大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工工藝

朱洪濱

摘 要：隨著科技水平的逐步提升，我國大型水輪發(fā)電機(jī)組的開發(fā)與制造技術(shù)也有所提高。作為水輪機(jī)重要部件之一，水輪機(jī)座環(huán)在加工與安裝的過程中，其質(zhì)量的好壞將對整個(gè)大型水輪機(jī)制造及安裝質(zhì)量產(chǎn)生重要影響。目前，工地現(xiàn)場加工座環(huán)的方式較為普遍。這種方式不僅能夠?yàn)榇笮退啓C(jī)座環(huán)提供高質(zhì)量的安裝尺寸和表面質(zhì)量，并且能夠有效消除水輪機(jī)座環(huán)澆筑和安裝焊接變形，從而為大型水輪機(jī)的正常運(yùn)行提供保障。文章簡要敘述了大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)，以供參考。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī)座環(huán)；現(xiàn)場加工；加工方法

引言

近年來，座環(huán)現(xiàn)場加工作為大型水輪機(jī)所特有的工序，其加工工藝隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步也在逐漸的推陳出新。大型水輪機(jī)座環(huán)的現(xiàn)場加工方式，其實(shí)質(zhì)是制造企業(yè)在工地現(xiàn)場進(jìn)行一系列的相關(guān)加工工作。目前，我國現(xiàn)有的一些大型混流式水輪機(jī)座環(huán)，主要是由六瓣組成的焊接結(jié)構(gòu)形式。通常情況下，這種結(jié)構(gòu)的水輪機(jī)座環(huán)在外型尺寸以及重量等方面都比較大。因此，現(xiàn)場安裝是一種比較合理的方式，有助于提高大型水輪機(jī)座環(huán)的安裝效率與安裝質(zhì)量。

1 大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工概述

1.1 現(xiàn)場加工所需的設(shè)備

首先，在加工大型水輪機(jī)座環(huán)上下環(huán)板內(nèi)環(huán)面時(shí)，所需的設(shè)備包括：切割中心柱、半自動(dòng)火焰切割機(jī)、角磨機(jī)。其次，在大型水輪機(jī)座環(huán)下法蘭面锪平面及鉆孔的過程中，所需的設(shè)備包括搖臂鉆床和液壓磁座鉆。與此同時(shí)，大型水輪機(jī)座環(huán)上法蘭面锪平面及鉆床時(shí)，還需要采用液壓磁力鉆。

1.2 現(xiàn)場加工的主要內(nèi)容

在工地現(xiàn)場加工大型水輪機(jī)座環(huán)主要涉及到以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。第一，對水輪機(jī)座環(huán)的上、下環(huán)板內(nèi)環(huán)面進(jìn)行加工。第二，對水輪機(jī)座環(huán)下法蘭與底環(huán)聯(lián)接面的平面進(jìn)行加工。第三，對水輪機(jī)座環(huán)下法蘭底環(huán)立面進(jìn)行相應(yīng)的加工與調(diào)整。這一環(huán)節(jié)主要涉及到調(diào)節(jié)孔鉆孔、沉孔锪平面等內(nèi)容。第四，對水輪機(jī)座環(huán)上法蘭與頂蓋連接的平面和立面進(jìn)行相應(yīng)的加工。在此期間，主要的加工內(nèi)容包括：（1）螺栓孔鉆孔、攻絲；（2）沉孔锪平面；（3）定位錐銷孔鉆孔、鉸孔。第五，大型水輪機(jī)座環(huán)的現(xiàn)場加工還包括對座環(huán)下法蘭與底環(huán)連接的加工。這一環(huán)節(jié)涉及到的主要加工內(nèi)容與第四點(diǎn)較為相似。

1.3 現(xiàn)場加工的基本要求

大型水輪機(jī)在安裝的過程中，是以座環(huán)的中心和高程為基準(zhǔn)的。因此，要想提高大型水輪機(jī)的安裝質(zhì)量，使其正常的投入使用，應(yīng)當(dāng)保證現(xiàn)場加工座環(huán)的精度符合標(biāo)準(zhǔn)要求。座環(huán)現(xiàn)場加工所涉及到的控制指標(biāo)主要包括以下幾個(gè)方面：座環(huán)上下環(huán)板半徑尺寸、上下法蘭面距離尺寸、下法蘭面與基礎(chǔ)法蘭面距離尺寸，底環(huán)頂蓋調(diào)整墊頂面徑向水平度允許偏差，周向水平度允許偏差，上下止漏環(huán)同軸度允許偏差，導(dǎo)葉端面間隙允許偏差等。

1.4 現(xiàn)場施工的主要流程

大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工工藝所涉及到的流程主要包括以下幾個(gè)環(huán)節(jié)。（1）高程測定。（2）切割中心柱的安裝與調(diào)試。（3）上下環(huán)板加工余量的確定。（4）座環(huán)上、下環(huán)板內(nèi)環(huán)面的切割與打磨。（5）底環(huán)調(diào)整孔及沉孔的加工、調(diào)整墊配制。（6）底環(huán)預(yù)裝、連接螺孔號孔。（7）底環(huán)連接螺孔加工。（8）底環(huán)精調(diào)、定位銷孔加工。（9）導(dǎo)葉及頂端蓋的吊裝調(diào)整、螺栓孔號孔。（10）上法蘭面螺栓孔鉆孔、攻絲。（11）配置頂蓋調(diào)整墊。（12）頂蓋定位銷釘孔加工。

