大型水轮机座环加工工艺研究范文

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摘要：

随着科技水平的逐步提升，我国大型水轮发电机组的开发与制造技术也有所提高。作为水轮机重要部件之一，水轮机座环在加工与安装的过程中，其质量的好坏将对整个大型水轮机制造及安装质量产生重要影响。目前，工地现场加工座环的方式较为普遍。这种方式不仅能够为大型水轮机座环提供高质量的安装尺寸和表面质量，并且能够有效消除水轮机座环浇筑和安装焊接变形，从而为大型水轮机的正常运行提供保障。文章简要叙述了大型水轮机座环现场加工的相关经验，以供参考。

关键词：

水轮机座环；现场加工；加工方法

引言

近年来，座环现场加工作为大型水轮机所特有的工序，其加工工艺随着科学技术的进步也在逐渐的推陈出新。大型水轮机座环的现场加工方式，其实质是制造企业在工地现场进行一系列的相关加工工作。目前，我国现有的一些大型混流式水轮机座环，主要是由六瓣组成的焊接结构形式。通常情况下，这种结构的水轮机座环在外型尺寸以及重量等方面都比较大。因此，现场安装是一种比较合理的方式，有助于提高大型水轮机座环的安装效率与安装质量。

1大型水轮机座环现场加工概述

1.1现场加工所需的设备

首先，在加工大型水轮机座环上下环板内环面时，所需的设备包括：切割中心柱、半自动火焰切割机、角磨机。其次，在大型水轮机座环下法兰面锪平面及钻孔的过程中，所需的设备包括摇臂钻床和液压磁座钻。与此同时，大型水轮机座环上法兰面锪平面及钻床时，还需要采用液压磁力钻。

1.2现场加工的主要内容

在工地现场加工大型水轮机座环主要涉及到以下几个方面的内容。第一，对水轮机座环的上、下环板内环面进行加工。第二，对水轮机座环下法兰与底环联接面的平面进行加工。第三，对水轮机座环下法兰底环立面进行相应的加工与调整。这一环节主要涉及到调节孔钻孔、沉孔锪平面等内容。第四，对水轮机座环上法兰与顶盖连接的平面和立面进行相应的加工。在此期间，主要的加工内容包括：（1）螺栓孔钻孔、攻丝；（2）沉孔锪平面；（3）定位锥销孔钻孔、铰孔。第五，大型水轮机座环的现场加工还包括对座环下法兰与底环连接的加工。这一环节涉及到的主要加工内容与第四点较为相似。

1.3现场加工的基本要求

大型水轮机在安装的过程中，是以座环的中心和高程为基准的。因此，要想提高大型水轮机的安装质量，使其正常的投入使用，应当保证现场加工座环的精度符合标准要求。座环现场加工所涉及到的控制指标主要包括以下几个方面：座环上下环板半径尺寸、上下法兰面距离尺寸、下法兰面与基础法兰面距离尺寸，底环顶盖调整垫顶面径向水平度允许偏差，周向水平度允许偏差，上下止漏环同轴度允许偏差，导叶端面间隙允许偏差等。

1.4现场施工的主要流程

大型水轮机座环现场加工工艺所涉及到的流程主要包括以下几个环节。（1）高程测定。（2）切割中心柱的安装与调试。（3）上下环板加工余量的确定。（4）座环上、下环板内环面的切割与打磨。（5）底环调整孔及沉孔的加工、调整垫配制。（6）底环预装、连接螺孔号孔。（7）底环连接螺孔加工。（8）底环精调、定位销孔加工。（9）导叶及顶端盖的吊装调整、螺栓孔号孔。（10）上法兰面螺栓孔钻孔、攻丝。（11）配置顶盖调整垫。（12）顶盖定位销钉孔加工。

