超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装及加工方法.pdf

制造与工艺 Manufacturing and Process24 今日制造与升级 2023.70引言超临界压力汽轮机叶片是指直径在1000 3000mm的叶片盘上均匀焊接叶片（叶片组合隔板）。隔板上叶片呈现均匀分布的排列方式，并焊接固定在隔板环体的内壁上，每条焊缝为复杂的弧形。当隔板直径达到2m 左右时，已经无法通过人为拨动工装的方式将焊缝熔池调节至水平方向。现有加工方法采用平板上固定环体及叶片焊接位置的方式，但在焊接时不得不采用立焊、仰焊，且手工操作的焊条电弧焊进一步提升隔板焊接的难度，导致焊接质量无法保证，焊缝成形困难，容易在焊缝表面产生焊瘤，甚至产生塌陷；且固定叶片组合隔板的平板也无法自行转动，通常叶片组合隔板的正反两面均需要焊接，需要多次装夹，因此焊接效率较低，焊接质量无法保证。1 工装技术方案1.1 实施方案为解决上述问题，在焊接时采用超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，通过转动与涨缩的运行方式，能够有效地调整叶片组合隔板的焊缝至较水平位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，能够更简易、高效、高质量对叶片组合隔板进行焊接，整个装置的通用性好，适用于加工不同内孔尺寸的叶片组合隔板。1.2 工装结构工装结构如图1所示，此工装的减速机构位于底座的内腔，工装的转动输入端位于底座左端，工装的转动输出端侧凸于底座右端。（1）动力输入端组成。高速轴左侧锥度端与主传动联轴器内孔紧配并装有平键，平键的侧面为工作面，靠侧面传力，对中性好，平键亦能防止主传动联轴器与高速轴产生相对运动。主传动联轴器通过联轴器锁紧螺母固定，防止联轴器与高速轴在装置运行时松动，产生轴向间隙。传动电机通过电机联轴器、主传动联轴器带动高速轴转动，高速轴两端装有高速轴轴承，将高速轴固定在底座内腔，且高速轴轴承通过高速轴端盖固定在底座上，高速轴端盖的作用不仅能固定高速轴承，亦能防止高速轴在底座内腔轴向窜动。（2）减速机构组成。高速轴通过齿轮啮合带动主轴齿轮转动，两者减速比为10 1。主轴齿轮与主轴过盈配合，且主动齿轮与主轴之间装有平键，平键能够防止主动齿轮与主轴产生相对运动，主动齿轮通过后锁紧螺母固定在主轴上并实现主动齿轮与主轴联动；主轴左端装有后轴承，后轴承通过后端盖固定在机底座上，主轴的右端装有前轴承，轴承通过前端盖固定在底座上，从而将主轴固定在底座上，使主轴仅有转动功能，无法轴向位移。如伸缩机构由主轴、撑紧轴、油缸座、主轴定位套、摘要超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，通过主轴旋转与瓦片涨缩运行的方式，在焊接时，能够有效调整叶片组合隔板的焊缝至较水平的位置，并能够有效装夹及固定叶片组合隔板。工装的结构主要包括减速机构、转动输入机构、转动输出机构以及瓦片涨缩机构。主轴支承并贯穿底座，主轴的减速机构位于底座的内腔；主轴的输出端通过减速组件连接主轴的输入端；主轴的转动输出端侧凸于底座的右端；还包括瓦片涨缩结构，由活动盘部分、固定盘、瓦片等组件组成。