向家坝座环加工工艺研究

陈瑞华，宫玉龙

（哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨 150040）

1 引言

向家坝水电站位于金沙江下游，电站共8 台800MW水轮发电机，总装机容量640 万kW，是我国整体规模第三大水电站，也是西电东送骨干电源点。

向家坝水轮机座环是哈电加工尺寸和重量最大的座环，向家坝座环由上、下环板与固定导叶焊接而成，座环分为六瓣，总重量约435.2t（精加工后），因座环大舌板按业主要求参加整体装焊，故焊接后座环最大回转直径达φ22878mm。向家坝座环的加工尺寸超大，加工重量超重，均已经达到公司现有设备加工能力的最大极限，在整体重量方面已经超出公司水电分厂的起吊能力。针对这些制造难点，立足公司设备，深挖设备加工能力，制定合理有效的加工工艺方案，进行工艺攻关，保质保量完成了座环加工任务。

2 座环加工工艺

座环制造中采用新的座环合缝面加工工艺，直接在立车上组整圆的工艺方案，不仅避免了座环起吊超重问题，而且解决了加工座环1/2 瓣合缝面时镗床行程不足的问题。修改了座环把合块形式，不仅降低了制造成本，而且确保了新工艺方案能够有效地实施。

根据哈电公司大型座环加工经验，向家坝水轮机座环车序加工同样采用7.1m 立车整圆加工工艺方案。但座环的加工尺寸均已经接近或超出7.1m 立车设备加工能力的最大极限，同时座环的整体重量增加，通过对立车旋转工作台调整，并进行合理配重，提制合理的工装器具，增大了立车设备加工最大范围，满足座环最大加工尺寸要求。

向家坝座环分为6 瓣，传统加工工艺过程如图1 所示。

图1的加工过程，座环加工质量能得到保证，但适用于向家坝座环加工时，存在两个较难解决的问题：座环组合成1/2 瓣时，座环加工范围长度方向超过13m，高度方向超过5m，超出了水电分厂大件工段镗床设备的加工能力；座环组合成1/2 瓣时，座环起吊重量同样超出水电分厂大件工段起吊能力。针对以上问题，向家坝座环加工时采用了单瓣加工合口面、一次组圆的加工工艺方法。座环焊接完毕后，成品分厂和焊接分厂进行座环单瓣联合划线检验为镗床加工提供更为精准的找正基准。根据座环六瓣组合顺序将工件各合口面进行编号，镗床加工合口面时严格按照工艺制定的铣削顺序执行。同时利用数控检查组合面处过渡段R、H 值，发现问题及时修正，单瓣提前处理，减少组合序。为了解决划线、加工、组合、测量产生的误差，我们采取了相应的措施，特制20m 钢卷尺，在尺前拉环处接一个弹簧秤，在计量测试检验时确定尺的拉力值。在加工过程中划线检验、加工、组合均使用同一把卷尺和固定的拉力值进行测量，消除因尺的制造误差和因拉力不等产生的测量误差。座环划线、加工合口面、组合时工件的调平均采用同一个经纬仪进行测量，测量误差要求小于0.5mm。

图1

按照过去的工艺方案，座环把合块和定位块均需要座环进行一次组合，才能完成装焊工作。在新工艺方案中，将座环把合块和定位块变更为装配块，装配块与座环一起焊接后转入加工车间进行加工。座环加工完合缝面后，可通过工具把合螺栓将座环组合起来，并通过调整偏心销套位置，装工具销进行定位，这样不仅有效地控制了座环装配质量，同时减少了大型座环在成品车间组合次数，大大降低座环加工工期。

通过以上合理有效工艺改进，向家坝1#机座环一次性组合成功，各项装配数据均满足图纸要求，达到预期攻关目标，可以进行座环车序加工。

图2 座环铣合缝面图片

向家坝座环车序加工，根据公司现有大型座环加工经验，同样采用了7.1m 立车整圆加工工艺方案。向家坝座环最小加工圆尺寸为φ10060mm，最大加工圆尺寸为φ12960mm，单边差值为1450mm，已超出设备行程范围。座环加工过程中，在7.1m 立车设备允许的范围内调整立车旋转工作台，进一步增大立车最大加工直径，调整后对设备进行了有效合理的配重工作，确保了设备的良好运转。增大立车加工范围的同时，还须制作一个刚性较好的接长刀杆（如图3），使其满足座环最大直径尺寸的加工需求。向家坝座环总高度为4255mm，座环上下环板加工表面高度差为3650mm。为保证上、下法兰面加工，制作一个90°刀架（如图4）作为高度行程的补偿。

图3 接长刀杆示意图

图4 90°直角刀架示意图

通过以上细致的技术准备工作，并经过向家坝1#机座环实际加工过程的验证，圆满完成了首台向家坝座环的加工任务，各部位尺寸满足设计图纸要求。

3 结语

在此次工艺研究过程中，遇到了许多技术难题，结合哈电生产实际条件，通过不断改进、完善工艺方案，提高了生产效率，解决了加工难题。首台向家坝水轮机座环顺利通过业主会检，检查结果表明各项加工尺寸均满足图纸要求。向家坝水轮机座环在哈电的顺利加工，证明此次座环的工艺研究的成功，达到了预期的目的，也标志着哈电在大型座环厂内制造工艺的日趋成熟。