高水头混流式导水部件加工及装配问题的处理.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENG{NEE霞高水头混流式导水部件加工及装配问题的处理杨旭哈尔滨电机厂有限责任公司，哈尔滨150046)摘要：高水头混流式水轮机由于英运行水头高、额定转速高及过流部件流速高等特点，其导水部件的加工及装配与中、低水头的混流式机组相比有显著的区别，文中针对高水头混流式机组的加工、装配难点及解决方法进行了详细阐述。关键词：高水头：混流式导水：加工；装配中图分类号：TK730．3文献标志码：A文章编号：1002—2333(2016)05—0255—020引言高水头混流式机组，因其运行水头高、过流部件流速高等特点，其导水机构部件加工时，部件的形位公差和尺寸公

2、差要求相对比较高，装配方法和精度要求与中、低水头机组也有所不同．且过流部件表面，视机组运行环境不同，一般需要铺设耐磨层，以改善机组寿命，其加工过程与中、低水头机组也差异很大。1高水头导水结构特点高水头混流式导水机构剖面图如图1所示，高水头导水结构具有以下特点：1)导水装配公差配合为小间隙配合，安装公差比中低水头机组更严格；2)导叶套筒为整体长套筒结构，两端定位轴孑L有同轴度要求；3)导叶瓣瓣体高度与上、中轴颈比值可达1：4甚至更高；4)顶盖、底环过流面铺设不锈钢抗磨板或者进行铺焊，以改善过流部件的耐磨性；5)顶盖、底环轴孔同轴度要求高；6)导水机构总体端面间隙小一2过流部件制造加

3、工2．，加工难点高水头混流式顶盖、底环、基体一般采用碳素钢板焊接而成，过流表面则需要设置塞焊不锈钢板或者进行不锈钢铺焊，如图2所示。采用不锈钢板塞焊结构，加工的难度较低，质量易保证，后续的消缺工作量较小，因为塞焊量远低于铺焊量，对顶盖、底环的母材本体造成的变形要小很多。但是塞焊的方式对高水头、高泥沙的机组并不十分适用。铺焊的优点主要在于：加工后的铺焊层更加均匀、牢固，对高水头机组可以说是普遍适用的。但是底环铺焊的缺点也很明显，底环因结构刚性较差，如果过流面大面积的异种钢铺焊后，底环需进行二次退火，使底环产生变形情况的风险骤增。底环过流面铺焊层质量不易保证。底环如果为分瓣把合结构，

4、一旦出现铺焊变形，合口面如果出现较大变形，后序的修铣和加工会比较困难。底环铺焊后即使进行退火处理，但仍会有较大应力残留，底环依然存在后续变形的风险，这是需要在加工过程中解决的。2．2解决方法底环预先进行粗加工，镗铣合缝面时，合缝面留lmm左右的加工余量，同时，在加工需进行铺焊位置圆周尺寸时，可预先估算一下铺焊后的变形情况，按照图样公差上网址：www．jxgcs．com电邮：hrbengineer@163．com2016年第5期l255机械工程师MECHANICALENGlNEER差加工或者适当放大该尺寸1mm左右(单边尺寸)，尽量抵消后续变型可能带来的铺焊层减薄问题。底环铺焊后，

5、重新对底环进行全面划检，尤其是合缝面部位和圆周尺寸方向上，如产生较大变形，可采用火焰校形的方式，对底环进行适当校形，如无法校形，可在镗床上对合缝面进行修铣，但需要确认加工量是否满足后续加工并且保证铺焊层的厚度。为保证因铺焊的残余应力释放，铺焊后底环可适当增加粗加工次数，并在此过程中进行一次拆瓣释放应力，并检查合缝面是否有持续变形情况，确认无误后，进行最终的尺寸精车。对于铺焊部位，为保证工件表面加工质量，精加工前，需要进行无损探伤，确认缺陷符合要求后，再进行下序加工，如果将缺陷处理留至精加工以后，很容易因为缺陷的处理，导致底环出现局部变形，所以一般情况下可对铺焊表面先进行消缺处理和

6、精加工，确认铺焊表面无问题，再对其余表面进行精加工，这样就避免了因为消缺变形对底环其余部位加工造成的影响。处理合格后的铺焊表面如图3所示。3导叶轴孔同轴度的保证iJ加工难点中、低水头混流式导水机构端面总间隙一般可达0_3～0．6mm，大型机组端面间隙会更高，但是高水头混流式导水机构导叶端面总间隙一般在0．15～0．3mIIl左右，如顶盖、底环导叶轴孔的同轴度偏差过大，导水装配时，导叶瓣体会出现倾斜，机组运行时，导叶在开、关的过程中会与顶盖、底环产生干涉，甚至导致导叶无法打开。3．2解决方法一般情况下，中、低水头机组顶盖、底环导叶轴孔加工，可采用数控镗床或者是具有镗削功能的立车进行

7、数控分度加工来保证，将每个轴孔进行粗镗一端基准找正段，深度在10mmlill可，然后测量h。、h：(见图4)，并根据各轴孔直径尺寸计算各孔中心值偏差△矗，、△^：，重检各轴孔加工余量。各导叶轴孔重新调整后(^。，矗4苴)，根据各孔之间的调仔怂臣整值，再将每个孔镗重新镗出找正段，复测^．、^2值，合格后，按找正段加工各导叶轴孔到图样尺寸。但是，对于要求更高的高水头顶盖、底环导叶轴孔，即使是数控精度较高的设备，如单纯依靠数控精度对其进行加工，也无法完全保证顶盖、底环导叶轴孑L的同心度