,如圖15、圖16所示。第二步:將螺桿拉伸0.356~0.406mm,液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓需要輸出的力矩約2300N·m。

        圖15 拉伸螺桿

        圖16 液壓扳手?jǐn)Q緊螺栓

        為防止擰緊過程中螺栓轉(zhuǎn)動(dòng),設(shè)計(jì)專用工裝(見圖17)。本工裝設(shè)計(jì)了六角鎖緊銷,用于擰緊時(shí)防止拉緊螺栓轉(zhuǎn)動(dòng),以提升擰緊效率,確保裝配質(zhì)量[3]。5個(gè)螺栓為一組,在擰緊時(shí)使用。

        圖17 螺栓轉(zhuǎn)動(dòng)專用工裝

        5 試驗(yàn)結(jié)論

        拉伸完成后檢查螺栓伸長量(見圖18),均符合圖樣要求。

        圖18 檢查螺栓伸長量

        完成上述裝配工作后,轉(zhuǎn)子需用車床車削加工、測(cè)量、檢驗(yàn)(見圖19),以兩端軸頸為基準(zhǔn)校正后,轉(zhuǎn)子各處徑向圓跳動(dòng)、軸向圓跳動(dòng)均滿足圖樣要求。

        圖19 轉(zhuǎn)子在臥式車床上檢測(cè)圓跳動(dòng)情況

        新型70MW燃機(jī)轉(zhuǎn)子總成裝配各項(xiàng)目均已完成,并符合圖樣要求。

        6 結(jié)束語

        目前,首套轉(zhuǎn)子已經(jīng)下缸,第二套轉(zhuǎn)子也已經(jīng)完成了加工裝配,標(biāo)志著我們?cè)谌細(xì)廨啓C(jī)完全國產(chǎn)化的道路上邁出了重要的一步,為其他各型燃機(jī)轉(zhuǎn)子總成裝配奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ),也積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)。

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