汽缸的制造工藝

汽缸的制造工藝第1頁/共57頁本章講述以下幾個問題：7.1汽缸的分類及主要結(jié)構(gòu)型式7.2不同類型汽缸的機械加工7.3汽缸機械加工中的典型工序7.4典型汽輪機汽缸的加工工藝7.5300MW汽輪機汽缸的加工工藝第2頁/共57頁汽缸的作用就是把進入汽缸的蒸汽與外界隔絕開，形成一個蒸汽做功的封閉空間，保證蒸汽在汽輪機內(nèi)完成能量轉(zhuǎn)換過程。汽缸重量大，形狀復(fù)雜，汽缸內(nèi)部裝有噴嘴室、噴嘴、隔板、隔板套和汽封等部件；汽缸外部裝有調(diào)節(jié)汽閥、進、排汽管和抽汽管等。由于汽輪機汽缸內(nèi)工作蒸汽的壓力和溫度很高，因此要求汽缸有足夠的汽缸壁厚度和螺栓的拉緊力，以保證必需的強度。汽缸所用材料主要決定于蒸汽的溫度。汽缸壁的厚度及汽缸螺栓的直徑取決于汽缸內(nèi)蒸汽的壓力。第3頁/共57頁300MW汽輪機汽缸的配置第4頁/共57頁高中壓缸低壓缸汽缸水平中分面臺板支承面中壓進汽口高壓進、排汽口基礎(chǔ)前箱剖面圖第5頁/共57頁第6頁/共57頁高中壓外上缸的外部結(jié)構(gòu)第7頁/共57頁高壓進汽導(dǎo)管（上缸三個）高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽至中壓平衡活塞汽封二段的連通管一段抽汽管高中壓缸平衡管（上下各二）外上缸結(jié)構(gòu)中壓排汽口緊密排列的雙頭螺栓上缸法蘭第8頁/共57頁高壓內(nèi)、外缸夾層冷卻蒸汽至中壓平衡活塞汽封二段的連通管高、中壓缸平衡管（上缸2根）第9頁/共57頁雙層缸示意圖高壓內(nèi)缸中壓內(nèi)缸外缸第10頁/共57頁4、高中壓外下缸的外部結(jié)構(gòu)高壓排汽管高壓進汽管中壓進汽口4段抽汽管3段抽汽管高、中壓缸平衡管2根（未畫出）第11頁/共57頁高、中壓缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

中壓內(nèi)上缸高壓內(nèi)上缸第12頁/共57頁

中壓平衡活塞調(diào)節(jié)級高壓平衡活塞低壓平衡活塞高中壓轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)，看轉(zhuǎn)子與汽缸的相對位置中壓壓力級高壓壓力級第13頁/共57頁高中壓內(nèi)缸的內(nèi)部結(jié)構(gòu)第14頁/共57頁中壓內(nèi)缸中壓1、2號靜葉持環(huán)高壓內(nèi)缸高壓靜葉持環(huán)噴嘴室低壓平衡活塞汽封持環(huán)中壓平衡活塞汽封持環(huán)高壓平衡活塞汽封持環(huán)高壓進汽套管中壓進汽套管1段抽汽口第15頁/共57頁第16頁/共57頁高壓后四級高壓前八級一段抽汽口高壓內(nèi)下缸高缸排汽口第17頁/共57頁高中壓內(nèi)上缸雙層缸高中壓外上缸第18頁/共57頁支承方式：汽缸通過前后端部水平法蘭伸出的貓爪支承在軸承座上貓爪第19頁/共57頁中分面支承下缸貓爪（懸掛式結(jié)構(gòu)）定位鍵，起橫銷作用軸承座下缸第20頁/共57頁支承鍵第21頁/共57頁螺釘孔支承鍵墊片定位

銷孔第22頁/共57頁支承鍵螺釘孔墊片第23頁/共57頁支撐鍵高壓內(nèi)缸的支承機構(gòu)第24頁/共57頁中壓內(nèi)缸的支承機構(gòu)第25頁/共57頁內(nèi)缸安裝效果前軸封套外上缸壓在此處第26頁/共57頁“H”形定中心梁（高、中壓外缸兩端各一個）軸承座汽缸第27頁/共57頁調(diào)節(jié)閥與汽缸分離單獨布置第28頁/共57頁第29頁/共57頁第30頁/共57頁2023/4/1631排汽缸第31頁/共57頁第32頁/共57頁第33頁/共57頁7.1汽缸的分類及主要結(jié)構(gòu)型式7.1.1汽輪機汽缸的分類7.1.2汽缸的典型結(jié)構(gòu)型式7.1.3汽缸的主要制造工藝7.1.4汽缸的鑄造第34頁/共57頁7.1.1汽輪機汽缸分類1)按材料分類：鑄鋼、鑄鐵、鋼板焊接及鑄焊汽缸。2)按工作壓力分類：高壓缸、中壓缸及低壓缸汽缸。