V94 - 3A燃氣輪機壓氣機國產(chǎn)化制造 - 圖文-

1、第38卷第3期2009年9月熱力透平THERMAL TURB IN E Vol.38No.3Sept.2009V94.3A 燃氣輪機壓氣機國產(chǎn)化制造周輝峰1,2,楊麗娜2(1.上海交通大學機械與動力工程學院,上海200240;2.上海電氣電站設備有限公司上海汽輪機廠,上海200240摘要:介紹了引進西門子技術的V94.3A 燃機壓氣機的主要加工難點和工藝方案,從先進刀具、數(shù)控程序和切削試驗等方面分析、總結了這些工藝方案,為燃機的后續(xù)國產(chǎn)化制造提供了寶貴經(jīng)驗。關鍵詞:燃氣輪機;壓氣機;工藝方案;國產(chǎn)化制造中圖分類號:T K266文獻標識碼:A 文章編號:1672-5549(200903-0207

2、-03Localization Manufacture of Compressor of V 94.3A G as TurbinesZ HOU H ui 2f eng1,2,YA N G L i 2na2(1.School of Mechanical Engineering ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200240,China ;2.Shanghai E lectric Power Generation Equipment Co.,Ltd.Shanghai Turbine Plant ,Shanghai 200240,China Abstra

3、ct :The paper presents the machining difficulties and technology solutions of the compressor ofV94.3A gas turbines introduced from Siemens.The technology solutions are investigated by terms of advanced tools ,CNC program and machining test ,the solutions are summarized to provide valuable experience

4、 for the following localization manufacture in STP.K ey w ords :gas turbine ;compressor ;technology solution ;localization manufacture收稿日期:2009-01-20作者簡介:周輝峰(1977-,男,工程師,現(xiàn)就讀于上海交通大學機械與動力工程學院機械工程專業(yè),目前在上海汽輪機廠工藝處從事汽輪機大型零部件的工藝及數(shù)控編制工作0前言V94.3A 燃氣輪機是我廠從西門子引進的F級重型燃機,該型號機組的單機功率達269MW ,與汽輪機聯(lián)合循環(huán)功率可達400MW ,其性能和

5、可靠性處于重型燃機的世界領先水平。我廠作為西門子的合作伙伴,承接了多臺V94.3A 燃氣輪機的國產(chǎn)化制造任務。在整個國產(chǎn)化過程中,作為燃機主要組成部分的壓氣機制造是我公司面臨的技術難點之一。我們通過技術分析、工藝創(chuàng)新等手段逐一解決了這些國產(chǎn)化制造的難點。本文總結了這些工藝方案的分析、實施過程,為相關工程技術人員提供借鑒經(jīng)驗。1壓氣機主要結構組成V94.3A 燃氣輪機的壓氣機部分主要由壓氣機軸承座、1號靜葉持環(huán)、2號靜葉持環(huán)和壓氣機左右支撐組成。其中,壓氣機軸承座和1號持環(huán)通過螺栓連接在一起,2號持環(huán)安裝在1號持環(huán)和2號缸內(nèi)部。壓氣機通流部分共有16級,其中0級為可轉(zhuǎn)導葉?？諝馔ㄟ^16級的壓縮后

6、進入燃燒室和燃料混合燃燒。燃燒所產(chǎn)生高溫高壓的氣體進入透平部分做功。2軸承座加工壓氣機軸承座是環(huán)形結構,由端蓋、上半、下半組成,其中端蓋為焊接件,上、下半為球墨鑄鐵件。燃氣輪機軸承座和汽輪機軸承座在結構上有很大的區(qū)別。這給它的加工制造帶來很大難度。2.1M160×6螺紋加工在球墨鑄鐵上加工大螺紋,這在汽輪機制造中是比較少見的,為此我們從程序和試料上入手,開發(fā)了專門的螺紋銑削程序,并在相同材料上做V94.3A 燃氣輪機壓氣機國產(chǎn)化制造圖1M160×6螺紋了切削參數(shù)試驗,取得較為滿意的結果后,在軸承座本體上試加工M140×6的螺紋,最后再銑削到圖紙的M160×

7、;6尺寸。2.2內(nèi)圓密封槽加工由于軸承座最大外圓直徑達<4008,且兩端外圓直徑又相差很多,所以給立車的裝夾帶來了很大的困難。另外,內(nèi)圓密封槽的加工精度要求很高,公差僅為0.018mm 。為此,我們設計了專門的立車裝夾工具,選用進口的插板式割刀,并在圖2密封槽加工道序上采用了先做基準再翻身加工的方法。此外,為了減少人為的差錯,編制了粗、細、精的加工程序。實際加工時,采用邊測量邊調(diào)整的方法來滿足圖紙的精度要求。2.3中分面缺口加工該缺口位于軸承座的水平中分面上,用于推力徑向聯(lián)合軸承體的定位,精度要求高,平行度和垂直度均為0.02mm ,最大深度為126mm ,而拐角圖3中分面缺口僅為R10

8、+4,為了完成此缺口的加工,采用了多把刀具分多次加工的方法。最后精加工時,選用材料和剛性均很好的進口銑刀,通過小切削量慢進給的加工方式達到圖紙的精度要求。3靜葉持環(huán)加工壓氣機部分主要有1號靜葉持環(huán)和2號靜葉持環(huán)。其中1號靜葉持環(huán)為球墨鑄鐵件,共有9級靜葉槽。2號靜葉持環(huán)為鑄鋼件,共有6級靜葉槽。靜葉持環(huán)的加工難點主要有以下幾點:3.1Helicoil 螺紋孔的加工在燃機設計中,許多地方用到Helicoil 螺孔,這在汽輪機設計中是很少用到的。我們對這種螺紋的加工和安裝經(jīng)驗也相當有限。通過與刀具供圖4裝入嵌件的螺紋孔應商及西門子專家的溝通,了解到加工此類螺孔的注意點,并通過大量的試驗加工,獲取了

