V94 - 3A燃气轮机压气机国产化制造 - 图文-

1、第38卷第3期2009年9月热力透平THERMAL TURB IN E Vol.38No.3Sept.2009V94.3A 燃气轮机压气机国产化制造周辉峰1,2,杨丽娜2(1.上海交通大学机械与动力工程学院,上海200240;2.上海电气电站设备有限公司上海汽轮机厂,上海200240摘要:介绍了引进西门子技术的V94.3A 燃机压气机的主要加工难点和工艺方案,从先进刀具、数控程序和切削试验等方面分析、总结了这些工艺方案,为燃机的后续国产化制造提供了宝贵经验。关键词:燃气轮机;压气机;工艺方案;国产化制造中图分类号:T K266文献标识码:A 文章编号:1672-5549(200903-0207

2、-03Localization Manufacture of Compressor of V 94.3A G as TurbinesZ HOU H ui 2f eng1,2,YA N G L i 2na2(1.School of Mechanical Engineering ,Shanghai Jiaotong University ,Shanghai 200240,China ;2.Shanghai E lectric Power Generation Equipment Co.,Ltd.Shanghai Turbine Plant ,Shanghai 200240,China Abstra

3、ct :The paper presents the machining difficulties and technology solutions of the compressor ofV94.3A gas turbines introduced from Siemens.The technology solutions are investigated by terms of advanced tools ,CNC program and machining test ,the solutions are summarized to provide valuable experience

4、 for the following localization manufacture in STP.K ey w ords :gas turbine ;compressor ;technology solution ;localization manufacture收稿日期:2009-01-20作者简介:周辉峰(1977-,男,工程师,现就读于上海交通大学机械与动力工程学院机械工程专业,目前在上海汽轮机厂工艺处从事汽轮机大型零部件的工艺及数控编制工作0前言V94.3A 燃气轮机是我厂从西门子引进的F级重型燃机,该型号机组的单机功率达269MW ,与汽轮机联合循环功率可达400MW ,其性能和

5、可靠性处于重型燃机的世界领先水平。我厂作为西门子的合作伙伴,承接了多台V94.3A 燃气轮机的国产化制造任务。在整个国产化过程中,作为燃机主要组成部分的压气机制造是我公司面临的技术难点之一。我们通过技术分析、工艺创新等手段逐一解决了这些国产化制造的难点。本文总结了这些工艺方案的分析、实施过程,为相关工程技术人员提供借鉴经验。1压气机主要结构组成V94.3A 燃气轮机的压气机部分主要由压气机轴承座、1号静叶持环、2号静叶持环和压气机左右支撑组成。其中,压气机轴承座和1号持环通过螺栓连接在一起,2号持环安装在1号持环和2号缸内部。压气机通流部分共有16级,其中0级为可转导叶。空气通过16级的压缩后

6、进入燃烧室和燃料混合燃烧。燃烧所产生高温高压的气体进入透平部分做功。2轴承座加工压气机轴承座是环形结构,由端盖、上半、下半组成,其中端盖为焊接件,上、下半为球墨铸铁件。燃气轮机轴承座和汽轮机轴承座在结构上有很大的区别。这给它的加工制造带来很大难度。2.1M160×6螺纹加工在球墨铸铁上加工大螺纹,这在汽轮机制造中是比较少见的,为此我们从程序和试料上入手,开发了专门的螺纹铣削程序,并在相同材料上做V94.3A 燃气轮机压气机国产化制造图1M160×6螺纹了切削参数试验,取得较为满意的结果后,在轴承座本体上试加工M140×6的螺纹,最后再铣削到图纸的M160×

7、;6尺寸。2.2内圆密封槽加工由于轴承座最大外圆直径达<4008,且两端外圆直径又相差很多,所以给立车的装夹带来了很大的困难。另外,内圆密封槽的加工精度要求很高,公差仅为0.018mm 。为此,我们设计了专门的立车装夹工具,选用进口的插板式割刀,并在图2密封槽加工道序上采用了先做基准再翻身加工的方法。此外,为了减少人为的差错,编制了粗、细、精的加工程序。实际加工时,采用边测量边调整的方法来满足图纸的精度要求。2.3中分面缺口加工该缺口位于轴承座的水平中分面上,用于推力径向联合轴承体的定位,精度要求高,平行度和垂直度均为0.02mm ,最大深度为126mm ,而拐角图3中分面缺口仅为R10

