N51-8.83纯凝汽式汽轮机制造工艺方案

1、N518.83纯凝汽式汽轮机制造工艺方案编号：（汽）0200-010设计：审核：批准：二O一二年四月N518.83纯凝汽式汽轮机制造工艺方案N51高压单缸纯凝汽式汽轮机，是我公司在广泛的市场调研基础上，依据国家政策和相关国家规划，为适应市场需求，按用户订货要求自主开发、设计的51MW高压单缸纯凝汽式汽轮机新产品。该机组与同系列其它机组相比，具有自己的一些结构工艺性特点。如中分面下猫爪支承、可调式径向汽封结构、改进的高压喷嘴组、采用凸轮配汽机构、定中心梁结构、叶片采用全三维结构等等。一、 产品结构的工艺性由于该汽轮机是纯凝汽式机组，因而与相同进汽参数、同功率的其它机组相比具有：结构较复杂、零部件

2、较多、外型尺寸较大的特点。静子方面：汽缸为单缸结构。高、中、低三缸通过垂直法兰相互连接。前轴承箱和后汽缸分别为整体焊接结构，高压缸是合金钢铸造结构且4个蒸汽室、喷嘴室通过焊接方式固定在高压缸上，中压缸为铸钢结构。为缩短机组轴向尺寸，更好的布置抽汽管口，设计了6级隔板套，隔板套、隔板其底部通过定位键调整、定位；中分面处通过搭子（悬挂销）分别与汽缸和隔板套固定；汽缸采用下猫爪支撑式结构，汽缸膨胀和收缩时通过定中心梁推动前箱沿轴向前后移动，保证动静部件的相对位置不变。 隔板全部为焊接结构形式，其中：第2-16级隔板为自带叶栅焊接结构形式，17-20级是静叶与隔板体和隔板外环焊接结构形式； 转子：转子

3、总长6333mm，两轴承之间跨距：4898mm。为整锻轮盘加套装叶轮组合式结构，即前十六级为整体锻造轮盘结构，后四级为套装式叶轮结构；联轴器和盘车齿轮、后汽封套筒红套装配到转子上。因此，该机组制造工艺复杂、难度较大，尤其是高压缸的加工及喷嘴室、蒸汽室的焊接、隔板焊接、加工，后汽缸焊接和转子加工装配、套装等难度较大。二、 根据我公司的发展规划和市场需求，该机组型号为以后生产的基本系列之一。因此安排工装设计和制造时，是按单件生产的批量考虑，并充分考虑了其通用性。三、 各零部件加工方式划分我公司有多台套机组要同时生产并且交货周期基本相同，因而生产组织安排非常紧张，为更好的满足机组的交货时间要求，满足

4、机组的设计质量和制造质量；另外根据我公司缺少焊接技术人员、焊接操作人员，缺少焊接经验的特点，该机组零部件采用自主加工、外协生产、成品购买三种方式。对该机组的零部件生产作如下划分：自主生产部件（JPEF）、外部协作部件（外协）、对外采购部件（外购）三类，详见附表1.四、 工艺文件的编制和工装准备。根据该机组的生产类型和技术特点，尽量采用同行业单位的制造工艺作为相关工序的操作依据，并结合我公司和外协单位的实际生产条件和设备、人员情况，在产品技术设计阶段，对产品设计方案的结构工艺性进行了分析和评价；在产品图纸设计阶段，对产品和各零部件工艺性进行了审查，并提出了改进意见；对产品设计图纸进行了审查会签；

5、在产品工艺准备阶段，按照工艺工作程序的规定，进行了工艺文件、工艺装备的设计和编制、校对和审查等工作。、编制和制定相适应的制造过程工艺文件如下：材料消耗工艺定额、材料汇总表、工艺路线、外协件明细表、外购件明细表、机加工工艺过程卡片、装配工艺过程卡片、工艺装备明细表、零部件加工、检验证书、检验计划等。、为使生产加工、装配顺利进行，保证制造质量，进行了大量的工装夹具的设计、准备工作，为生产制造、机组装配做好工艺准备。其工装夹具详见附表2.工艺装备明备细表。五、产品制造工艺方案，主要是关键部件的制造工艺方案。1、汽缸加工制造工艺方案1） 高压缸蒸汽室、喷嘴室的焊接该机组高压缸有四个蒸汽室和喷嘴室，喷嘴

6、室通过定位键在高压缸内安装定位，然后通过焊接固定在高压缸上；蒸汽室通过焊接与喷嘴室连接在一起。该机组焊接蒸汽室和喷嘴室焊接与J04机组大致相同，焊接可参照J04机组执行。2） 高压缸机械加工高压缸加工尺寸多且加工精度要求高，加工质量直接影响到机组的质量。特别是中分面的加工，既要保证中分面的加工精度，防止漏气又要防止由于加工而引起汽缸变形。高压缸上、下半中分面及中分面各螺栓孔的机械加工安排在数控龙门铣上进行，一次装夹、找正、定位，既缩短加工周期，更重要的是保证加工质量。为找正、定位准确，就位前在中分面处焊接工艺搭子及工艺铁。为保证中分面加工精度，粗精铣用250面铣刀；各档内圆及垂直法兰端面粗精铣