9、最佳的切削參數(shù)和冷卻方式,最后加工出了完全滿足圖紙要求的螺孔,并順利安裝上了螺紋嵌件和螺栓。3.2冷卻空氣斜槽的加工1號靜葉持環(huán)的冷卻空氣斜槽加工是一個比較大的難題,斜槽距離持環(huán)上平面將近1900mm ,也就是說立車滑枕伸出長度要在2000mm 以上。在這樣一個深度上割斜槽難度是相當大的,因為滑枕伸出過長,剛性就大大降低,切削時會劇烈振圖5斜槽位置示意圖動。為了解決這些問題,我們設計了專門的刀排,選用刃口鋒利的高速鋼刀片代替硬質(zhì)合金刀片。在數(shù)控程序編制上,則采用了小寬度割刀層進切削的方法。通過以上措施,順利完成了該斜槽的加工。圖6靜葉上的汽封齒3.3靜葉汽封齒的加工燃機靜葉汽封齒的厚度只有0.

10、2mm ,每級靜葉上的汽封齒呈螺旋狀密集排列,寬度從50100mm不等,單根加工汽封齒不但效率低,而且容易折彎汽封齒。為此我們設計了專門的802第3期熱力透平刀具來加工該類汽封齒,并在試驗切削中對刀具結構做了改進,有效避免了鐵屑纏繞引起的汽封齒拉出問題,汽封齒的加工效果也非常好。這一刀具可以適用到所有單片厚度薄且排列密集的同直徑汽封齒的加工。4結束語燃機壓氣機國產(chǎn)化制造的成功,克服和解決了許多工藝方面的技術難點,通過對這些難點的分析、工藝方案的總結和實際加工效果的鑒定,制定了燃機壓氣機的詳細制造工藝,規(guī)范了壓氣機機的加工過程,有力地保證了燃機國產(chǎn)化制造的進度。本文所總結的工藝方案對燃機實現(xiàn)全部

11、國產(chǎn)化制造具有一定的指導意義。參考文獻:1西門子公司論文譯文集M .上海汽輪機有限公司情報室,1999年5月.2陳富新.V94.3A 燃氣輪機國產(chǎn)化制造工藝分析與探討J .熱力透平,2005,34(1:48-50.(上接第206頁圖3所示為內(nèi)缸轉(zhuǎn)子組件垂直吊入外缸就位圖。 圖3內(nèi)缸轉(zhuǎn)子組件垂直吊入外缸就位內(nèi)缸轉(zhuǎn)子組件在外缸進汽段就位后,配裝有關附屬零件,即可蓋合外缸排汽段。外缸排汽段蓋合前,需要與相應的端部汽封體進行組裝固定,并裝上導套,以引導外缸蓋合,避免損壞端部汽封齒。該過程需要注意以下幾點:(1內(nèi)缸及進汽端端部汽封體與轉(zhuǎn)子校中時,均須校準中分面水平,以確保端部汽封體能夠在外缸內(nèi)就位。(2

12、內(nèi)缸轉(zhuǎn)子組件翻身至垂直狀態(tài)吊入外缸前,需要對端部汽封體的夾具進行適當放松,以便使端部汽封體在外缸內(nèi)由定位鍵引導就位。(3內(nèi)缸組件進入外缸后,需要對其軸向位置尺寸進行測量復核,確保準確就位。(4外缸蓋合后,其垂直結合面螺栓的加熱可在垂直狀態(tài)或水平狀態(tài)下進行。在垂直狀態(tài)加熱,加熱器的固定及操作較為困難,水平狀態(tài)加熱則較容易。但應注意,若在水平狀態(tài)加熱,位于補汽插管附近的6只螺栓由于操作空間限制,常規(guī)的加熱工具很難進入螺栓加熱孔內(nèi)。具體選擇哪種狀態(tài)加熱,可根據(jù)車間的總裝臺位狀況、加熱工具的類型等情況作出選擇。3.4高壓缸整體翻身至水平狀態(tài)高壓外缸蓋合并固緊中分面螺栓后,即可將高壓缸整體吊出垂直總裝臺,吊放到專用支架上翻身至水平狀態(tài)。高壓缸整體翻身至水平狀態(tài)后,除了要裝上進汽插管等零部件之外,還要進行整體軸竄、軸漂等檢查試驗,最后恢復轉(zhuǎn)子中心位置及軸向位置,并記錄。最后裝上運輸環(huán)等夾具,將轉(zhuǎn)子與汽缸進行固定,高壓缸整體吊放至運輸支架上發(fā)運。該過程中需要注意以下幾點:(1關于外缸垂直結合面螺栓熱緊伸長量的測量:近補汽插管的6只螺栓伸長量須在垂直狀態(tài)補汽插管裝配前測量,其余螺栓則可在水平狀態(tài)測量,以便于操作。(2在拆除轉(zhuǎn)子固定夾具并以滾輪支架支撐轉(zhuǎn)子時,需要監(jiān)視轉(zhuǎn)子的下沉量,并隨時調(diào)整滾輪支架的高度