CN109909679A - 一种提高分瓣座环开口精度方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种提高分瓣座环开口精度方法。该方法与常规工艺不同点在于：对分瓣座环合缝面加工后的垂直度采用吊钢丝线对合缝面各部位检查，并利用数控程序修正合缝面垂直度偏差，保证合缝面精度；1/2座环在镗床加工，利用镗床行程精度，在镗箱上放置数字水准仪，实现1/2座环全程固定导叶开口测量，保证座环1/2基准划线的精度；整体座环利用360°回转中心柱测量和划检基准，保证整体座环的基准统一性，提高基准划检精度；分瓣座环加工组合基准面，以基准面为参照对分瓣座环装配组合，提高装配组合精度。本发明具有座环开口尺寸控制工艺简单，加工质量可控、精度高等优点。

Description

一种提高分瓣座环开口精度方法

技术领域：

本发明公开了一种提高水轮机分瓣座环水力开口尺寸精度工艺方法。

背景技术：

座环是水轮机组埋件中的主要支撑部件，是水力流道的重要组成部分；座环上、下环板开口尺寸是座环水力流道及非加工尺寸中的重要尺寸，其尺寸精度的保证对减小机组振动、保证水流通畅具有重要意义。座环水力开口尺寸在座环焊接后就已经形成，但大型座环由于运输限制，多采用分瓣结构。由于整体加工和安装需要，分瓣座环需经过多次分瓣加工合缝面及组合装配。在加工过程中，根据机组制造精度要求不同，对座环水力开口尺寸要求也不同。传统工艺对座环开口缺少特定的控制措施，无法保证水力开口尺寸高精度要求。随着水电机组对座环水力开口尺寸要求精度的提高，对座环水力开口需要在加工过程中进行控制，保证分瓣座环经过多次加工和组装成整体后，各瓣座环水力开口尺寸保持原单瓣座环焊接后加工前的理想状态或满足设计要求的开口精度。

分瓣座环经过焊接成型，开口尺寸的精度需要在其分瓣加工和组合中进行工艺控制，因此识别加工中影响座环水力开口的重要因素十分关键。本工艺发明方法，通过对座环划检、合缝面加工、座环组装、座环找正等工艺过程采用特定的工艺措施，保证了座环水力开口尺寸精度，满足用户对座环水力开口尺寸高质量要求，最终达到机组水力运行稳定的效果。

发明内容：

本发明公开了一种提高水轮机分瓣座环水力开口尺寸精度工艺方法。本工艺方法通过对分瓣座环从单瓣合缝面加工、找正、装配、划检至最终组成整体座环后对座环水力开口尺寸控制，采用系列特定的工艺方法，保证座环水力开口尺寸达到原单瓣焊接后加工前的理想状态或最终设计要求的开口精度值。

技术方案为：

A)焊接成型的单瓣1/4座环(1)正放在镗床平台上，合缝面朝向数控镗床，按座环固定导叶(7)上划的水平基准线(4)找正、调平座环(1)，保证基准水平偏差小于0.50mm；

B)镗轴(8)按照座环合缝面上所划加工线AB找正座环(1)，使待加工的合缝面与镗轴(8)垂直，复查座环(1)所有固定导叶(7)上的水平基准线(4)距离上环板(14)、下环板(13)过流平面的上、下半开口尺寸H1、H2，确认开口尺寸H1、H2合格后，再镗铣合缝面；

C)粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

D)数控镗床导轨水平方向移动镗轴(8)，在所加工的合缝面不同位置上测量与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

E)镗床精铣合缝面，并加工高点，使各点数值相差应不超过0.10mm；

F)在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已精加工的合缝面各点位置与钢丝线(12)的水平距离，并比较测量数值,各点数值相差应不超过0.10mm；

G)在单瓣座环(1)下环板(13)上平面，用数控镗床加工合缝面组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2；

H)两个1/4座环(1)按照合缝面的组合基准面P和圆线对正，在镗床平台上组成1/2座环，；

I)组合后的1/2座环检查合缝面间隙，保证间隙小于0.20mm；

J)在镗床平台上将组合后的1/2座环正放，合缝面朝向镗床，按座环上环板(14)、下环板(13)上的开口高度尺寸H1、H2，重新划检水平基准线(4)，根据划检的水平基准线(4),找正、调平座环(1)，方法如下：将数字水准仪(11)放置在镗床镗箱(9)上进行检查，机床沿水平导轨行程AD方向运动，用数字水准仪(11)测量1/2座环所有上环板(14)、下环板(13)的上、下开口H1、H2尺寸，水平基准偏差小于0.50mm；