3)按結(jié)構(gòu)分類：單層缸、雙層缸、連體缸及分缸汽缸。4)按汽流流向分類：單流和雙流汽缸。5)按支撐分類：上缸支撐和下缸支撐汽缸。第35頁/共57頁7.1.3汽缸的主要制造工藝1)毛坯制造：鑄鐵、鑄鋼、焊接等。2)熱處理：改善材料內(nèi)部組織，消除毛坯制造、焊補及機械加工后所產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。3)機械加工：常分粗加工和精加工二個階段。4)水壓試驗：檢查材料質(zhì)量和接合面的加工質(zhì)量。在這些制造過程中都有檢驗工序，包括X光探傷，焊縫超聲波探傷等。第36頁/共57頁7.2不同類型汽缸的機械加工汽缸加工的特點是零件體積大，重量重，形狀復(fù)雜，加工面多，尺寸精度、位置精度、表面光潔度要求較高。7.2.1鑄鋼汽缸的主要工序7.2.2鑄鐵汽缸7.2.3焊接汽缸第37頁/共57頁7.2.1鑄鋼汽缸一般鑄鋼汽缸的主要加工過程：劃線→粗加工水平中分面→超聲波探傷→粗車汽缸內(nèi)腔→二道砂→焊各抽汽管、保溫螺母等→熱處理（除應(yīng)力）→噴丸→非加工表面磁粉探傷→精加工劃線→精加工水平中分面→鉆水平中分面各孔→拼缸鉆、鉸定位銷→精車各平面、隔板槽及汽封槽等→劃各加工工藝凸臺面線、壓板槽線及鍵槽線等→鏜床加工工藝凸臺面、壓板槽及鍵槽等→泵水→總裝。第38頁/共57頁7.2.2鑄鐵汽缸鑄鐵汽缸主要用于50MW以下汽輪機的后汽缸，根據(jù)工藝路線粗、精加工在同一工序中完成，中間沒有熱處理，所以相對一般鑄鋼汽缸省略了粗加工、裝焊和熱處理。其余加工工序與鑄鋼汽缸相似。第39頁/共57頁7.2.3焊接汽缸焊接汽缸主要用于低壓外缸，其絕大部分加工都在數(shù)控鏜銑床上加工，主要是水平中分面加工，水平中分面各孔的加工，下半座架面加工，垂直中分面加工，垂直中分面上孔的加工和軸承擋、油封擋等部位的加工。第40頁/共57頁7.3汽缸機械加工中的典型工序7.3.1劃線7.3.2水平中分面的加工7.3.3水平中分面上連接孔和螺孔的加工7.3.4水平中分面上疏水槽、卸荷槽的加工7.3.5汽缸內(nèi)腔加工7.3.6汽缸的水壓試驗7.3.7汽缸加工的設(shè)備及工裝第41頁/共57頁汽缸機械加工通常分為粗加工和精加工兩個階段：粗加工目的是去除多余金屬，盡早發(fā)現(xiàn)鑄造缺陷，進行補焊，粗加工需放精加工余量，通常單面放3mm~5mm余量，粗加工后需除應(yīng)力處理。精加工是將工件加工到最終尺寸，并達到光潔度，形位公差等要求。精加工應(yīng)注意正確的安裝和夾緊，防止產(chǎn)生彈性變形，盡量減少拆裝次數(shù)，避免汽缸起吊，翻身引起變形。第42頁/共57頁7.3.1劃線汽缸劃線目的是檢查毛坯形狀及各加工表面余量分配是否正確。并確定切削加工的尺寸界限。粗加工劃線以非加工表面作為基準(zhǔn)，保證汽缸壁厚，汽缸法蘭厚度及加工余量的均勻，還可以糾正上、下半汽缸毛坯偏差。確定水平中分面，汽缸軸向中心線，進汽管口中心線，根據(jù)這三條基準(zhǔn)線再劃出各加工面的尺寸界限。精加工劃線以已加工的水平中分面作為基準(zhǔn)，劃出水平中分面，劃出汽缸軸向中心線，進汽口中心線，再劃出垂直中分面線，各加工部位尺寸界限。第43頁/共57頁7.3.2水平中分面的加工汽輪機在工作時，要求汽缸中分面在蒸汽沖擊下必須緊密貼合，不允許漏汽。因此，對汽缸中分面的要求非常高，表面粗糙度Ra=1.6μm，自由合攏時，不允許塞進0.05mm塞尺。1）粗加工：水平中分面粗加工，一般放在龍門刨、鏜床或龍門銑上加工。也可以放在大型立式車床上加工，放在大型立式車床上加工效率高。第44頁/共57頁2）精加工：通常單缸汽輪機汽缸，水平中分面精加工可放在龍門刨，鏜床或龍門銑上加工，高中壓外缸(連體缸)放在數(shù)控龍門銑上加工。數(shù)控龍門銑精度高，光潔度好，而且與汽缸內(nèi)腔一起加工，能保證水平中分面與汽缸內(nèi)腔的平面、腰帶、汽封擋等部位的不垂直度。精加工裝夾時要注意汽缸不發(fā)生彈性變形。否則要影響加工精度。第45頁/共57頁7.3.5汽缸內(nèi)腔加工汽缸內(nèi)腔加工，主要是內(nèi)圓，平面，腰帶，汽封槽，開檔等尺寸，是汽缸的主要加工部位，精度和光潔度等要求都很高。