一種靜葉持環T型葉根槽修復方法

楊槐 畢玉潔 李青海 趙君霞

摘 要：靜葉持環是反動式汽輪機上靜葉的載體，單個持環上通常會裝配有多級靜葉片，它類似于沖動式汽輪機上的隔板和隔板套的整合。反動式汽輪機的靜葉是通過靜葉持環上的葉根槽裝配在靜葉持環上，以我公司生產的雙抽150MW反動式汽輪機為例，靜葉持環葉根槽形式多為T型葉根槽形式，靜葉持環T型葉根槽轉子T型葉根槽類似，它的加工質量和精度都非常重要，加工時，由于它的結構特殊，尺寸小，加工干涉多，排屑困難等因素，所以靜葉持環T型葉根槽的加工失誤是持環加工中易出現的事故， 持環本體的鑄造毛坯成本很高，如果由于持環上葉根槽加工失誤而造成持環本體報廢，直接經濟損失非常巨大，該文通過150MW反動式汽輪機靜葉持環T型葉根槽加工失誤為實例，介紹了一種通過鑲嵌環來修復持環T型葉根槽的方法。

關鍵詞：反動式汽輪機 靜葉持環 T型葉根槽 修復方法

中圖分類號：TH878 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）03（a）-0085-02

靜葉持環是反動式汽輪機上靜葉的載體，單個持環上通常會裝配有多級靜葉片，它類似于沖動式汽輪機上的隔板和隔板套的整合。機輪機各級靜葉固定在持環上，靜葉持環再固定于汽缸上[1]。不同于鑄造和焊接隔板，持環上的靜葉片全部通過持環上葉根槽裝配在持環本體上，與轉子的動葉片裝配方法類似，持環上葉根槽的加工精度有很高的要求，直接影響靜葉片的裝配質量。

持環本體的鑄造毛坯成本很高（接近汽缸的鑄造成本），如果由于持環上葉根槽加工失誤而造成持環本體報廢，直接經濟損失非常巨大，本文以我公司生產的雙抽150MW反動式汽輪機低壓持環葉根槽加工失誤為例，介紹一種靜葉持環葉根槽修復方法。

1 問題分析

該公司雙抽150MW反動式汽輪機低壓持環上靜葉葉根槽為T型葉根槽，其結構形式如圖1所示，在車削葉根槽R2過渡圓弧工序時，由于編程未考慮刀具車削刃的變換，造成一側T型槽肩部（寬12.5mm）位置過切4mm，過切后的T型槽如圖2所示，肩部僅剩8.5mm。

葉片在工作時，作用在葉片上的力主要有兩種：一是由于透平高速旋轉時葉片自身重量和圍帶、拉筋質量產生的離心力；二是氣流流過葉片產生的氣流作用力[2]。由于持環上是靜葉片，靜葉片僅受氣流作用力產生的彎應力，此處輪槽肩部主要受葉片的剪切力。出現此類問題，通常解決方法是將兩側凸臺肩部加工至對稱，再定做與葉根槽相配的特殊靜葉片來完成修復，但由于此處肩部過切嚴重，肩部受力強度不合格，所以不能使用此種方法，在綜合考慮了葉根輪槽受力情況，修復的難易程度等因素，最終確定了使用嵌環法來修復該級葉根槽。

2 修復方法

嵌環法其基本原理是通過將葉根槽二次加工成型，然后在槽內嵌入一個剛性半環來完成葉根槽的修復，如圖3是使用嵌環法完成修復的示意圖，要實現嵌環法修復，主要需要完成以下三個關鍵步驟。

2.1 葉根槽的二次加工

葉根槽按圖4進行加工，由于葉根槽兩側肩部為主要受力面，所以應盡量保證b面與a面的跳動度和同軸度，為了滿足加工要求，加工時，必須使用數控機床編程進行加工，且編程零點和對刀點要一致。

2.2 嵌環的加工

嵌環是由1個加工完成的整圈環線切割成2個半環而成，嵌環材質選用與葉片相同的材質2Cr12NiMo1W1V。2Cr12NiMo1W1V在調質狀態使用，硬度達到277～311[3]。嵌環由于直徑大，外圓直徑Φ2047，截面尺寸小，截面為12.5×13，硬度高，所以要保證嵌環加工的精度及加工后不變形，難度較大，為了完成嵌環的加工，專門設計了加工嵌環的工裝胎具，該工裝胎具先用螺栓頂住嵌環來加工嵌環的上、下兩個端面，兩個端面加工完成后再改用壓板壓緊來加工嵌環的內、外圓。

2.3 裝配

在準備裝配靜葉前裝配嵌環，將嵌環整個嵌入葉根槽內，沿周向將嵌環敲實，注意嵌環兩端距水平中分面距離要一致，嵌環裝配好后裝配靜葉，靜葉裝配完成后在嵌環和嵌環槽接縫處鉆、鉸Φ6H8深13銷孔，打入Φ6×12的銷子（標準號GB/T119.1-2000，不銹鋼，強度等級A2-50），最后對圓柱銷進行斂縫，整個修復即完成。

3 結語

綜上所述，是一種利用嵌環法來修復持環T型葉根槽的方法，它相比傳統配靜葉修復方法，修復更為簡單易行，修復周期短，修復后檢查葉片裝配各相關尺寸均符合要求。

參考文獻

[1] 方雅麗，王爭艷.超臨界350MW汽輪機高壓靜葉持環的設計開發[J].熱力透平，2011，40（3）：180-183.

[2] 吳厚鈺.透平零件結構和強度計算[M].北京：機械工業出版社，1982.

[3] GB/T8732-2004汽輪機葉片用鋼[S].中華人民共和國國家標準，2004.