关键词超临界压力汽轮机；叶片组合隔板；加工工装；加工方法中图分类号TG54 文献标志码A超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装及加工方法陆斌（无锡润和叶片制造有限公司，江苏无锡214000）联轴器锁紧螺母后锁紧螺母前锁紧螺母瓦片固定件固定盘前端盖瓦片尾部锁紧螺母主轴定位套后端盖后轴承油缸座油缸油缸联轴器主传动联轴器电机联轴器传动电机高速轴端盖高速轴轴承主轴齿轮隔板产品焊缝所在位置固定螺栓活动盘销块滑块撑管高速轴放大图前轴承撑紧轴主轴底座图1 工装结构示意制造与工艺 Manufacturing and Process2023.7 今日制造与升级 25后轴承、锁紧螺母、油缸联轴器、固定盘、活动盘以及瓦片等零部件组成，如图1所示。其中主轴为中空轴，内腔装有撑紧轴，两者之间存在间隙。主轴的左端装有油缸座，油缸座通过主轴定位套与后轴承隔开，油缸座通过尾部锁紧螺母固定在主轴上；油缸通过螺栓固定油缸座左端；油缸座的活塞杆通过油缸联轴器与撑紧轴连接；主轴右端外圆处还装有固定盘，固定盘通过前锁紧螺母固定在主轴上，还包括活动盘，活动盘与主轴间隙配合，两个活动盘之间装有撑管，两个活动盘通过固定螺栓连接组成活动盘组件；活动盘右端装有销块，销块通过螺栓固定在活动盘端面；撑紧轴上开有方槽，销块插入撑紧轴方槽内；当油缸活塞杆做伸缩运动时，拉动撑紧轴，从而带动活动盘在主轴上整体滑动，如图2所示；活动盘上装有滑块，活动盘外圆开有斜燕尾槽，斜燕尾槽的斜度与滑块斜度一致，滑块嵌与活动盘斜槽内，滑块通过螺栓与瓦片连接，瓦片左端通过瓦片固定件固定在固定盘上，固定盘的径向环面排布有若干环布的导向直线孔槽；每片瓦片通过螺栓组件安装于导向直线孔槽；瓦片沿着导向直线孔槽径向扩展或收缩。瓦片固定件固定盘活动盘瓦片（a）瓦片直径涨缩至最小行程瓦片固定件固定盘活动盘瓦片（b）瓦片直径涨缩至最大行程图2 涨缩机构运行状态示意如图3所示，当隔板的内径大于瓦片的最大直径时，扇形垫块固装于瓦片的外壁，扩展整个结构的适用范围，此时隔板套装于若干扇形垫块形成的外环壁上。1.3 采用工装焊接隔板的工作原理通过旋转与涨缩运行方式能有效调整叶片组合隔板的焊接位置相对于水平状态的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，使叶片组合隔板更简易、高效、高质量地组合焊接加工在环体上，并可以在叶片的两侧面同时对叶片隔板进行焊接；如遇内孔过大的叶片隔板产品时，亦可在涨缩机构外圆加装垫块，来调节装夹直径；其整个装置的通用性好，适合加工不同尺寸的产品。1.4 采用工装焊接隔板的具体操作步骤（1）通过油缸活塞杆驱动撑紧轴，从而带动活动盘部分的轴向运动。使得活动盘部分带动瓦片的轴向伸展部分沿着斜向导向槽径向收缩。（2）将特定内孔尺寸的隔板套装于瓦片的轴向伸展部分。（3）再次通过油缸活塞杆驱动撑紧轴并带动活动盘轴向运动，使得活动盘部分带动瓦片的轴向伸展部分径向扩展，使得隔板的内圈紧套于瓦片上。（4）布置对应的叶片，使叶片所需焊接位置的两侧均外露设置。（5）焊枪通过转换位置和角度即可完成设定位置的叶片和隔板的焊接，在焊接过程中，转动主轴，使得焊枪完成不同角度的叶片的焊接作业。（6）再次驱动活动盘部分的轴向驱动部分，使得活动盘部分带动瓦片的轴向伸展部分沿着斜向导向槽径向收缩，取出隔板和叶片焊接后的整体结构。当隔板的内径大于瓦片的最大扩展直径时，使用螺丝将扇形垫块安装于轴向伸展部分的对应外壁，重复上述操作步骤（1）-（6）。2 结束语文章目的是提供超临界压力汽轮机叶片组合隔板加工工装，其通过旋转与涨缩运行方式有效调整叶片组合隔板焊接时较水平位置的焊缝位置，有效装夹及固定叶片组合隔板，使叶片更简易、高效、高质量地组合焊接在隔板环体上，整个装置的通用性好，适合加工不同尺寸的产品。