犍為水電站平面定輪閘門加工制造工藝淺析

孫學(xué)良

中國(guó)水利水電第五工程局有限公司第一水工機(jī)械廠 四川廣元 628003

1 工程概況

岷江犍為航電樞紐工程位于四川省岷江干流下游河段，是岷江下游河段（樂山-宜賓）航電規(guī)劃的第三個(gè)梯級(jí)，其上游為東風(fēng)巖航電樞紐工程，下游為龍溪口航電樞紐工程。犍為航電樞紐壩址位于樂山市犍為縣城上游約3km處，其下游約1.4km處為犍為岷江大橋。壩址距離樂山市約57km，距離成都市約144km。犍為航電樞紐總庫(kù)容為2.27億m3，總裝機(jī)容量為500MW，裝設(shè)9臺(tái)燈泡貫流式機(jī)組，單機(jī)容量55.6MW。犍為航電樞紐為河床式水電站，閘壩式擋水建筑物，Ⅲ級(jí)船閘（單級(jí)）通航1000噸級(jí)船舶[1]。

廠房尾水事故閘門門型為潛孔式平面定輪鋼閘門，閘門孔口尺寸15.20mí12.40m，設(shè)計(jì)水頭為：31.02m。閘門面板置于上游，雙向止水、雙向支承，閉門時(shí)為簡(jiǎn)支輪支承，機(jī)組檢修擋水時(shí)為滑道支承。閘門分為4節(jié)，整體啟閉，節(jié)間采用軸連接。每節(jié)門葉兩側(cè)各設(shè)置兩個(gè)主支承定輪，共16個(gè)。主梁為變截面工字梁。閘門下游主支承采用簡(jiǎn)支輪，軸承采用自帶密封的滾動(dòng)軸承，上游主支承采用采用弧面06Cr19Ni9NbN不銹鋼鋼滑塊。

2 閘門加工要求

（1）閘門的側(cè)止水座、頂止水座，應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工，表面粗糙度Ra為6.3mm，以確保其表面局部平面度每米范圍內(nèi)不大于1.0mm，且不超過2處；且止水座面與主支承面的距離偏差不應(yīng)大于1.5mm。

（2）每節(jié)門葉的頂面作為節(jié)間止水座面，應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工，表面粗糙度Ra為6.3mm，以確保其表面局部平面度每米范圍內(nèi)不大于1.0mm，且不超過2處；一端對(duì)另一端的允許偏差為3mm。相鄰兩節(jié)門葉的節(jié)間止水部分的面板彎曲度不應(yīng)大于3mm，且彎曲方向應(yīng)力求相同。節(jié)間止水座面的表面局部平面度應(yīng)使用長(zhǎng)度為1.0米的鋼直尺靠模檢查。

（3）每節(jié)門葉的面板底邊應(yīng)進(jìn)行機(jī)加工，表面粗糙度Ra為

12.5 mm。

（4）閘門檢查結(jié)果應(yīng)符合NB/T35045第7.4條有關(guān)規(guī)定，且分節(jié)制造的閘門組合處的錯(cuò)位應(yīng)不大于2.0mm。

（5）上游側(cè)主支承采用弧面06Cr19Ni9NbN不銹鋼滑道,弧面的表面粗糙度Ra為3.2μm。

（6）門葉焊接完成后再加工定輪孔，粗糙度要求達(dá)到Ra3.2μm，定輪孔與水封座板的距離公差控制在±0.5mm。

（7）節(jié)間連接軸孔為“梨形孔”，加工粗糙度要求達(dá)到Ra12.5μm。

（8）邊梁腹板、邊梁翼緣在門葉高度方向上要求加工，加工粗糙度要求達(dá)到Ra12.5μm。

（9）閘門的主輪采用ZG35Cr1Mo，要求進(jìn)行整體調(diào)質(zhì)和表面淬火處理，其屈服點(diǎn)不得小于510MPa，滾輪踏面表面硬度HB=290-330，硬層深度不小于14mm，距踏面14mm處的硬度值不小于HB240。主輪工作表面按GB9444進(jìn)行磁粉探傷，一級(jí)合格；其余按GB/T7233進(jìn)行超聲波探傷，二級(jí)合格。主輪工作表面、軸承孔等須機(jī)加工Ra為6.3mm。

