淺談回轉(zhuǎn)式空預器圍帶安裝變形控制

趙忠民，丁德林

（上海電力安裝第二工程有限公司，上海 200235）

1 前言

回轉(zhuǎn)式空預器的傳動裝置根據(jù)驅(qū)動方式分中心傳動和圍帶傳動兩種。圍帶傳動為常用的驅(qū)動方式，傳動力矩大，傳動比小，運行穩(wěn)定。圍帶準圓度是整個安裝過程的關鍵所在，對轉(zhuǎn)子運行中圍帶銷與大齒輪嚙合性有著直接影響，準圓度偏大會造成轉(zhuǎn)子受熱膨脹后大齒輪與圍帶銷之間產(chǎn)生間斷性撞擊摩擦，從而降低圍帶和大齒輪的使用壽命，以致影響空預器轉(zhuǎn)子的擺偏，導致漏風率增大。圍帶安裝中尤為重要的是焊接變形，圍帶銷軸徑向準圓度和節(jié)距收縮量不易控制，是圍帶安裝中十分棘手的難題，安裝中其返工率較高。因此，控制好圍帶與連接板和外殼板的焊接工藝，對減少焊接過程中圍帶熱變形收縮有著顯著的作用。

2 原因分析

整臺空預器的圍帶是由多節(jié)段圍帶拼裝焊接組成，相鄰節(jié)段圍帶通過連接板與轉(zhuǎn)子模塊殼體焊接成一體。連接板與殼體和圍帶在焊接過程中會產(chǎn)生收縮變化，由于轉(zhuǎn)子外殼板相對較薄且弧度間距長，在與連接板焊接過程中其產(chǎn)生的徑向收縮量尤為顯著。

傳統(tǒng)安裝工藝（如圖1）采用臨時扁鋼定位圍帶下平面標高，再就位各節(jié)段圍帶組成整體，對組成整體圍帶銷軸準圓度及間距實施找正，最后，連接板與轉(zhuǎn)子外殼板和圍帶進行焊接，焊接過程中，由于兩處焊接應力的累計疊加，致使焊接所產(chǎn)生的收縮量顯著增加。

圖1 傳統(tǒng)安裝工藝

對于圍帶焊接收縮變化和控制，特別是圍帶銷軸徑向內(nèi)縮量（向轉(zhuǎn)子中心方向）變化，廠家至今仍無具體有效控制措施。由于圍帶是基于找正完畢且點焊固定后，在自檢合格下進行施焊，為此，經(jīng)焊接變形所產(chǎn)生的超標量是無法調(diào)整的，一旦超出規(guī)范，只能割除重新找正且焊接。

3 控制措施

（1）突破傳統(tǒng)安裝工藝，先找正連接板且完全焊接，使轉(zhuǎn)子外殼板與連接板焊接中所產(chǎn)生的收縮量在圍帶就位前已完全釋放、分解、吸收，徹底消除圍帶安裝中此道焊接工序焊縫熱變形所產(chǎn)生的收縮量，然后就位圍帶實施準圓度找正。具體工藝如下（如圖2）：①根據(jù)模塊轉(zhuǎn)子直徑計算出整臺空預器圍帶銷軸中心周長，人工盤動轉(zhuǎn)子，用帆布卷尺按圍帶安裝標高實測模塊轉(zhuǎn)子外殼板實際周長，為保證數(shù)據(jù)準確性，帆布卷尺貼實外殼板并用膠帶紙間斷封貼固定，得出外殼板至圍帶銷軸中心相對距離。②依據(jù)圍帶安裝標高、各節(jié)圍帶弧長、模塊轉(zhuǎn)子外殼板周長，在模塊轉(zhuǎn)子外殼板上用鋼針劃出連接板安裝位置，并按圖紙所示對應各節(jié)圍帶進行編號；③連接板找正：先找正下部連接板，采用框式水平儀找正圍帶下部連接板且點焊定位，然后通過工字尺（備注：工字鋼上下面車削精加工，尺寸為圍帶高度+0.50mm）直接定位上部連接板且點焊；④防止連接板與轉(zhuǎn)子外殼板在焊接中水平變化，采用臨時支撐角鋼與轉(zhuǎn)子外殼板進行臨時點焊固定；⑤采用分層、對稱、錯開方式對各連接板與模塊轉(zhuǎn)子外殼板實施完全焊接。

圖2 改進安裝工藝

安裝工藝如圖2。

（2）擬定合理焊接順序。焊接工藝對焊接變形的影響有很多方面,包括焊接方法、焊接熱輸入、焊接順序、構件的定位應用等。在各種工藝因素中,焊接順序?qū)附幼冃蔚挠绊戄^為顯著,一般情況下,改變焊接順序可以改善殘余應力的分布及應力狀態(tài),減少焊接變形。