垫块图3 瓦片安装垫块示意制造与工艺 Manufacturing and Process26 今日制造与升级 2023.7参考文献1 立德动力设备（浙江）有限公司.一种汽轮机隔板加工工装：CN201920766390P.2019-05-25.2 常州凯度机电有限公司.一种汽轮机隔板静叶片的焊接工装：CN202221372599P.2022-06-02.3 山东桑特节能工程有限公司.一种汽轮机隔板自动组焊装置：CN202022889789P.2020-12-04.4 南京汽轮机电机集团电站配件制造有限公司.汽轮机隔板焊接旋转装置：CN201911065500P.2019-11-04.5 常州凯度机电有限公司.一种汽轮机隔板加工工装及加工工艺：CN202211569131P.2022-12-08.作者简介陆斌（1988），男，江苏无锡人，本科，工程师，主要研究方向为机械制造。1生产线介绍榆钢轧钢一高线设计年产量为60万 t/a，于2003年12月建成投产，目前采用150mm150mm12m 坯料。产品为 5.0 25mm 无扭控冷热轧圆盘条，主要生产钢种为优质碳素结构钢、弹簧钢、焊丝钢、焊条钢、冷镦钢和低碳拉丝钢等。主轧线配置有30架轧机，采用高速无扭全连续布置。轧机分为6组：粗轧机组（6架）、第一中轧机组（6架）、第二中轧机组（2架）、预精轧机组（4架）、精轧机组（8架）、减定径机组（4架）。粗轧机组和中轧机组采用平立交替布置的二辊高刚度闭口牌坊式轧机，预精轧机组、精轧机组和减定径机组采用悬臂辊环 BLOCK 机组工艺。随着轧线设备的逐步稳定，轧线作业率不断提高，但仍有轧制节奏间隔较大的原因制约着产能的提升。轧制节奏就是连续进入轧机轧制的2支钢的时间间隔。轧制间隔时间太短，会造成1#剪不切头而出现堆钢故障；轧制间隔时间太长，又会对产量提升造成影响。因此，缩短轧制节奏，降低轧制间隔时间，提高机时产量，成为一高线生产需要解决的一项问题。2 无间隙轧制技术原理及实现过程2.1 无间隙轧制技术原理无间隙轧制技术是指在轧线各机架张力不变的状态下，利用轧机间级联速度和逐移量进行二次控制，实现两支钢坯在同一轧线上进行不同速度的控制。无间隙轧制技术具体实现原理如图1所示。头顶尾连续进钢，在粗轧入口准确跟踪钢坯首尾相连的位置，当第一支钢坯尾部脱离1#轧机后，将1#轧机与下游机架之间的速度级联机制中断。在下一支钢坯头部咬入1#轧机后对1#轧机先降速再升速，升至正常速度后与上游机架恢复级联机制。利用1#轧机与2#轧机间的线速度的差值将前后两支钢坯拉开距离，从而保证飞剪（飞剪的主要作用是横向剪切运动中的轧件，如切头、切尾、定尺）能够正常剪切和正常控制活套的起套落套。2.2 无间隙轧制技术系统的实现过程无间隙轧制技术系统主要由主轧线 PLC 系统、人机摘要对于全连续轧制高速线材生产线，缩短2支连续进入轧机轧制的钢坯之间的时间间隔，是提高线材产量的有效手段，能够提升轧线产量和带来良好的经济效益。文章主要分析榆钢轧钢一高线在轧制8mm 盘螺过程中，影响轧制间隔的因素，通过优化轧制间隙控制模式，投入使用无间隙轧制技术，轧制间隙由原来的4.5s 降低到2.5s，提高了轧线产能，同时降低了轧线设备的空转时间和能源消耗。关键词高速线材轧制；无间隙轧制技术；控制模式；产能提升；降低能耗中图分类号TG335 文献标志码A榆钢高线无间隙轧制技术应用及实践石成星（酒钢集团榆中钢铁有限责任公司，甘肃兰州730104）