K)按合缝面划检的加工线AB-CD找正，座环与镗床镗轴(8)垂直，确认上、下开口H1、H2尺寸合格后，镗铣合缝面；

L)镗床先粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

M)按机床导轨方向移动镗轴(8)，在所加工的合缝面不同位置上测量与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

N)镗床精铣合缝面，并加工高点，使各点数值相差不超过0.10mm；

O)在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺复测已精加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离，并比较测量数值，各点数值相差不超过0.10mm；

P)在1/2座环1下环板(13)上平面，镗床从下环板(13)外圆至内圆沿合缝面方向加工组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2；

Q)两个1/2座环按照合缝面的组合基准面P和加工圆线对正，在装配平台上组成整体座环；

R)在整体座环(1)中心位置安装一个中心立柱(3)，中心立柱(3)固定在可360°整圆回转的旋转工作台(5)，在中心立柱(3)的接长悬臂(2)上固定装有一个合金钢划针(6)，通过工作台(5)旋转，带动中心立柱(3)、接长悬臂(2)及划针(6)测量并划检、调平整体座环(1)固定导叶(7)中心基准线(4)水平，水平基准偏差小于0.50mm；

S)座环固定导叶(7)中心基准线水平精度确定后，检查座环整圆(1)上环板(14)、下环板(13)的上、下开口H1、H2尺寸，确认整体座环(1)水力上、下开口H1、H2尺寸合格后，进行后序立车加工。

技术效果：

由于镗床在长期使用过程中，镗床立柱不可避免的发生倾斜等精度变化，造成工件合缝面加工垂直度偏差。本发明对分瓣座环合缝面加工后的垂直度采用吊钢丝线对合缝面加工精度进行检查和纠正，钢丝线与大地水平绝对垂直，保证了座环水平基准线与钢丝线的相互垂直状态，通过测量合缝面与钢丝线的距离对比，消除测量***偏差，保证了测量精度可靠性。利用数控程序修正合缝面垂直加工偏差，保证合缝面垂直精度，通过控制合缝面加工精度保证最终座环组合基准水平；本发明对1/2座环在镗床加工，充分利用镗床行程精度优势，在镗箱上放置数字水准仪测量装置，实现1/2座环全程上、下环板开口的测量，保证座环1/2基准划线的精度；

本发明对整体座环利用一个360°回转中心柱测量和划检，保证了整体座环的基准统一，提高基准整体划检精度；针对大型分瓣座环组装难度大的特点，在其组合面处加工组合基准平面，以基准平面作为参考对分瓣座环进行装配组合，提高了装配组合精度。

本发明本方法可保证座环开口尺寸公差达到±3mm，较传统公差要求提高2至3倍公差精度，完全能够满足机组运行水力尺寸精度需求。工艺方法不需要提高或使用高精度的划检设备仪器，借助机床行程精度对座环水力开口进行划检控制，方便易行，精度可靠。

本工艺方法在加工中对焊接分瓣座环水力开口进行全过程加工工艺控制，明确了合缝面加工精度与开口间的控制关系，并给出了合理的精度要求，完善了传统分瓣座环组合、划检、合缝面加工方法。

附图说明：

图1是1/4分瓣座环合缝面加工图

图2是1/2座环合缝面加工图

图3是1/4、1/2座环合缝面加工侧视图

图4是整体座环划检图

具体实施方式：

A)焊接成型的单瓣1/4座环1正放在镗床平台上，合缝面朝向数控镗床，按1/4座环固定导叶7上已划的三条水平基准线4找正、调平座环1，见图1。三条水平基准线分别位于合缝面两个固定导叶7的内圆出水边位置和中间固定导叶7的外圆进水边位置。用数字水准仪检查水平基准线调平精度，保证三条基准水平线相互偏差小于0.50mm。

B)数控镗床镗轴8按照合缝面下环板13上平面上所划加工线AB找正座环1，见图3，使座环待加工的合缝面与镗床镗轴8垂直，并测量座环1固定导叶7上的水平基准线4，距离上环板14、下环板13过流平面的上、下半开口尺寸H1、H2，见图4。每相邻两个固定导叶7之间在内圆位置沿周向等分测量4点，确认开口尺寸H1、H2公差不超过±3mm，再镗铣合缝面；