2 大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工的方法

通過上文的介紹可知，大型水輪機(jī)座環(huán)的現(xiàn)場加工主要包括對基礎(chǔ)環(huán)法蘭面的平面加工和座環(huán)上的環(huán)板與頂蓋連接法蘭面的平面及內(nèi)圓等內(nèi)容。在傳統(tǒng)的大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工過程中，主要運(yùn)用人工打磨的方法，存在著耗時(shí)過長、勞動(dòng)強(qiáng)度大等方面的缺陷，在一定程度上降低了大型水輪機(jī)的整體安裝質(zhì)量。當(dāng)前，隨著科技水平的不斷提升，根據(jù)水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)形式的不同，可以將座環(huán)現(xiàn)場加工方法分為以下兩種：（1）整體銑削加工；（2）局部惚平加工。其中，整體銑削這一方法在我國大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工中的應(yīng)用比較多，而局部惚平加工方法應(yīng)用的比較少。與傳統(tǒng)的座環(huán)現(xiàn)場方法相比，這兩種現(xiàn)場加工方法更加省時(shí)增效，易于保證大型水輪機(jī)座環(huán)的安裝精度，進(jìn)而保證現(xiàn)場加工的整體質(zhì)量。

2.1 整體銑削加工方法

在大型水輪機(jī)座環(huán)的現(xiàn)場加工過程中，如果采用現(xiàn)場整體銑削加工的方法，其加工的工程量通常比較大，并且工期比較長。因此，為了保障大型水輪機(jī)座環(huán)的正常安裝與使用，一般采用三班倒工作制度。整體銑削加工方法的具體應(yīng)用，主要包括以下四個(gè)方面的內(nèi)容。

首先，需要進(jìn)行機(jī)組安裝中心的確定。在機(jī)坑中央掛線用電測法進(jìn)行測量，測量的過程中需要記錄基礎(chǔ)環(huán)部的尾水管上口和線的同心度。只有懸線調(diào)整到基礎(chǔ)環(huán)部的尾水管上口最佳位置時(shí)，才能最終確定機(jī)組安裝的中心位置，即懸線的中心位置。

其次，確定機(jī)組安裝高程。固定導(dǎo)葉中心線的高程由精密水準(zhǔn)儀測量。在測量之后，計(jì)算出所記錄數(shù)據(jù)的平均值，以此確定機(jī)組安裝高程的基準(zhǔn)。另外，還需要運(yùn)用懸線電測法進(jìn)行測量，確定上、下環(huán)板內(nèi)環(huán)面的加工余量。

再次，確定平面與圓的加工余量。需要根據(jù)已測量的相關(guān)數(shù)據(jù)計(jì)算出座環(huán)上、下環(huán)板環(huán)帶加工余量以及基礎(chǔ)環(huán)法蘭環(huán)帶加工余量。

最后，進(jìn)行加工設(shè)備的安裝與調(diào)試。立式專用銑床對座環(huán)現(xiàn)場整體銑削按照自上而下的加工順序進(jìn)行加工。其中，粗加工進(jìn)刀量是0.2mm-0.6mm，精加工進(jìn)刀量要求不超過0.2mm。

2.2 局部惚平加工方法

在大型水輪機(jī)座環(huán)的現(xiàn)場加工過程中，應(yīng)用局部惚平加工的方法比較簡便，在提高機(jī)組安裝精度的同時(shí)，有助于提高工作效率。采用這種方法，需要注意以下幾個(gè)方面的問題。首先，確定座環(huán)墊片的加工厚度。在測量加工厚度之前，需要對機(jī)坑進(jìn)行清掃工作，這樣能夠有效避免測量誤差的出現(xiàn)，提高測量結(jié)果的準(zhǔn)確性。其次，清掃完畢后在座環(huán)下法蘭面布置臨時(shí)墊塊。最后，運(yùn)用小型液壓驅(qū)動(dòng)機(jī)床或大型搖臂鉆床進(jìn)行局部惚平加工。

3 大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工的優(yōu)勢

在現(xiàn)場加工大型水輪機(jī)座環(huán)的過程中，盡管會面臨一些問題，但是與傳統(tǒng)的加工方法相比具有很大的優(yōu)勢。采用現(xiàn)場加工的方法不僅能夠提高機(jī)組安裝的精度，還可以在很大程度上避免安全故障的發(fā)生，減少經(jīng)濟(jì)損失，為大型水輪機(jī)的正常運(yùn)行提供保障。首先，由于大型水輪機(jī)座環(huán)的重量和體積通常比價(jià)大，采用現(xiàn)場加工的方式，有助于減輕運(yùn)輸過程中的負(fù)擔(dān)。其次，基礎(chǔ)環(huán)和座環(huán)焊接后運(yùn)送到工地的過程中，如果途中受到顛簸、碰撞等影響，工件容易產(chǎn)生變形，水輪機(jī)座環(huán)的可靠性將會受到一定的影響。而采用現(xiàn)場加工的方式，可以有效避免這些問題的出現(xiàn)。最后，大型水輪機(jī)座環(huán)采用現(xiàn)場加工的方式，能夠節(jié)省勞動(dòng)力，降低生產(chǎn)成本，并且能夠提高勞動(dòng)的安全性。

4 結(jié)束語

大型水輪機(jī)座環(huán)的外形尺寸和質(zhì)量都比較大，在運(yùn)輸?shù)倪^程中會面臨一定的困難，與此同時(shí)，相關(guān)的安裝技術(shù)較為復(fù)雜，因此，我國現(xiàn)階段許多大型水利工程對水輪機(jī)座環(huán)加工都采用現(xiàn)場加工的形式。文章對大型水輪機(jī)座環(huán)現(xiàn)場加工工藝進(jìn)行了簡要的敘述，總結(jié)了整體銑削加工和局部惚平加工這兩種現(xiàn)場加工方法在實(shí)際應(yīng)用過程中需要注意的問題，希望能夠?yàn)橄嚓P(guān)人員提供一定的參考與借鑒。

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