3 閘門制作工藝

3.1 一般工藝流程

編制車間生產(chǎn)圖→編制工藝技術(shù)文件→圖紙工藝審查→下料→零件加工→小拼焊→部件加工→大拼裝→整體焊接→矯正→整體銑削門葉水封座板平面→整體鏜削主輪軸孔→側(cè)輪裝置等預(yù)裝配→配鉆各螺栓孔→定位、標(biāo)識(shí)、編號(hào)→防腐→主輪裝置等裝配→包裝、運(yùn)輸。

3.2 優(yōu)化傳統(tǒng)制作工藝

傳統(tǒng)的定輪閘門加工工藝，在門葉返拼狀態(tài)下加工水封座板和不銹鋼主滑塊，門葉解體后加工定輪孔、閘門節(jié)間水封座板及每節(jié)門葉的面板底邊，門葉結(jié)構(gòu)要轉(zhuǎn)運(yùn)到固定的加工設(shè)備上找正后再加工，轉(zhuǎn)運(yùn)和找正的準(zhǔn)備時(shí)間是設(shè)備正常負(fù)荷加工時(shí)間的4-5倍，加工前準(zhǔn)備時(shí)間長(zhǎng)，加工效率低下[2]。

我們通過技術(shù)革新，在門葉返拼狀態(tài)下用自制的專用大型平面閘門整體加工設(shè)備，整體加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、門葉節(jié)間，加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面用銑刀盤，加工門葉節(jié)間用可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀。以加工后的水封座板為基準(zhǔn)，利用自制的一種可移動(dòng)鏜孔設(shè)備鏜削定輪孔。通過采取以上有效的工藝技術(shù)措施，實(shí)現(xiàn)了閘門一次返拼和找正，完成加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、門葉節(jié)間，加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、定輪孔的加工，減少閘門轉(zhuǎn)運(yùn)和多次找正的時(shí)間，提高了加工效率，降低了制造成本。

3.2.1 邊梁制作工藝措施

（1）制作。閘門邊梁腹板、邊梁后翼板、定輪孔加強(qiáng)板、邊梁隔板組拼焊成π型梁（見圖1）。首先在π型梁兩端不影響定輪孔加工和定輪安裝的位置焊接支撐加固，然后再焊接邊梁腹板與邊梁后翼板的組合焊縫，校正合格后按照理論長(zhǎng)度加工π型梁的兩端，保證了邊梁的長(zhǎng)度尺寸，大拼裝時(shí)組焊到門葉結(jié)構(gòu)上。

（2）焊縫坡口的設(shè)計(jì)。閘門邊梁腹板與邊梁后翼板組合焊縫、邊梁腹板與面板的組合焊縫是二類縫，要求完全熔透，邊梁腹板中心線距離310mm，人員在內(nèi)部操作空間狹小，且焊接操作時(shí)光線較差，所以20mm厚的邊梁腹板切割單邊坡口，坡口在外側(cè)，焊接過程中采用兩邊梁腹板內(nèi)側(cè)焊接，外側(cè)清根的焊接方式。邊梁腹板與邊梁后翼板組合焊縫用埋弧自動(dòng)焊焊接，邊梁腹板與面板的組合焊縫先分段加固后再用二氧化碳?xì)獗：笍闹虚g向兩邊對(duì)稱施焊。

3.2.2 節(jié)間耳板制作工藝措施

（1）節(jié)間連接耳板和耳板加強(qiáng)板拼焊成小拼件。

（2）鏜節(jié)間耳板上的“梨形孔”。

（3）拼裝時(shí)先焊接一邊的節(jié)間耳板，相鄰的節(jié)間耳板點(diǎn)焊到門葉結(jié)構(gòu)上，門葉大拼加工止水座板時(shí)用假連接板和連接軸裝配后調(diào)整相鄰的節(jié)間耳板，在連接狀態(tài)下把節(jié)間耳板加固后焊接，確保閘門安裝時(shí)節(jié)間耳板順利裝配連接。

