新制與返修燃氣輪機轉子的質量控制要點

廖達平

摘 要：本文通過對新制燃氣輪機轉子與返修燃氣輪機轉子不同的質量控制要點和方法的研究，結合本公司的實際情況與生產任務總結而出。覆蓋了燃氣輪機所需要的大部分質量控制方法和質量檢驗手段，與莆田3#和惠州3#相結合，具體到生產過程和檢驗過程中，得出的自己的觀點。

關鍵詞：質量控制;燃氣輪機轉子;加工控制;檢驗控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.01.018

隨著我公司的國產首臺701F3大型燃氣輪機轉子莆田3#的裝配成功，和三菱返修燃氣輪機轉子惠州3#在廠返修，它們之間的質量控制模式和實施要點也不盡相同。如果我們能夠全部的掌握其主要的質量控制方法，那么對我公司以后的燃氣輪機生產和返修以及全面的燃氣輪機國產化起到很重要的作用。

莆田3#是我公司自主生產加工主要部件和自主總裝的首臺701F3大型燃氣輪機轉子，在三菱TA的技術支持和嚴格的質量控制下，我們實現了FAI對加工過程的控制和總裝的實時監控。在出現嚴重的缺陷和解決不了的技術難題時，我們主動要求三菱給予技術評判和技術援助。從中學到了寶貴的經驗，為下一步燃機轉子生產質量控制的額度和類似問題的處理提供了依據。

惠州3#是我公司幫助三菱返修的第一臺燃氣輪機轉子，也是我公司返修的第一臺燃氣輪機轉子，所有的技術支持和質量控制均由三菱負責，我們主要是扮演的是學習者，學習返修轉子的檢驗方法和檢驗內容、控制方法和控制內容、檢驗量具和檢驗設備，以及其中應該注意的要點。為以后公司的返修燃機轉子和返廠大修燃機轉子積累重要的經驗。

1 加工控制方法要點

主要針對新制的燃氣輪機轉子而言，重點的質量控制從超精加工開始。采用節點控制的方法，有效地對各個部件工序完成后的尺寸測量，跳動檢查，接觸檢查，粗糙度檢查，孔的位置度檢查、圓柱度檢查，倒角檢查，間隙檢查，無損檢查等相關的檢查，由自檢到專檢，最后實施FAI見證對整個產品工序的合格性負責，并且要對FAI見證記錄整理和會簽。返修的燃氣輪機轉子相對的加工數量很少，若需加工可以套用新制燃機轉子的質量控制方法和記錄。

1.1 尺寸測量檢查（控制等級4）

我公司主要采用QCS記錄卡對尺寸進行檢查，適用于精加工和超精加工的交檢和記錄。QCS記錄卡集合了圖示、設計值和公差，包含了圖紙上對該工序所有尺寸的測量點。重點是控制超差尺寸點，對于止口、接配面（接觸面）等重要的部位，尺寸公差小，加工精度要求高，出現超差后將很難調整，所以在精加工時都必須留0.50mm的余量，而且在超精加工時，床子精度一定要達到0.002mm。我公司現就一臺3.2m立車能達到要求，嚴重影響了公司的生產進度。

1.2 跳動檢查（控制等級4）

作為檢驗轉子加工是否合格的最重要依據就是在總裝完成后的無葉片轉子跳動。這取決于輪盤在加工時的精確加工和嚴格控制。輪盤的跳動一般分為端面跳動和圓跳動。端面跳動主要控制的是：輪盤的水平（做基準面時）或端面相對于基準面的水平（做加工面時）。圓跳動主要控制的是：輪盤的中心（做基準圓時）或圓相對于輪盤中心的圓度（做加工圓時）。燃機轉子的加工精度要求很高，如果床子的精度不夠或未找正就進行加工的話很容易造成跳動超差，所以在加工一個輪盤時，一般只選擇一個基準面，這樣可以減少累積誤差的產生。出現超差后，一般是重新找正輪盤后對修正面進行最微小量的再加工或者是拋磨。 在莆田3#的檢查過程中，出現了跳動超差的現象。通過對接手環的進汽側接配面進行了0.02mm的再加工，成功的解決了整體轉子中間軸部位的跳動超差問題。

1.3 接觸檢查（控制等級5）

在燃氣輪機加工的最后階段，往往要對兩兩輪盤間的接觸進行檢查。在透平輪盤和接手環之間采用預裝配或與母盤（分凹齒母盤和凸齒母盤）裝配的方式檢查接觸情況，要求：180個齒面至少要超過75%齒面接觸，且不能出現連續不接觸現象，接觸均勻，充分等等。具體檢驗標準為：MSFDC-12500。在壓氣機輪盤之間采用平尺接觸的方法檢查接觸情況，要求：要超過75%的面積接觸，且不出現斷線情況，接觸均勻，充分等等。作為最重要的一個控制環節，他往往能反映出轉子在總裝完成后或者是工作后的接觸狀態，接觸不好的話很容易形成應力集中和變形等等。在質量控制方面， 在出現不符合檢驗標準的情況時，根據具體的情況做出最微小量的再加工或者是回用。

1.4 粗糙度檢查（控制等級3）

表面粗糙度是加工零件的重要特性指標之一。對摩擦和磨損、疲勞強度、耐腐蝕性、配合性能、接觸剛度、密封性都有一定的影響。我公司一般采用便攜式HOMMEL T1000型觸針式粗糙度儀，它是利用儀器的測針與被測表面相接觸，并使測針沿其表面輕滑過測量表面粗糙度的測量方法。

