反动式筒形高压内缸加工工艺分析与探究
岳军贤 张玉胜
摘 要：反动式技术与通流技术的应用可以有效减轻汽轮机的机组自重，还有助于降低汽轮机的热耗水平、提高工作效率。本文分析了反动式筒形高压内缸的结构特点与加工方案，从把合与装夹方式设计、静叶片通流尺寸加工、车削刀具设计等三个角度入手，探讨了反动式筒形高压内缸的具体加工工艺，以供参考。
关键词：汽轮机；筒形高压内缸；反动式；加工装配工艺
DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.09.052
0 引言
余热利用主要是指利用工业厂矿或垃圾发电所产生的蒸汽促使动力汽轮机转化为机械能，依托废弃能源利用实现节能环保目标。因此在进行汽轮机反动式筒形高压内缸的设计时，需要着重就气缸的车削加工流程进行优化设计，实现对加工风险与加工质量的有效管控，为汽轮机机组运行效率的提高奠定稳固保障。
1 反动式筒形高压内缸的结构特点与加工方案设计
1.1 结构特点分析
本文选取的筒形高压内缸的制作材质为，其上下半部分的重量分别为6000kg、7000kg。汽缸的外形轮廓长度为2100mm、最大回转直径为，内腔回转直径为mm，静叶安装后约为。该汽缸的内腔共包含12级静叶安装槽及槽底垫条槽，每一级安装槽之间还配备了4根汽封齿槽。在进行静叶片安装时，需要依据每一级静叶的通流尺寸进行安装槽尺寸的设计，依托精确的相对定位尺寸与形位公差为高压汽缸静子通流创设完备保障。
1.2 加工方案设计
相较于冲动式筒形内缸而言，应将该反动式汽轮机内缸在自由状态下中分面的接触间隙设计在0.03mm之内，红丹粉接触面检测不低于80%。在进行静叶、汽封齿安装设计时，应确保这些部件都能够与汽缸的T型槽具有良好的匹配度，并注重考虑到汽缸收缩变形的问题。具体来说，首先检查内缸毛坯根据精加工尺寸要求借正各处余量进行划线、中分面进行半精铣、钻序、螺纹铣削以及对中分面进行精铣处理等工序过程，经由合缸把紧后依据图纸进行半精车各级静叶槽直槽、汽封槽、内腔定位环、外圆以及粗切各开档，然后在重复上述工步进行精加工工序依次车准各内腔尺寸，满足图纸需求；最后再完成静叶片、汽封齿的装配作业，完成合缸，并针对静叶围带与汽封齿进行精车处理，拆缸后进行毛刺清理。该加工方案的设计可以实现对静叶的叶根城墙齿、叶顶汽封片尺寸的精确控制，实现对相关部件找正误差的有效管控，进一步降低加工风险、提升关键部位的加工精度，为加工生产效率的提高打下良好的基础[1]。
2 反动式筒形高压内缸的具体加工工艺探讨
2.1 把合与装夹方式设计
通过观察筒形高压汽缸的内缸结构可以发现，其把合、装夹方式与冲动式汽缸一致，主要依靠中分面螺栓进行把合，把紧力有限，因此后续可根据汽轮机实际运行情况进行改进，建议额外在汽缸外圆适当处设计箍环固定并结合螺栓把紧的方式进行紧固，如此可保证密封性，减少蒸气损耗。立车时选用平铁和平面千斤顶安装在汽缸底部进行支撑，有效实现对汽缸端面高度的控制。同時利用高抱爪在汽缸上下两端顶紧，以提高支撑效果，有效抵抗工件旋转所产生的离心力，保障立车装夹的稳固性。
2.2 静叶片通流尺寸加工
反动式筒形内缸的设计主要在汽缸内壁处安装静叶和汽封齿，其难点在于确保静叶安装T型槽的尺寸配套，以及静叶通流尺寸车削精度的控制，需要确保汽缸尺寸和形位公差能够与图纸、实物精确匹配。
一方面从静叶安装T型槽、汽封槽加工，依据静叶及汽封齿安装要求严格控制各关键部位加工尺寸。在轴向位置度设计上确保静叶轴向两种静叶槽定位面31及30公差（+0.05/+0.01）小；在径向定位面设计上确保平面度的左右高差小于0.02mm，避免出现静叶安装倾斜问题[2]。具体可按以下工步加工：半精车端面及内孔，粗切各级静叶槽、汽封槽、开档槽、半精车内腔定位环及外圆；注意粗车时单边留量1mm左右，使应力得到有效释放，缓解切削变形问题；经半精车后在执行精车，车准端面、定位环、外圆、汽封槽、静叶槽、垫条槽及汽封片槽，完成拆缸；内孔精车时注意径向基准的确定；再次粗车各直槽单边留量0.1mm，防范铁屑损坏直槽开档面；接下来再次粗车各弯槽单边留量0.2mm左右，确保所排出的铁屑不会对损坏内腔加工面；接着再针对上下直槽与弯槽进行精车，依照统一程序针对12处T型槽和48处汽封片槽加工、确保一次成型，有效提高加工效率、降低加工误差。此外需注意的是车削汽缸底部时主轴的悬伸较长、刚性较弱，故不同位置需进行精确测量，借助编制统一程序、提高机床精度等方式最大限度确保尺寸的精确性，并将各档值带入到程序中，最大限度实现基准的统一，提高安装槽的加工质量。其次是静叶及汽封齿片的安装：（1）将首块挡块固定在中分面处；（2）中分面导叶片叶根外圆处划安装基准线；（3）装中分面导叶，依次装入垫条并打紧，按此方法装入余下导叶，测量导叶径向面间隙，测量喉宽尺寸；（4）测叶片总节距尺寸；（5）顶紧末叶，修磨导叶背弧侧并记录；（6）镶汽封齿；以上均需满足相应技术要求。
另一方面是静叶通流尺寸加工，在完成汽缸静叶安装工序后，其内孔的最小值约为，相对来说可供操作的空间有限，因此要想保证尺寸合乎加工需求还应当着重提高机床精度，并依托辅助测量提供双重保障。在正式开始静叶通流尺寸加工时，需要针对机床精度进行复查，分别将X、Z轴的定位精度、重复定位精度、垂直度控制在0.01/1000mm左右，并依据实测值对径向尺寸进行补偿，最大限度提高静叶围带尺寸及气封齿车削尺寸的精确度，以满足设计要求。
2.3 车削刀具设计
此外，还需针对汽缸不同关键部位加工所应用到的刀具进行精细化设计，制成立车工序刀具清单，保障加工尺寸、形位公差、粗糙度满足规范要求。以T型槽的粗切与精车两道工序为例，在粗切T型槽时应当选用编号为的切刀片，在精车T型槽时应当选用编号为的刀片，以此有效提高加工质量与加工效率。
3 结论
总而言之，当前低能耗、可循环的汽轮机组的加工生产已成为各大汽轮机制造企业所寻求的主要发展方向，而反动式技术、通流技术在机组加工中的应用能够更好的提升机组运行的稳定性与经济性，真正依托工业厂矿、城市供暖、垃圾发电实现汽轮机的余热循环利用，进一步为汽轮机加工生产提供重要的指导意义。
参考文献：
[1]李广华.基于两种热力循环的内燃机余热回收系统的研究[D].天津大学，2015.
[2]邱兴渺，熊运龙.某反动式筒形高压内缸制造工艺研究[J].东方汽轮机，2018（02）.