2大型水轮机座环现场加工的方法

通过上文的介绍可知，大型水轮机座环的现场加工主要包括对基础环法兰面的平面加工和座环上的环板与顶盖连接法兰面的平面及内圆等内容。在传统的大型水轮机座环现场加工过程中，主要运用人工打磨的方法，存在着耗时过长、劳动强度大等方面的缺陷，在一定程度上降低了大型水轮机的整体安装质量。当前，随着科技水平的不断提升，根据水轮机导水机构结构形式的不同，可以将座环现场加工方法分为以下两种：（1）整体铣削加工；（2）局部惚平加工。其中，整体铣削这一方法在我国大型水轮机座环现场加工中的应用比较多，而局部惚平加工方法应用的比较少。与传统的座环现场方法相比，这两种现场加工方法更加省时增效，易于保证大型水轮机座环的安装精度，进而保证现场加工的整体质量。

2.1整体铣削加工方法

在大型水轮机座环的现场加工过程中，如果采用现场整体铣削加工的方法，其加工的工程量通常比较大，并且工期比较长。因此，为了保障大型水轮机座环的正常安装与使用，一般采用三班倒工作制度。整体铣削加工方法的具体应用，主要包括以下四个方面的内容。首先，需要进行机组安装中心的确定。在机坑中央挂线用电测法进行测量，测量的过程中需要记录基础环部的尾水管上口和线的同心度。只有悬线调整到基础环部的尾水管上口最佳位置时，才能最终确定机组安装的中心位置，即悬线的中心位置。其次，确定机组安装高程。固定导叶中心线的高程由精密水准仪测量。在测量之后，计算出所记录数据的平均值，以此确定机组安装高程的基准。另外，还需要运用悬线电测法进行测量，确定上、下环板内环面的加工余量。再次，确定平面与圆的加工余量。需要根据已测量的相关数据计算出座环上、下环板环带加工余量以及基础环法兰环带加工余量。最后，进行加工设备的安装与调试。立式专用铣床对座环现场整体铣削按照自上而下的加工顺序进行加工。其中，粗加工进刀量是0.2mm-0.6mm，精加工进刀量要求不超过0.2mm。

2.2局部惚平加工方法

在大型水轮机座环的现场加工过程中，应用局部惚平加工的方法比较简便，在提高机组安装精度的同时，有助于提高工作效率。采用这种方法，需要注意以下几个方面的问题。首先，确定座环垫片的加工厚度。在测量加工厚度之前，需要对机坑进行清扫工作，这样能够有效避免测量误差的出现，提高测量结果的准确性。其次，清扫完毕后在座环下法兰面布置临时垫块。最后，运用小型液压驱动机床或大型摇臂钻床进行局部惚平加工。

3大型水轮机座环现场加工的优势

在现场加工大型水轮机座环的过程中，尽管会面临一些问题，但是与传统的加工方法相比具有很大的优势。采用现场加工的方法不仅能够提高机组安装的精度，还可以在很大程度上避免安全故障的发生，减少经济损失，为大型水轮机的正常运行提供保障。首先，由于大型水轮机座环的重量和体积通常比价大，采用现场加工的方式，有助于减轻运输过程中的负担。其次，基础环和座环焊接后运送到工地的过程中，如果途中受到颠簸、碰撞等影响，工件容易产生变形，水轮机座环的可靠性将会受到一定的影响。而采用现场加工的方式，可以有效避免这些问题的出现。最后，大型水轮机座环采用现场加工的方式，能够节省劳动力，降低生产成本，并且能够提高劳动的安全性。

4结束语

大型水轮机座环的外形尺寸和质量都比较大，在运输的过程中会面临一定的困难，与此同时，相关的安装技术较为复杂，因此，我国现阶段许多大型水利工程对水轮机座环加工都采用现场加工的形式。文章对大型水轮机座环现场加工工艺进行了简要的叙述，总结了整体铣削加工和局部惚平加工这两种现场加工方法在实际应用过程中需要注意的问题，希望能够为相关人员提供一定的参考与借鉴。

参考文献：

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[4]文权.水轮发电机组座环加工工艺方法的研究[J].科技视界，2012.

作者:朱洪滨 单位:哈尔滨电机厂有限责任公司