7、用530三面刃铣刀。为保证支撑定位基本接近其工作状态，上下半分别用垫箱支撑在吊耳处。为保证装夹、调整、找正准确、稳定、夹具结构简单；同时为防止加压产生弹性变形和汽缸自重引起的弯曲变形，各工序采用统一定位基准，保证各加工面相互位置精度，为此设计和准备了一整套气缸装夹、定位工装。需要强调的是，由于上下半要焊接蒸汽室和喷嘴室，并要进行除应力热处理，因而汽缸的精加工如中分面精铣、各档内圆及垂直法兰面精车等必须在热处理后进行；隔板套、汽封体底部定位键槽、隔板套、隔板中分面定位槽等的镗铣安排在水压试验后进行。汽缸中分面螺栓孔的钻削加工，是比较重要且要求较高的工序。为保证上下半汽缸水平中分面上各孔的同心，特

8、别是针对M76和M120的螺栓孔，为了提高钻孔精度、提高工效，采用了整体复合钻钻孔工艺。螺纹用螺纹铣刀铣制而成，如M120X4、M76X4等螺纹铣刀，提高功效、缩短加工时间；锪孔采用反刮工艺。该机组把合螺栓孔底部120钻尖角需要保证尺寸，所以另外订购了115和71大直径麻花钻，用麻花钻直接钻出钻尖角成品。在高压缸精加工结束后，根据其分段工作压力与精加工后的中压缸一起进行水压试验。试验压力为其工作压力的1.5倍，压力很高，没有特定的工装，难于进行。为此专门设计制造了高中压缸水压试验打压工装及工艺螺栓，并采用自密封的工艺措施，缩短打压准备时间、降低打压工装材料消耗，确保水压试验的顺利进行。2、低压

9、缸的精加工低压缸为全焊接结构，因我公司不具备焊接能力。其焊接工序采用外协方式。对外协厂家提出焊接技术要求、工艺要求，并对外协厂家的工艺方案进行评定和技术交流。机械加工工序返回到我公司内利用龙门铣及镗铣床加工。充分发挥专业焊接厂家焊接和我厂机械加工设备的优势，更好的保证低压缸的制造质量。低压缸的外协焊接，其焊接质量是质量控制点。3、隔板的焊接加工由于交货周期短、加工量大、设备紧张，本台机组全部隔板的焊接及精加工、隔板挠度试验安排外协方式。在隔板制造阶段，我厂要进行质量控制、质量监督。对静叶安装角、出汽面积、焊接质量、加工尺寸、粗糙度等进行严格检查和控制，协助外协厂家把好产品质量关。成品进厂后检查

10、检验记录的完整性及准确性和有效性。4、前轴承箱的焊接及机械加工前轴承箱是整体焊接结构，根据我公司的生产能力及交货周期，从焊接到加工以及内部部件的配套，安排外协成品。轴承箱进厂后检查各部套是否齐全、检查中分面间隙、检查各加工尺寸等是否符合图纸要求进行成品入库检验。检查外协厂家产品证明书的完整性、准确性和有效性。5、转子加工、装配转子（主轴、套装叶轮）的工作条件非常复杂，承受着巨大的扭矩、弯矩、离心力、振动应力和热应力等，因此对其结构形式、材料和冷、热加工工艺都提出了严格要求。转子精加工及叶片装配精度要求很高，因而必须有比较完备的制造工艺方案，以确保转子在加工、装配过程中满足设计要求。所有动叶片安

11、排外协成品，动叶片在制造过程中要进行联检，符合图纸、标准要求后方能交付。该机组有5级叶轮，2级T型叶轮，2级双倒T型叶轮，1级叉形叶轮。T型叶轮的加工已有成功的加工经验，专门设计有叶轮型线样板、叶根槽检测样板、叶轮叶片装备工具、平衡孔倒角工装、叶轮静平衡心轴等工艺装备；2级双倒T型叶轮已准备了加工所需的刀具及检验用的叶根槽卡板、测槽专用工具等工装，并准备了工艺试验方案，根据车间的加工进度安排，适时选择该类型叶轮的试加工；1级叉形叶根叶轮的加工，也准备了加工刀具、检验用卡板，工艺试验方案，还设计了叉形叶根装配所需的工艺销和辐射线样板等工装，根据车间的加工进度安排，适时选择该类型叶轮的试加工。锻件