C)在数控镗床平台上粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床主轴镗轴8上吊一根0.30mm直径钢丝线12，距离合缝面约200mm。用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线12的水平距离M、N，见图3。测量位置从合缝面加工的最高点至最低点沿钢丝线方向每500mm测量一点，并比较数值；

D)按照数控镗床导轨水平方向移动镗轴8，每500mm跨距吊一次钢丝线，钢丝线相对镗轴的吊点位置不变。在合缝面各加工位置分别测量与钢丝线12的水平距离M、N，见图3，测量位置从合缝面加工的最高点至最低点沿钢丝线方向每500mm测量一点，并比较数值；

E)各点数值相差应不超过0.10mm，否则对局部高点编制数控精铣程序加工去除；

F)镗床精铣合缝面，并运行合缝面高点修铣加工程序；

G)在镗床主轴镗轴8上吊钢丝线12，用内径尺测量已精加工的合缝面各位置与钢丝线12的水平距离M、N，并比较测量数值，见图3；

H)各点数值相差应不超过0.10mm，否则继续对局部高点采用数控编程进行最终表面修铣精加工，保证合缝面加工精度满足组合装配要求；

I)在单瓣座环1下环板13上平面，用数控镗床加工合缝面组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2，见图3；

J)两个1/4座环1按照合缝面的组合基准面P和圆线对正，在镗床平台上组成1/2座环，见图2；

K)组合后的1/2座环检查合缝面间隙，保证间隙小于0.20mm；

L)在镗床平台上将组合后的1/2座环正放，合缝面朝向镗床，见图2。按座环上环板14、下环板13上的开口高度尺寸H1、H2，重新划检水平基准线4，并去除原线。水平基准线共计4条，分别位于每瓣座环合缝面两侧的固定导叶7内圆出水边位置。根据划检的水平基准线4,找正、调平座环1，方法如下：将数字水准仪11放置在镗床镗箱9上进行检查，见图3。机床沿水平导轨行程AD方向运动，用数字水准仪11测量1/2座环所有上环板14、下环板13的上、下开口H1、H2尺寸，见图2。每相邻两个固定导叶7之间在内圆位置沿周向等分测量4点，水平基准偏差应小于0.50mm；

M)按合缝面划检的加工线AB-CD找正，使座环合缝面与镗床镗轴8垂直，见图2，确认上、下环板开口H1、H2尺寸公差不超过±3mm，再镗铣合缝面；

N)镗床先粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床镗轴8上吊一根0.30mm直径钢丝线12，距离合缝面约200mm，见图3。用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线12的水平距离M、N。测量位置从合缝面加工的最高点至最低点沿钢丝线方向每500mm测量一点，并比较数值；

O)按照机床导轨水平方向移动镗轴8，每500mm跨距吊一次钢丝线，钢丝线相对镗轴的吊点位置不变。在合缝面各加工位置分别测量与钢丝线12的水平距离M、N，见图3，测量位置从合缝面加工的最高点至最低点沿钢丝线方向每500mm测量一点，并比较数值；

P)各点数值相差应不超过0.10mm，否则对局部高点编制数控精铣程序加工去除；

Q)镗床精铣合缝面，并运行合缝面高点修铣加工程序；

R)在镗床镗轴8上吊钢丝线12，用内径尺测量已精加工的合缝面各位置与钢丝线12的水平距离M、N，并比较测量数值，见图3；

S)各点数值相差应不超过0.10mm，否则继续对局部高点采用数控编程进行最终表面修铣精加工，保证合缝面加工精度满足组合装配要求；

T)在单瓣座环1下环板13上平面，镗床从下环板13外圆至内圆沿合缝面方向加工组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2，见图3；

U)1/2座环按照合缝面的组合基准面P和加工圆线对正，在装配平台上组成整体座环；

V)在整体座环1中心位置安装一个中心立柱3，见图4。中心立柱3固定在可360°整圆回转的旋转工作台5，在中心立柱3的接长悬臂2上固定装有一个合金钢划针6，通过工作台5旋转，带动中心立柱3、接长悬臂2及划针6测量并划检、调平整体座环1固定导叶7中心基准线4水平，水平基准偏差应小于0.50mm；

