60万汽轮发电机密封瓦加工方法改进

潘磊

摘 要：600MW汽轮发电机组是美国西屋技术的产品，经过国产化后，现成为公司主要火电产品之一，包括目前的海南昌江核电项目也采用600MW汽轮发电机。而其中的密封瓦属于双流双环式结构，所谓双流双环式结构是指密封瓦的氢侧与空侧各自形成独立的循环油路，通过平衡阀的控制使两油路油压维持平衡，限制两油路相互串流，并避免含氢油气与外界空气直接接触，造成事故，从而达到维持发电机内氢气纯度的目的。文章阐述了60万汽轮发电机密封瓦加工方法改进。

关键词：60万汽轮发电机；密封瓦；加工方法；改进

该类型密封瓦具有技术先进、拆卸方便、自调节性强、随动性好等一系列优点，但其结构复杂，加工难度大、制造成本高、极易出现变形，特别是在加工、运输、安装过程中。为此，研究其加工工艺过程，并针对加工中极易变形的难点问题进行分析研究，制定出合理的加工工艺方案，以保证产品的质量，降低生产成本，提高生产效率。

1 加工难点分析

密封瓦（如图）材质为锡青铜（ZCuSn10P1）与巴氏合金（ZSnSb11Cu6）的结合体，与密封座的标准间隙公差范围较小，径向0～0.05mm，轴向0～0.08mm，要求内圆椭圆度≤0.02mm、锥度≤0.01mm、同轴度≤0.03mm、垂直度≤0.03mm，中分面间隙≤0.02mm，形位公差要求十分严格，尺寸公差范围也较小，由于是双金属的薄壁结构，涉及到冷加工和热加工两个方面，方法不正确很容易使产品报废。而且密封瓦精加工后还要对巴氏合金结合质量以及巴氏合金与铜的结合面分别做UT超声波探伤和PT液体渗透探伤，符合标准0EA.641.053，同时还要满足与密封座轴向间隙尺寸0.31～0.39mm，径向间隙尺寸0.23～0.28mm，这样又增加了加工难度，不易保证尺寸和形位公差。

2 加工要点分析

通过对密封瓦零件的结构及技术分析可看出，密封瓦内孔和厚度均有较高的形位公差和尺寸精度要求，而且与轴承座和轴有较高的配合要求，所以保证内孔和厚度的精度是关键，尤其是加工过程中和精加工后变形的预防。首先从挂铸产生的应力进行分析密封瓦变形的原因，密封瓦钨金挂铸的简图如图1所示：

密封瓦挂铸钨金加工后切环形成的半环形状，此时取一水平截面分析钨金对瓦体应力效果情况（见图2），钨金是后挂铸在瓦体表面，当液体钨金凝固时对铜瓦体形成的收缩拉力如箭头所示为均布的拉应力，当瓦体分半后，每个箭头的力可分解成沿合口方向的力和垂直合口方向的力，所有水平方向的合力，可以使强度较弱的60万密封瓦沿合口处受到的向心力最大，当切半完成后受合力影响瓦沿合口方向向内收缩，经实际测量，数值为0.1～1.2mm，当加工掉部分余量后，瓦沿合口方向向外扩张，数值为0.1～0.3mm，随时间的延长，同一付瓦由于应力释放，数值有扩大趋势，但半年以后趋于稳定，这是由于应力已大部分释放。根据金属件热处理能消除应力的原理，经过反复试验，验证了密封瓦在140～150°C时变形最大，超过150°C则变形不再明显。其次从金属加工过程中分析密封瓦平面度和内径变形的原因。由于密封瓦外径为φ615mm，厚度仅19mm，且有许多凹槽，强度较弱，装夹加工极易变形。当密封瓦装压加工时底面如有间隙，装压后也会发生弹性变形，平面度不能保证。另一种情况，当瓦装压后，压板之间的瓦底面仍可能存在凸凹变形，又由于瓦薄，当车上表面时，凸起部位在车刀压力下被加工，车后又在弹性变形内凸起，也影响到瓦平面度。为此，必须消除加工时密封瓦与胎板各支撑点的间隙，同时考虑到瓦体和轴承合金为双金属，车削时要选择合理的参数和刀具，每次进给量要小且加工中温度不易过高，防止去除材料热变形的影响。基于以上两个方面的分析，通过优化加工工艺方案减小变形即可加工出合格的密封瓦。

3 工艺方案的确定

3.1 合理布置热处理工序，使挂铸应力和加工应力减到最少，保证材料的加工性能满足工艺要求。

3.2 正确安排粗、半精、精加工工序，尽可能使前序造成的误差和变形在后序得到纠正。

3.3 选择合理的装夹方法、工装工具和切削参数，减少变形。

4 主要加工工艺

4.1 铸件进行退火、去氢处理，消除毛坯残余应力，改善材料的切削性能，避免轴承合金浇铸后出现气孔。

4.2 粗加工去除大部分余量，挂铸轴承合金表面达到工艺要求。

4.3 离心浇铸提高轴承合金与瓦体结合力，有效避免精加工后脱壳和气孔现象。

4.4 半精加工车切圆环，节约宝贵材料，一件车切多件。

4.5 热处理去除挂铸应力。

4.6 车序半精加工，消除余量，纠正前序误差；铣序半精加工，加工图样所有凹槽和油孔等尺寸。

4.7 精铣合口面，消除变形。

4.8 手工刮研，保证中分面间隙≤0.02mm。

4.9 半精加工车削留量，消除前序变形，为精加工做准备。

4.10 车平胎面做基准，消除装压点的间隙，在立式车床完成全序加工。

通过以上加工工艺的实施，提高了生产效率，降低了生产成本，最关键是保证了密封瓦的各项精度完全符合图样和装配要求。

5 结束语

密封瓦在汽轮发电机中属于关键部件，它的加工在电机制造业中占有重要地位，密封瓦质量的好坏直接关系到机组的正常运行和安全。通过对600MW汽轮发电机组密封瓦加工工艺的研究，已制定了合理的加工工艺。迄今为止，从未收到电厂反馈有关密封瓦变形的问题，进一步提高了企业的信誉和知名度，间接保证了国家重点项目的顺利实施，同时也达到了批量化生产的目的，对今后类似薄壁型产品的加工具有参考价值和指导意义。