12、进厂后按JB/T10087-2002标准进行化学成分及力学性能复验，合格后方能进行周转生产；粗加工后单面留2mm加工余量，主轴按JB/T9021-1999标准进行热稳定性试验，为此专门购置了转子热稳定性试验装置，主轴做热稳定性试验，符合要求后进行精加工。主轴加工在12M数控卧车上进行，编制数控程序，采用静压托架支托轴颈以车床花盘带动转子旋转的装夹方式，使主轴的加工状态与其运行状态一致；一夹、一托的装夹方式，减少装夹引起的变形，保证加工过程的稳定性；减少调头及二次装夹次数；叶根槽加工使用成型刀具，叶根槽检验使用通止规样板，保证其加工精度。整锻转子的叶轮平衡孔镗孔、锪孔在落地镗铣床上进行，由于跨度

13、较长，大约1800mm，刀杆使用加长套杆，专用浮动铰刀，从第15级叶轮平衡孔至第二级叶轮方向一次钻、扩、铰完成。末叶片锁口销孔用折向钻钻孔、人工手动绞孔。在叶轮、联轴器、盘车齿轮、汽封套筒红套套装时，采用坑内垂直套装法，用远红外温度仪测量热套温度，套装时在主轴裸露处涂抹猪大油保持润滑等工艺措施，确保套装一次成功及套装质量。为此，设计和制作了转子垂直套装、固定、支撑工装，确保了叶轮套装时的垂直度。套装前严格检查套装件之间的过盈量、键与轴、轮之间的配合要求，各处配合面应修整圆滑无毛刺。叶轮加热应均匀，控制加热温度和时间，随时测量轮孔尺寸。套装过程中应控制好轴向尺寸，随时检查装配质量，如叶轮的偏摆等

14、。套装完成经检查套装质量合格后，在卧车上按图纸精车各级叶轮围带。转子的动平衡安排在80T高速动平衡试验站进行，专门设计有动平衡转接盘、动平衡轴承、动平衡挡油板等工装，保证了动平衡试验的顺利进行。6、厂内总装配汽轮机在厂内进行总装配是对制造的零部件进行最终综合检验、发现设计缺陷、消除制造缺陷的重要环节。总装的质量会影响产品的性能和机组现场安装的顺利与否，因此在制定厂内总装配的工艺方案时应充分考虑其精度储备，以利于用户现场安装的顺利进行，尽可能的把不符合设计标准要求的缺陷在场内消除。由于条件限制，机组无法在厂内进行空负荷试车，但应根据条件使尽可能多的零部件参加总装配工序，主机的外协、外购件都要回厂

15、参加总装配，进行盘车装置啮合试验，调节保安系统部套应在外购厂家分别作部套试验。制造完成的零、部件应妥善保管和保存，确保其原有的制造精度和使用性能；电器和电子元件、热控仪表等，应注意防潮、防震和受热。总装工序以手工操作为主，有条不紊的进行、充分保证生产周期。为提高总装的效率，配备精确而高效的工、夹、量具和仪表以及专用的工艺装备，总装过程中的安装和调整数据应如实记录，质检部门存档，并按规定供给用户，供用户安装和检修时备查。为保证装配质量，根据公司标准，把厂内总装工序列为质量控制点。为此编制了质量控制点明细表、工序质量分析表、工序操作指导卡片等工艺文件。机组就位前为节省装配周期先将前基架其与前轴承箱

16、进行研配、各汽缸基架就位前对结合面、各滑键系统零部件进行研配，保证结合面达到设计标准规定的接触要求、各滑键处的间隙、过盈及热膨胀间隙等符合要求。研配过程中采用着色法检查。前轴承箱和汽缸就位并找正，采用假轴对通流部件进行找中，保证机组在运行状态下动静部件之间正确同心，使轴颈处于轴瓦中工作位置时能保持通流间隙处于最佳状态。隔板、隔板套找中、找正、调整过程中使用工艺键，通过补焊和磨削方式进行研配。吊入转子进行找中最终检验，测量并调整轴向通流间隙和径向通流间隙符合设计要求；配磨前轴承调整垫圈、调整推力间隙符合设计要求。测量时采用钟表、圆周四点测量法，综合考虑，提高装配精度。用压铅丝法或直接测量法，调整

17、推力轴承压紧量和油膜间隙。静子部件如隔板、隔板套热膨胀间隙采用压铅丝法测量。旋转隔板与调节连杆、凸轮配汽机构、配汽杠杆的安装、调整。在汽缸上调整旋转隔板开度并定位。扣缸进行盘车装置试验、测量齿轮啮合间隙。本台机组采用凸轮配汽机构和配汽杠杆等新结构，因而凸轮配汽机构和配汽杠杆的厂内装配是该机组总装的新的难点。通过轴承座下面调整垫片调整左右两凸轮轴的水平，其同轴度不大于0.06，用手盘动联轴节，应转动灵活、无卡涩。按照图纸要求，首先通过调整套环轴向长度或调整配汽杠杆与齿轮的位置等来调整两内侧凸轮的位置，其次通过调整凸轮轴向长度来调整外侧两凸轮的位置。座架与前汽缸的定位销在凸轮位置及水平调整好后，与蒸汽室突出部分配钻。滚子轴承、滚针轴承装配时，涂专用润滑脂并在内外圈涂