3.2.3 門葉水封座板、不銹鋼主滑塊及閘門節(jié)間加工措施

（1）門葉找正、找平。門葉在總拼裝鋼平臺(tái)上進(jìn)行找正、找平，門葉節(jié)間預(yù)留200mm間隙。門葉找正、找平后，以門葉縱向中心線為基準(zhǔn)，根據(jù)面板預(yù)留的裁邊量劃線，再用半自動(dòng)切割機(jī)進(jìn)行切割，此工序能保證門葉的外形尺寸控制在1mm范圍之內(nèi)[3]。

（2）門葉水封座板、不銹鋼主滑塊及閘門節(jié)間加工。用自制的專用大型平面閘門整體加工設(shè)備，整體加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、門葉節(jié)間，加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面用銑刀盤，加工門葉節(jié)間用可轉(zhuǎn)位螺旋立銑刀。用此加工方法能保證水封座板和節(jié)間水封座板整體不平度在0.4mm之內(nèi)，保證主滑塊與水封座板加工面的距離公差控制在±1mm，節(jié)間面板底緣直線度控制在1mm，加工的表面粗糙度達(dá)到Ra6.3以下。在此工序中，整體對(duì)頂、底、側(cè)水封螺孔進(jìn)行劃線并檢查對(duì)角線之差值和兩側(cè)水封螺孔的平行度，合格后用水封壓板進(jìn)行配鉆。

3.2.4 主輪軸孔鏜削措施

在門葉水封座板面整體機(jī)加工后，在門葉大拼狀態(tài)下以止水座板面為基準(zhǔn)，劃出所有主輪軸孔的找正線和加工線，然后用自制的可移動(dòng)用動(dòng)力頭對(duì)所有主輪軸孔進(jìn)行鏜削加工。此工藝能保證所有主輪軸孔的軸線與止水座板面的距離偏差控制在0.4mm范圍之內(nèi)，同軸度小于0.5mm。

3.2.5 主輪裝置、側(cè)輪裝置等預(yù)組裝

將主輪裝置、側(cè)輪裝置預(yù)組裝在門葉上，組裝后讓門葉處于自然狀態(tài)，待整體驗(yàn)收合格后，作上標(biāo)識(shí)、編號(hào)并對(duì)部分部件進(jìn)行解體后進(jìn)行防腐處理。

3.2.6 主輪裝置組裝

各部件防腐后按照預(yù)組裝時(shí)標(biāo)識(shí)對(duì)主輪裝置進(jìn)行組裝，16個(gè)滾輪踏面平面度在2.0mm，滿足《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》NB/T35045-2014中7.4.7質(zhì)量要求，質(zhì)量工程師驗(yàn)收合格后準(zhǔn)備包裝運(yùn)輸。

3.2.7 轉(zhuǎn)動(dòng)部件潤(rùn)滑脂加注

側(cè)輪裝置和主輪裝置等轉(zhuǎn)動(dòng)部件裝配前清理干凈，裝配檢查合格后加注潤(rùn)滑脂。

4 結(jié)語(yǔ)

通過優(yōu)化平面定輪閘門加工工藝，實(shí)現(xiàn)閘門不動(dòng)，加工設(shè)備動(dòng)，在返拼狀態(tài)下完成面板裁邊和頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、門葉節(jié)間，加工頂、底、側(cè)止水座板面、主滑塊工作面、定輪孔的加工，加工完成后的粗糙度滿足設(shè)計(jì)圖紙要求，且加工質(zhì)量滿足《水電工程鋼閘門制造安裝及驗(yàn)收規(guī)范》（NB/T35045-2014）7.4中的相關(guān)要求，提高了加工效率，降低了制造成本。