8、+4,为了完成此缺口的加工,采用了多把刀具分多次加工的方法。最后精加工时,选用材料和刚性均很好的进口铣刀,通过小切削量慢进给的加工方式达到图纸的精度要求。3静叶持环加工压气机部分主要有1号静叶持环和2号静叶持环。其中1号静叶持环为球墨铸铁件,共有9级静叶槽。2号静叶持环为铸钢件,共有6级静叶槽。静叶持环的加工难点主要有以下几点:3.1Helicoil 螺纹孔的加工在燃机设计中,许多地方用到Helicoil 螺孔,这在汽轮机设计中是很少用到的。我们对这种螺纹的加工和安装经验也相当有限。通过与刀具供图4装入嵌件的螺纹孔应商及西门子专家的沟通,了解到加工此类螺孔的注意点,并通过大量的试验加工,获取了

9、最佳的切削参数和冷却方式,最后加工出了完全满足图纸要求的螺孔,并顺利安装上了螺纹嵌件和螺栓。3.2冷却空气斜槽的加工1号静叶持环的冷却空气斜槽加工是一个比较大的难题,斜槽距离持环上平面将近1900mm ,也就是说立车滑枕伸出长度要在2000mm 以上。在这样一个深度上割斜槽难度是相当大的,因为滑枕伸出过长,刚性就大大降低,切削时会剧烈振图5斜槽位置示意图动。为了解决这些问题,我们设计了专门的刀排,选用刃口锋利的高速钢刀片代替硬质合金刀片。在数控程序编制上,则采用了小宽度割刀层进切削的方法。通过以上措施,顺利完成了该斜槽的加工。图6静叶上的汽封齿3.3静叶汽封齿的加工燃机静叶汽封齿的厚度只有0.

10、2mm ,每级静叶上的汽封齿呈螺旋状密集排列,宽度从50100mm不等,单根加工汽封齿不但效率低,而且容易折弯汽封齿。为此我们设计了专门的802第3期热力透平刀具来加工该类汽封齿,并在试验切削中对刀具结构做了改进,有效避免了铁屑缠绕引起的汽封齿拉出问题,汽封齿的加工效果也非常好。这一刀具可以适用到所有单片厚度薄且排列密集的同直径汽封齿的加工。4结束语燃机压气机国产化制造的成功,克服和解决了许多工艺方面的技术难点,通过对这些难点的分析、工艺方案的总结和实际加工效果的鉴定,制定了燃机压气机的详细制造工艺,规范了压气机机的加工过程,有力地保证了燃机国产化制造的进度。本文所总结的工艺方案对燃机实现全部

11、国产化制造具有一定的指导意义。参考文献:1西门子公司论文译文集M .上海汽轮机有限公司情报室,1999年5月.2陈富新.V94.3A 燃气轮机国产化制造工艺分析与探讨J .热力透平,2005,34(1:48-50.(上接第206页图3所示为内缸转子组件垂直吊入外缸就位图。 图3内缸转子组件垂直吊入外缸就位内缸转子组件在外缸进汽段就位后,配装有关附属零件,即可盖合外缸排汽段。外缸排汽段盖合前,需要与相应的端部汽封体进行组装固定,并装上导套,以引导外缸盖合,避免损坏端部汽封齿。该过程需要注意以下几点:(1内缸及进汽端端部汽封体与转子校中时,均须校准中分面水平,以确保端部汽封体能够在外缸内就位。(2

12、内缸转子组件翻身至垂直状态吊入外缸前,需要对端部汽封体的夹具进行适当放松,以便使端部汽封体在外缸内由定位键引导就位。(3内缸组件进入外缸后,需要对其轴向位置尺寸进行测量复核,确保准确就位。(4外缸盖合后,其垂直结合面螺栓的加热可在垂直状态或水平状态下进行。在垂直状态加热,加热器的固定及操作较为困难,水平状态加热则较容易。但应注意,若在水平状态加热,位于补汽插管附近的6只螺栓由于操作空间限制,常规的加热工具很难进入螺栓加热孔内。具体选择哪种状态加热,可根据车间的总装台位状况、加热工具的类型等情况作出选择。3.4高压缸整体翻身至水平状态高压外缸盖合并固紧中分面螺栓后,即可将高压缸整体吊出垂直总装台,吊放到专用支架上翻身至水平状态。高压缸整体翻身至水平状态后,除了要装上进汽插管等零部件之外,还要进行整体轴窜、轴漂等检查试验,最后恢复转子中心位置及轴向位置,并记录。最后装上运输环等夹具,将转子与汽缸进行固定,高压缸整体吊放至运输支架上发运。该过程中需要注意以下几点:(1关于外缸垂直结合面螺栓热紧伸长量的测量:近补汽插管的6只螺栓伸长量须在垂直状态补汽插管装配前测量,其余螺栓则可在水平状态测量,以便于操作。(2在拆除转子固定夹具并以滚轮支架支撑转子时,需要监视转子的下沉量,并随时调整滚轮支架的高度