單缸汽輪機汽缸，或有垂直中分面的汽缸，內(nèi)腔粗、精加工都可在大型立式車床上加工。粗加工時水平中分面上尚未鉆孔，上、下半汽缸按拼缸線（平線，圓線）對正，然后在上、下半汽缸法蘭處焊上四塊鋼板將上、下半汽缸連成一體，上立式車床進行粗加工。第46頁/共57頁精加工在大型立式車床上加工。精加工在立式車床上安裝校調(diào)是一個關(guān)鍵工步。由于汽缸是兩半零件，所以立式車床上需校正中心和垂直，要求：中心偏差＜0.1mm,不垂直度＜0.1/100mm。校正后才能開始精加工內(nèi)腔各尺寸及裝噴嘴組的槽子。在立式車床上校正中心和垂直通常有以下三種工藝方法：⑴校中心：1）利用校中心工具來校正汽缸的中心2）加工等高面來校正汽缸的中心。3）在汽缸內(nèi)圓處加工等高圓弧面來校正中心第47頁/共57頁⑵校垂直：1）在上（下）半汽缸的左、右；上、下有四塊校調(diào)工藝凸臺（上面兩塊可利用校中心工藝凸臺），在汽缸基本校平、校圓的基準(zhǔn)上，利用刀架上、下行程，用千分表讀出上、下兩數(shù)值，然后將工作臺連同汽缸一起旋轉(zhuǎn)180°，同樣用千分表讀出上、下兩數(shù)值，不斷的校正，使左面上、下兩數(shù)值，與右面上、下兩數(shù)值剛好相反，說明垂直已經(jīng)校好。上、下數(shù)值差反映了立式車床刀架向后傾斜數(shù)值，由于左、右兩面是相差180°后測得的，所以立式車床刀架向后傾斜數(shù)值方向正好相反。第48頁/共57頁2）在汽缸精加工水平中分面后，以水平中分面為基準(zhǔn)，光一刀垂直中分面（上、下半汽缸僅加工任一片都可以）這時的水平中分面與垂直接合面的垂直精度由加工設(shè)備來保證，上立式車床校調(diào)時只要將垂直接合面校正，汽缸垂直即校正。3）在汽缸上、下二內(nèi)圓處銑等高圓弧面，要將等高圓弧面的實際數(shù)值記下來。在立式車床校垂直時可用二只千分表同時校等高圓弧面，根據(jù)實際差值校正，這樣中心和垂直一次校正。如遇汽缸很高，又要翻身加工的可在兩端各銑二圓弧等高面，作為翻身加工的校調(diào)基準(zhǔn)，同樣方法可校正中心和垂直。第49頁/共57頁2.高中壓外缸一般無垂直接合面，兩端汽封擋內(nèi)圓尺寸小，內(nèi)腔尺寸大，不能在立式車床上加工，通常放在數(shù)控龍門銑上加工。3.低壓外缸通常是冷焊件，不分粗、精加工。一般放在數(shù)控鏜銑床上加工。水平中分面、座架面、水平中分面上各孔定位加工，各螺孔加工，都在數(shù)控鏜銑床上編程加工。上、下半汽缸拼合后仍在數(shù)控鏜銑床上加工，鏜準(zhǔn)各平面、軸承擋內(nèi)圓等尺寸。第50頁/共57頁7.3.6汽缸的水壓試驗汽缸水壓試驗（俗稱泵水）是汽輪機制造過程中一道很重要的工藝工序，它是對精加工（或半精加工）后的各種內(nèi)、外汽缸進行的氣密性試驗。通過水壓試驗可以檢測汽缸的加工質(zhì)量和汽缸材質(zhì)內(nèi)部是否存在裂紋、粘砂、縮孔等缺陷。比用其它方法(x光檢查、超聲波檢查)既經(jīng)濟又方便，特別是對于大型汽缸的設(shè)計剛性和第51頁/共57頁鑄造缺陷等也只能用水壓試驗的方法來進行檢查，該工作是否準(zhǔn)確無誤是汽輪機制造質(zhì)量及安全運行可靠的重要保證之一。水壓試驗的密封方法和密封結(jié)構(gòu)形式等要根據(jù)汽缸的壓力大小來確定。通過水壓試驗可以檢測汽缸的加工質(zhì)量和汽缸材質(zhì)內(nèi)部是否存在裂紋、粘砂、縮孔等缺陷。第52頁/共57頁7.4典型汽輪機汽缸的加工工藝7.4.1鑄鋼汽缸的加工工藝7.4.2鑄鐵汽缸的加工工藝7.4.3鋼板焊接汽缸的加工工藝第53頁/共57頁7.5300MW汽輪機汽缸的加工工藝1.高中壓外缸加工高中壓外缸為連體缸型式（如圖7-13所示），材料為ZG15Gr1MoA；生產(chǎn)路線與鑄鋼汽缸相同。主要技術(shù)要求：水平中分面光潔度Ra1.6；自由狀態(tài)合缸間隙＜0.05，間隔栓擰緊后間隙＜0.03。高中壓外缸毛坯是由重型廠提供。供貨狀