一种隔板用围带加工方法

引言

国内某些200Mw、300Mw汽轮机的原叶片型线设计落后,严重影响了机组效率。为了提高汽轮机机组效率,降低煤耗,需要对机组进行通流改造。叶栅式隔板应用于通流改造的高中压隔板部分,而叶栅环是由围带和叶片组焊而成,因此通流改造时需要加工新的围带。

1问题分析

对于围带加工,不同厂家有不同方式。例如,有的厂家采用先加工围带上的型孔,然后再弯圆的方式:有的厂家制作一个圆盘式分度工装,先将围带弯圆后再加工型线,上述方法均存在不同缺陷。先加工型孔后弯圆的方法,由于金属材料存在延展性,导致弯圆后,叶片型孔间节距超差,且不同直径的围带延展长度不一样,其节距变化每次都不一样,很难控制,导致叶栅环在组装时,由于节距偏差较大,难以安装,需要修配型孔,难以保证叶片与围带间隙,严重影响最终质量。采用圆盘式分度工装的方法,其工装笨重,且分度不能调整,如出现型孔节距超差,必须更换整套工装,费时费力。此外,还有国内某厂采用激光切割方法加工围带,一台激光切割设备就要投资近千万:激光切割后,型线周边光洁度差,且切割后型孔偏差较大,影响最终装配效果。

2解决方案

为了解决上述问题,需要采用新的围带加工思路。为了解决先打孔后弯制,叶片型孔间节距超差的问题,需要先将围带弯制后加工型孔。为了解决激光设备投资大、圆盘分度工装笨重的问题,需要重新设计一种工装,利用普通线切割设备进行加工。

2.1围带本体加工

对于围带本体的加工,采用先将围带弯制成半圆,然后进行线切割的方法。围带分为两种形式,一种为圆形,另一种为锥面形。圆形围带的弯制方法为,直接下长方形料,然后利用弯制工具将其弯成半圆。对于锥面形状的围带,如采用长方形料,显然不能满足要求。需要计算出其理论的小端直径和大端直径,然后下成扇形料,弯制后,就会形成锥面形状。为了更好控制弯制直径,在弯制前需要制作一个弯制样板,在弯制过程中控制弯制半径,另外还需要在平台上划出围带的理论直径圆,然后将弯制好的围带进行对比调整,直至围带直径达到图纸要求。

2.2围带上的穿丝孔加工

因为围带型孔在围带中间位置,线切割的钼丝不能直接切割加工,需要在每个叶片型孔位置预钻孔。图1为围带上的预钻孔位置示意图,其中L为围带总长度,w为围带总宽度,A为穿丝孔实际位置,P为叶片型孔的节距尺寸,N为叶片总数量。因为围带与叶片焊接组成叶栅环时,包括后续叶栅环与隔板内外环焊接过程中,均会产生焊接收缩,所以围带加工必须考虑焊接收缩率。根据实际经验表明,焊接收缩率按3/1000～5/1000考虑,焊后叶片间的节距才能满足要求。其具体收缩率需要根据围带直径大小确定,一般直径1.5m以下的取3/1000,直径1.5～2.0m的取4/1000,直径超2.0m的取5/1000。因为每个厂家焊接参数并不完全一致,所有需要厂家根据自身情况确定。

图1围带上的预钻孔位置示意图

2.3工装及围带型孔的加工

工装的制作思路是,利用钢板制作一个用于定位水平及垂直方向的底座,然后用钢板加工一个与其配套的托芯。在托芯上加工和围带外圆一致的圆弧面,并在托芯圆弧面上安装定位柱来调整节距,然后利用压板压紧围带,就可以线切割加工型孔了。加工完一个型孔后,松开压板,移动围带到下一位置,就可加工第二个型孔。如节距有偏差,更换一个定位柱即可。下面为其工装制作的具体步骤:

(1）首先,利用钢板制作一个四方形底座,在底座上加工一槽孔,以便线切时不碰到底座。在底座加工两个水平方向的定位销孔,一个垂直方向的定位销孔,并在定位销孔上安装定位销,以便托芯定位。

(2）然后,利用钢板制作一个托芯。在托芯上加工一个与围带外圆一致的圆弧面,并在托芯圆弧面上安装定位柱来定位节距。在托芯上加工一槽孔,以便线切时不碰到托芯。

(3）其次,将底座在线切车床上进行找正,将托芯以定位销定位,用M20连接螺栓将托芯与底座连接牢固。将围带放置于托芯上,利用压板上的压板压紧螺钉和侧压板上的侧压板定位螺钉压紧围带,将线切割用钼丝穿过围带上预先加工的工艺孔,就可以线切割加工型孔了。

(4）最后,在加工完一个型孔后,松开压板上的压板压紧螺钉和侧压板上的侧压板定位螺钉,移动围带,使围带以已经加工的型孔一侧贴紧定位柱,就可加工第二个型孔。

围带加工示意图如图2所示。

3结语

通过加工多台围带的实践表明,此工装加工出的围带不仅尺寸满足要求,而且叶片型孔质量高。该工装只需配合普通线切割机床即可加工,工装成本在几千元,线切割设备10万元左右,最终成本远小于其他厂家。该工装加工的围带已经应用于多台机组的改造过程中,为机组的节能降耗做出了贡献。