在燃氣輪機轉子零部件的加工過程中粗糙度一直是其中的一個軟肋，往往達不到圖紙的要求，需要進行手工拋磨和機械拋磨來達到要求，甚至只能現狀使用。相比三菱加工的產品，他的控制方法很特別，但是很實用。比如：三菱對輪盤加工時，在工作部位或接觸部位使用精密的刀具和降低了進給速度，使加工出來的粗糙度遠遠的好于圖紙的要求。而在其他的地方使用了一般的刀具和提高進給速度，這樣粗糙度達不到圖紙的要求，但是不會影響輪盤的整體質量，在加快了生產進度的同時也保證了產品的質量。還有就是再加工透平一級輪盤空氣冷卻孔時，三菱采用的是內冷鉆頭，冷卻液很好的冷卻了鉆頭，同時減少了鉆頭的震動量，加工出來的孔都能滿足圖紙要求。而我公司采用的是實心鉆頭，加工出的孔基本已經超出了粗糙度儀的測量范圍，但是沒有有效的補救措施，只能現狀使用。

1.5 其他加工控制方法（控制等級3）

燃氣輪機轉子的零部件包含了很多孔的加工。其中拉桿孔和連接螺栓孔的加工最為重要。對于孔的檢驗方法主要包括孔的位置度檢查和孔的圓度檢查。對于孔的位置度檢查，根據Z孔中心的實際坐標，算出其他11個孔中心的理論坐標，依次測出11個孔的實際中心尺寸。? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?比較實際中心和理論中心的坐標差值，不能大于孔的公差范圍。

還有一種比較特殊的方法來檢測倒角的問題，由于有很多倒角是沒法用測量工具來進行測量的，所以我公司一般采用輪廓儀來測量倒角半徑。由于是近似測量，不能真正的反映出倒角的實際情況，所以測量結果也只做參考。

2 檢驗控制方法要點

主要針對返修的燃氣輪機轉子而言，由于使用過一段時間，其部件的理化性能和結構都發生了微小的變化。為了確認輪盤、拉桿等是否還可繼續使用，需要對所有輪盤、拉桿、螺栓和螺母等進行無損檢查，對個別輪盤進行金相檢查和硬度檢查，和部分尺寸檢查。因為惠州3#為三菱在我廠返修轉子，我公司對返修轉子不作任何質量評定。我們承擔了配合和學習的角色，我們通過學習《金相組織檢查要領》、《硬度測定要領》、《返修轉子無損檢查要領》等，系統的了解了返修轉子的返修全過程和質量控制方向。新制的燃氣輪機轉子已經在進廠復驗后合格，具備使用條件。

2.1 金相組織和硬度檢查

金相組織和硬度檢查只在壓氣機3級輪盤、4級輪盤、10級輪盤、11級輪盤和17級輪盤以及透平1級輪盤和4級輪盤進行，這主要取決于輪盤的材質。壓氣機11～17級采用的是ABM（硬度要求：269Hv～320Hv），壓氣機1～10級和透平輪盤使用的材料為10325TG（硬度要求：≥331Hv）。在硬度試驗前，要對里氏硬度計和不同硬度的標準試件進行比對，出現差異過大的情況時要對測量結果進行差補。例如：

2.2止口檢查

止口檢查主要是指止口尺寸的確定。由于止口高度不夠，使用內徑千分尺測量很容易差生誤差，對于返修轉子而言，止口很容易出現拉毛的情況，這樣誤差產生的概率就更大了。三菱采用了特殊的測量工具，特點如下：

（1）采用特制雙頭百分搖表。搖表的刻度與一般的不一樣，不能直接進行測量和讀數。通過背面的調節開關可以調節搖表指針的振動方向。同時，指針的位置可以進行調節，方便測量位置的變化。

（2）內徑和外徑都可以測量。設有兩個測量頭，配合搖表不同的振動方向，可以測量內徑和外徑。測量的方法也基本一致。

（3）三步定位。首先調節尾翼到合適的位置后固定。再通過螺栓微調，使指針與被測物基本接觸。最后旋轉搖表的刻度表，把指針的最小位置調到0 刻度。這樣就測量出了被測物的尺寸，但是不能直接讀數。

（4）它只是測量工具并不是量具。需要配合相同規格的內徑千分尺和外徑千分尺才能真正的測量出被測物的尺寸。

但是，三菱使用的止口卡尺有個盲點：不能測量尺寸比較小的止口，像壓氣機的其他止口，使用它測量都比較吃力。我建議我們公司可以仿造三菱的設計方案，設計出一個測量間距在175mm～200mm的止口卡尺，能滿足大部分止口的測量。這樣既可以消除使用內徑千分尺容易產生的誤差，又可以避免使用大止口卡尺那樣的費勁。

2.3 無損檢查

燃氣輪機轉子的全部零部件都需要做無損檢查。在新制燃機轉子中，輪盤的機加工完成后都需要進行無損，確認完好后才能進入到下一工序。在返修燃機轉子中，輪盤的除銹很關鍵，只有達到無損檢驗的標準時才能進行無損。

參考文獻：

[1]許志春.燃機聯合循環國產化質量控制研究與實施[J].