60萬汽輪發電機密封瓦加工方法改進

摘 要：600MW汽輪發電機組是美國西屋技術的產品，經過國產化后，現成為公司主要火電產品之一，包括目前的海南昌江核電項目也采用600MW汽輪發電機。而其中的密封瓦屬于雙流雙環式結構，所謂雙流雙環式結構是指密封瓦的氫側與空側各自形成獨立的循環油路，通過平衡閥的控制使兩油路油壓維持平衡，限制兩油路相互串流，并避免含氫油氣與外界空氣直接接觸，造成事故，從而達到維持發電機內氫氣純度的目的。文章闡述了60萬汽輪發電機密封瓦加工方法改進。

關鍵詞：60萬汽輪發電機；密封瓦；加工方法；改進

該類型密封瓦具有技術先進、拆卸方便、自調節性強、隨動性好等一系列優點，但其結構復雜，加工難度大、制造成本高、極易出現變形，特別是在加工、運輸、安裝過程中。為此，研究其加工工藝過程，并針對加工中極易變形的難點問題進行分析研究，制定出合理的加工工藝方案，以保證產品的質量，降低生產成本，提高生產效率。

1 加工難點分析

密封瓦（如圖）材質為錫青銅（ZCuSn10P1）與巴氏合金（ZSnSb11Cu6）的結合體，與密封座的標準間隙公差范圍較小，徑向0～0.05mm，軸向0～0.08mm，要求內圓橢圓度≤0.02mm、錐度≤0.01mm、同軸度≤0.03mm、垂直度≤0.03mm，中分面間隙≤0.02mm，形位公差要求十分嚴格，尺寸公差范圍也較小，由于是雙金屬的薄壁結構，涉及到冷加工和熱加工兩個方面，方法不正確很容易使產品報廢。而且密封瓦精加工后還要對巴氏合金結合質量以及巴氏合金與銅的結合面分別做UT超聲波探傷和PT液體滲透探傷，符合標準0EA.641.053，同時還要滿足與密封座軸向間隙尺寸0.31～0.39mm，徑向間隙尺寸0.23～0.28mm，這樣又增加了加工難度，不易保證尺寸和形位公差。

2 加工要點分析

通過對密封瓦零件的結構及技術分析可看出，密封瓦內孔和厚度均有較高的形位公差和尺寸精度要求，而且與軸承座和軸有較高的配合要求，所以保證內孔和厚度的精度是關鍵，尤其是加工過程中和精加工后變形的預防。首先從掛鑄產生的應力進行分析密封瓦變形的原因，密封瓦鎢金掛鑄的簡圖如圖1所示：

密封瓦掛鑄鎢金加工后切環形成的半環形狀，此時取一水平截面分析鎢金對瓦體應力效果情況（見圖2），鎢金是后掛鑄在瓦體表面，當液體鎢金凝固時對銅瓦體形成的收縮拉力如箭頭所示為均布的拉應力，當瓦體分半后，每個箭頭的力可分解成沿合口方向的力和垂直合口方向的力，所有水平方向的合力，可以使強度較弱的60萬密封瓦沿合口處受到的向心力最大，當切半完成后受合力影響瓦沿合口方向向內收縮，經實際測量，數值為0.1～1.2mm，當加工掉部分余量后，瓦沿合口方向向外擴張，數值為0.1～0.3mm，隨時間的延長，同一付瓦由于應力釋放，數值有擴大趨勢，但半年以后趨于穩定，這是由于應力已大部分釋放。根據金屬件熱處理能消除應力的原理，經過反復試驗，驗證了密封瓦在140～150°C時變形最大，超過150°C則變形不再明顯。其次從金屬加工過程中分析密封瓦平面度和內徑變形的原因。由于密封瓦外徑為φ615mm，厚度僅19mm，且有許多凹槽，強度較弱，裝夾加工極易變形。當密封瓦裝壓加工時底面如有間隙，裝壓后也會發生彈性變形，平面度不能保證。另一種情況，當瓦裝壓后，壓板之間的瓦底面仍可能存在凸凹變形，又由于瓦薄，當車上表面時，凸起部位在車刀壓力下被加工，車后又在彈性變形內凸起，也影響到瓦平面度。為此，必須消除加工時密封瓦與胎板各支撐點的間隙，同時考慮到瓦體和軸承合金為雙金屬，車削時要選擇合理的參數和刀具，每次進給量要小且加工中溫度不易過高，防止去除材料熱變形的影響。基于以上兩個方面的分析，通過優化加工工藝方案減小變形即可加工出合格的密封瓦。

3 工藝方案的確定

3.1 合理布置熱處理工序，使掛鑄應力和加工應力減到最少，保證材料的加工性能滿足工藝要求。

3.2 正確安排粗、半精、精加工工序，盡可能使前序造成的誤差和變形在后序得到糾正。

3.3 選擇合理的裝夾方法、工裝工具和切削參數，減少變形。

4 主要加工工藝

4.1 鑄件進行退火、去氫處理，消除毛坯殘余應力，改善材料的切削性能，避免軸承合金澆鑄后出現氣孔。

4.2 粗加工去除大部分余量，掛鑄軸承合金表面達到工藝要求。

4.3 離心澆鑄提高軸承合金與瓦體結合力，有效避免精加工后脫殼和氣孔現象。

4.4 半精加工車切圓環，節約寶貴材料，一件車切多件。

4.5 熱處理去除掛鑄應力。

4.6 車序半精加工，消除余量，糾正前序誤差；銑序半精加工，加工圖樣所有凹槽和油孔等尺寸。

4.7 精銑合口面，消除變形。

4.8 手工刮研，保證中分面間隙≤0.02mm。

4.9 半精加工車削留量，消除前序變形，為精加工做準備。

4.10車平胎面做基準，消除裝壓點的間隙，在立式車床完成全序加工。

通過以上加工工藝的實施，提高了生產效率，降低了生產成本，最關鍵是保證了密封瓦的各項精度完全符合圖樣和裝配要求。

5 結束語

密封瓦在汽輪發電機中屬于關鍵部件，它的加工在電機制造業中占有重要地位，密封瓦質量的好壞直接關系到機組的正常運行和安全。通過對600MW汽輪發電機組密封瓦加工工藝的研究，已制定了合理的加工工藝。迄今為止，從未收到電廠反饋有關密封瓦變形的問題，進一步提高了企業的信譽和知名度，間接保證了國家重點項目的順利實施，同時也達到了批量化生產的目的，對今后類似薄壁型產品的加工具有參考價值和指導意義。