如圖3 依據(jù)熱脹冷縮互補原理及過往施工焊接中實際經(jīng)驗擬定了一套焊接順序，采用分段、分層、對稱、錯開焊接方式。焊接過程中，通過人工有序盤動空預器轉(zhuǎn)子，對各連接處進行跳躍式施焊，不在同一處疊加式連續(xù)焊接，有效控制累計熱變形。嚴格控制焊接熱輸入時間，待前次焊接完且基本冷卻后再次焊接，從而使收縮偏差值被分解、吸收、補償。

圖3 合理的焊接順序

（3）安裝中預放收縮量。通過試焊獲得銷軸徑向及節(jié)距偏差值作為安裝中預放量。采用百分表初找整條空預器圍帶準圓度，然后選定二處（連續(xù)位置）圍帶接頭進行試焊接，節(jié)段圍帶未試焊的另一端上下連接板點焊固定。試焊前，記錄原始找正圍帶銷軸間距、徑向數(shù)值，焊后進行數(shù)據(jù)測量對比，確定收縮變化值。為避免試焊后收縮量超出規(guī)范而切割返工，依據(jù)以往經(jīng)驗，焊前可在原始找正值上預先放量后再進行焊接，確保焊后圍帶銷軸準圓度和間距均在設計范圍內(nèi)。①記錄開焊時間，按擬定的焊接順序施焊，先軸向上下焊接、后徑向上下錯開、分層焊接；②焊接過程中,控制好焊接電流、電壓和焊接量。采用小的焊接參數(shù)，同時，每次焊接的焊縫長度也盡可能短，降低熱輸入越大收縮量越大現(xiàn)象。每道焊縫的每一小段焊接完后，應等焊接件溫度自然冷卻后再施焊，不在同一焊接件上連續(xù)焊接。③焊前焊后數(shù)據(jù)進行對比，確認變化值。據(jù)試焊時的數(shù)據(jù)分析，兩根圍帶接頭處完全焊接后，其銷軸徑向往轉(zhuǎn)子中心方向收縮量在0.90mm 左右，環(huán)向兩銷軸間距收縮量為0.20mm 左右。焊接收縮數(shù)據(jù)為圍帶準圓度二次找正提供了重要的依據(jù)。

4 圍帶二次找正且焊接（如圖4）

圖4 圍帶二次找正且焊接

（1）依據(jù)試焊銷軸間距收縮量、內(nèi)縮變化值，調(diào)整圍帶接頭連接處銷軸間距（設計值+0.20mm）及轉(zhuǎn)子中心至銷軸半徑值（設計值+0.90mm）。

（2）圍帶安裝關鍵點在于銷軸的準圓度，整臺空預器圍帶銷軸的半徑大小只要在設計允許的范圍內(nèi)即可，對空預器平穩(wěn)運行并無影響，后續(xù)與驅(qū)動裝置大齒輪嚙合間隙是通過增減齒輪箱座側(cè)墊片來予以保證。

（3）盤動轉(zhuǎn)子分別對各連接處進行焊接，焊接時盡量控制焊接熱輸入，采用短弧、多層多道、小規(guī)范的焊接工藝，按試焊順序和相同的焊接層數(shù)、道數(shù)進行焊接。

5 具體實施案例

寧波熱電廠150MW 發(fā)電機組配備一臺27.1--VI-1625 型容克式空氣預熱器，該型式空氣預熱器是由日本設計和制造，布置在鍋爐10.50米層E排至G排鋼柱之間，驅(qū)動方式為圍帶驅(qū)動。整臺空預器圍帶由24 根圍帶短節(jié)安裝焊接組成，現(xiàn)場需通過上下連接板對各節(jié)圍帶進行有效焊接。

（1）設計要求及驗收數(shù)據(jù)：①圍帶銷軸半徑設計要求＜3.0mm，焊接后驗收數(shù)值為1.4mm；②圍帶平行度設計要求＜6.0mm，焊接后驗收數(shù)值為1.0mm；③連接節(jié)段銷軸間距設計要求±0.5mm，焊接后驗收數(shù)值為0.15mm。

（2）圍帶驗收記錄，見表1。

表1 空預器圍帶找正記錄

6 結語

綜上所述，通過改進安裝工藝、合理安排焊接順序，預留焊接收縮量，從而提高了空預器圍帶準圓度，對空預器的運行平穩(wěn)、減少大齒輪和銷軸磨損起到了關鍵作用。寧波臺塑熱電1#爐回轉(zhuǎn)式空預器圍帶的安裝中，成功地控制了圍帶銷軸徑向及節(jié)距偏差，在空預器圍帶安裝質(zhì)量上得到了很大的提高，為圍帶型空預器安裝提供了可行的施工方法和重要的技術支撐。