W)整体座环1固定导叶7上中心基准线水平精度确定后，检查座环整圆1上环板14、下环板13的上、下开口H1、H2尺寸，见图4，确认整体座环1水力上、下开口H1、H2尺寸公差不超过±3mm，再进行座环后序立车加工。

通过上述方法保证最终座环整体水力开口尺寸精度，从而使机组工地安装座环后水力开口尺寸满足电站运行水力稳定性要求。

需用装备：

●数控镗床

●数字水准仪

●钢丝线

●内径千分尺

●中心立柱

●旋转工作台

●合金钢划针

Claims (1)

1.一种提高分瓣座环开口精度方法，其特征是：包括如下步骤：

A)焊接成型的单瓣1/4座环(1)正放在镗床平台上，合缝面朝向数控镗床，按座环固定导叶(7)上划的水平基准线(4)找正、调平座环(1)，保证基准水平偏差小于0.50mm；

B)镗轴(8)按照座环合缝面上所划加工线AB找正座环(1)，使待加工的合缝面与镗轴(8)垂直，复查座环(1)所有固定导叶(7)上的水平基准线(4)距离上环板(14)、下环板(13)过流平面的上、下半开口尺寸H1、H2，确认开口尺寸H1、H2合格后，再镗铣合缝面；

C)粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

D)数控镗床导轨水平方向移动镗轴(8)，在所加工的合缝面不同位置上测量与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

E)镗床精铣合缝面，并加工高点，使各点数值相差应不超过0.10mm；

F)在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已精加工的合缝面各点位置与钢丝线(12)的水平距离，并比较测量数值,各点数值相差应不超过0.10mm；

G)在单瓣座环(1)下环板(13)上平面，用数控镗床加工合缝面组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2；

H)两个1/4座环(1)按照合缝面的组合基准面P和圆线对正，在镗床平台上组成1/2座环；

I)组合后的1/2座环检查合缝面间隙，保证间隙小于0.20mm；

J)在镗床平台上将组合后的1/2座环正放，合缝面朝向镗床，按座环上环板(14)、下环板(13)上的开口高度尺寸H1、H2，重新划检水平基准线(4)，根据划检的水平基准线(4),找正、调平座环(1)，方法如下：将数字水准仪(11)放置在镗床镗箱(9)上进行检查，机床沿水平导轨行程AD方向运动，用数字水准仪(11)测量1/2座环所有上环板(14)、下环板(13)的上、下开口H1、H2尺寸，水平基准偏差小于0.50mm；

K)按合缝面划检的加工线AB-CD找正，座环与镗床镗轴(8)垂直，确认上、下开口H1、H2尺寸合格后，镗铣合缝面；

L)镗床先粗铣合缝面，留2mm余量，在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺测量已加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

M)按机床导轨方向移动镗轴(8)，在所加工的合缝面不同位置上测量与钢丝线(12)的水平距离M、N，并比较数值；

N)镗床精铣合缝面，并加工高点，使各点数值相差不超过0.10mm；

O)在镗床镗轴(8)上吊钢丝线(12)，用内径尺复测已精加工的合缝面与钢丝线(12)的水平距离，并比较测量数值，各点数值相差不超过0.10mm；

P)在1/2座环1下环板(13)上平面，镗床从下环板(13)外圆至内圆沿合缝面方向加工组合基准面P，基准面宽15mm，表面粗糙度Ra3.2；

Q)两个1/2座环按照合缝面的组合基准面P和加工圆线对正，在装配平台上组成整体座环；

R)在整体座环(1)中心位置安装一个中心立柱(3)，中心立柱(3)固定在可360°整圆回转的旋转工作台(5)，在中心立柱(3)的接长悬臂(2)上固定装有一个合金钢划针(6)，通过工作台(5)旋转，带动中心立柱(3)、接长悬臂(2)及划针(6)测量并划检、调平整体座环(1)固定导叶(7)中心基准线(4)水平，水平基准偏差小于0.50mm；

S)座环固定导叶(7)中心基准线水平精度确定后，检查座环整圆(1)上环板(14)、下环板(13)的上、下开口H1、H2尺寸，确认整体座环(1)水力上、下开口H1、H2尺寸合格后，进行后序立车加工。