引言

國內(nèi)某些200Mw、300Mw汽輪機的原葉片型線設(shè)計落后,嚴重影響了機組效率。為了提高汽輪機機組效率,降低煤耗,需要對機組進行通流改造。葉柵式隔板應(yīng)用于通流改造的高中壓隔板部分,而葉柵環(huán)是由圍帶和葉片組焊而成,因此通流改造時需要加工新的圍帶。

1問題分析

對于圍帶加工,不同廠家有不同方式。例如,有的廠家采用先加工圍帶上的型孔,然后再彎圓的方式:有的廠家制作一個圓盤式分度工裝,先將圍帶彎圓后再加工型線,上述方法均存在不同缺陷。先加工型孔后彎圓的方法,由于金屬材料存在延展性,導(dǎo)致彎圓后,葉片型孔間節(jié)距超差,且不同直徑的圍帶延展長度不一樣,其節(jié)距變化每次都不一樣,很難控制,導(dǎo)致葉柵環(huán)在組裝時,由于節(jié)距偏差較大,難以安裝,需要修配型孔,難以保證葉片與圍帶間隙,嚴重影響最終質(zhì)量。采用圓盤式分度工裝的方法,其工裝笨重,且分度不能調(diào)整,如出現(xiàn)型孔節(jié)距超差,必須更換整套工裝,費時費力。此外,還有國內(nèi)某廠采用激光切割方法加工圍帶,一臺激光切割設(shè)備就要投資近千萬:激光切割后,型線周邊光潔度差,且切割后型孔偏差較大,影響最終裝配效果。

2解決方案

為了解決上述問題,需要采用新的圍帶加工思路。為了解決先打孔后彎制,葉片型孔間節(jié)距超差的問題,需要先將圍帶彎制后加工型孔。為了解決激光設(shè)備投資大、圓盤分度工裝笨重的問題,需要重新設(shè)計一種工裝,利用普通線切割設(shè)備進行加工。

2.1圍帶本體加工

對于圍帶本體的加工,采用先將圍帶彎制成半圓,然后進行線切割的方法。圍帶分為兩種形式,一種為圓形,另一種為錐面形。圓形圍帶的彎制方法為,直接下長方形料,然后利用彎制工具將其彎成半圓。對于錐面形狀的圍帶,如采用長方形料,顯然不能滿足要求。需要計算出其理論的小端直徑和大端直徑,然后下成扇形料,彎制后,就會形成錐面形狀。為了更好控制彎制直徑,在彎制前需要制作一個彎制樣板,在彎制過程中控制彎制半徑,另外還需要在平臺上劃出圍帶的理論直徑圓,然后將彎制好的圍帶進行對比調(diào)整,直至圍帶直徑達到圖紙要求。

2.2圍帶上的穿絲孔加工

因為圍帶型孔在圍帶中間位置,線切割的鉬絲不能直接切割加工,需要在每個葉片型孔位置預(yù)鉆孔。圖1為圍帶上的預(yù)鉆孔位置示意圖,其中L為圍帶總長度,w為圍帶總寬度,A為穿絲孔實際位置,P為葉片型孔的節(jié)距尺寸,N為葉片總數(shù)量。因為圍帶與葉片焊接組成葉柵環(huán)時,包括后續(xù)葉柵環(huán)與隔板內(nèi)外環(huán)焊接過程中,均會產(chǎn)生焊接收縮,所以圍帶加工必須考慮焊接收縮率。根據(jù)實際經(jīng)驗表明,焊接收縮率按3/1000～5/1000考慮,焊后葉片間的節(jié)距才能滿足要求。其具體收縮率需要根據(jù)圍帶直徑大小確定,一般直徑1.5m以下的取3/1000,直徑1.5～2.0m的取4/1000,直徑超2.0m的取5/1000。因為每個廠家焊接參數(shù)并不完全一致,所有需要廠家根據(jù)自身情況確定。

圖1圍帶上的預(yù)鉆孔位置示意圖

2.3工裝及圍帶型孔的加工

工裝的制作思路是,利用鋼板制作一個用于定位水平及垂直方向的底座,然后用鋼板加工一個與其配套的托芯。在托芯上加工和圍帶外圓一致的圓弧面,并在托芯圓弧面上安裝定位柱來調(diào)整節(jié)距,然后利用壓板壓緊圍帶,就可以線切割加工型孔了。加工完一個型孔后,松開壓板,移動圍帶到下一位置,就可加工第二個型孔。如節(jié)距有偏差,更換一個定位柱即可。下面為其工裝制作的具體步驟:

(1）首先,利用鋼板制作一個四方形底座,在底座上加工一槽孔,以便線切時不碰到底座。在底座加工兩個水平方向的定位銷孔,一個垂直方向的定位銷孔,并在定位銷孔上安裝定位銷,以便托芯定位。

(2）然后,利用鋼板制作一個托芯。在托芯上加工一個與圍帶外圓一致的圓弧面,并在托芯圓弧面上安裝定位柱來定位節(jié)距。在托芯上加工一槽孔,以便線切時不碰到托芯。

(3）其次,將底座在線切車床上進行找正,將托芯以定位銷定位,用M20連接螺栓將托芯與底座連接牢固。將圍帶放置于托芯上,利用壓板上的壓板壓緊螺釘和側(cè)壓板上的側(cè)壓板定位螺釘壓緊圍帶,將線切割用鉬絲穿過圍帶上預(yù)先加工的工藝孔,就可以線切割加工型孔了。

(4）最后,在加工完一個型孔后,松開壓板上的壓板壓緊螺釘和側(cè)壓板上的側(cè)壓板定位螺釘,移動圍帶,使圍帶以已經(jīng)加工的型孔一側(cè)貼緊定位柱,就可加工第二個型孔。

圍帶加工示意圖如圖2所示。

3結(jié)語

通過加工多臺圍帶的實踐表明,此工裝加工出的圍帶不僅尺寸滿足要求,而且葉片型孔質(zhì)量高。該工裝只需配合普通線切割機床即可加工,工裝成本在幾千元,線切割設(shè)備10萬元左右,最終成本遠小于其他廠家。該工裝加工的圍帶已經(jīng)應(yīng)用于多臺機組的改造過程中,為機組的節(jié)能降耗做出了貢獻。