摘要：转子是汽轮机的重要部件，有着造价高、图纸复杂、加工要求高、工序复杂等特征。如何控制好汽轮机转子加工过程的质量，是本文需要探讨的问题，对此，本文主要就汽轮机转子加工过程的质量监造要点展开研究。
关键词：汽轮机，转子，质量，监造要点
由于汽轮机转子结构复杂，尺寸精度和跳动要求较高，因此加工难度很大，转子加工质量的好坏对汽轮机的使用性能有着直接的影响。针对汽轮机转子特点并结合相关加工经验，经过反复的工艺研究，可采取诸多行之有效的加工工艺方法。
1汽轮机转子概述
汽轮机中所有转动部件的组合体叫做转子。转子的作用就是把蒸汽的动能转变为汽轮机轴的回转机械能。还主要用于汇集各级动叶栅上所得到的机械能并传递给发电机转子。它主要有主轴、叶轮、动叶及联轴器、盘车装置等组成。按主轴上是否有叶轮，汽轮机转子可分为两种基本形式，即转轮型转子和转鼓型转子。轮式转子具有安装、固定动叶片的叶轮，常用于冲动式汽轮机；鼓动式转子无叶轮，动叶片直接安装在转鼓上，常用于反动式汽轮机。
2汽轮机转子加工过程的质量监造要点
2.1 主轴
2.1.1主轴的超声波探伤监造
外圆表面采用横波和纵波探伤。现场检查要求横波探伤时，不允许有超过标准线的任何缺陷信号: 任意100mm 宽度的全圆周内，在标准线和1/2标准线之间不得超过8个点状分散的缺陷信号，且任意相邻两缺陷之间的距离不得小50mm，由于护环的粗晶或显微组织，使“V”型槽反射信号不能从噪声电平中区别出来的护环拒收。要求纵波探伤时，不允许有大于当量直径3mm的缺陷；在任意100mm宽度的全圆周内，当量直径2mm～3mm的缺陷不允许超过4个，因缺陷存在而造成底波消失时，锻件应视为不合格品。
2.1.2半精加工后热稳定监造
热稳定试验过程按照JB/T 9021—2010，选择转子2、3、4 测试带进行测量，测试过程分为首次冷测、加热、保温和第二次冷测4个过程。试验后最终结果为，每条测试带点上的测试点正式热测值与第二次冷测值之间的差值一般不大于0.0025mm；每条测试带点上的测试点正式热测值与第二次冷测值的差值相加后最大跳动一般不大于0.050mm，第一次冷测值与第二次冷测值之差一般＜0.05mm。在此试验过程中，利用相位校正2RC数据滤波技术和最小二乘法挠度分析技术可显著改善主轴热稳定的测量和处理精度。
2.1.3主轴精加工及磁粉探伤监造
主轴加工的主要问题是如何保证轴承部位、热套部位的尺寸、位置精度、主轴跳动与表面粗糙度要求，而保证这些精度与要求，可以采用能满足主轴技术要求性能的精密磨削机床，但要注意在磨削前应提高精基准的精度，一般主轴尺寸控制在0.02mm，跳动0.02mm，表面粗糙度轴承部位0.4μm。主轴外圆表面对称键槽，一般建议一次装夹，先后加工，这样可以保证同一基准轴线与对称度(对称度一般控制在0.05mm左右)。主轴磁粉探伤，要求轴承部位表面不许有长度＞1.5mm缺陷显示，在任意25cm2 面积上允许长度在1mm～1.5mm的缺陷，但不得超过5个，每个轴承部位不允许有15个以上的缺陷显示。
2.2 叶轮监造
2.2.1 叶轮锻造粗加工后热处理
锻后热处理为正火和回火粗加工后进行淬火加回火的性能热处理。回火冷却速度不应大于25℃/h。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆锻件在性能热处理后应检查硬度的均匀性，在轮缘和轮毂的半径方向上每隔90°各测一点(共8点)，轮缘和轮毂间任两点的硬度差不应超过40HBS，轮缘各点间和轮毂各点间的硬度差不得超过30HBS。锻件直径600mm～1000mm时，残余应力不应大于40N/mm2，锻件直径大于1000mm时，残余应力不应大于50N/mm2。
2.2.2叶轮的无损探伤
见证要求当量直径小于２mm的单个分散缺陷不计，但杂波高度应低于当量直径2mm缺陷的50%，单个分散的缺陷定义为：相邻两缺陷之间的距离大于其中最大缺陷当量直径10倍的缺陷。在轮缘槽根加深25mm范围内不允许缺陷密集区及当量直径大于2mm的缺陷，其他部位允许有当量直径2mm以下的缺陷密集区；每区面积不大于4cm 2，每区间的距离不小于120mm，密集区数量不应超过3个。在100cm 2 面积上，当量直径为2mm～4mm的缺陷数量不应超过10个；在轴孔直径加60mm范围内，当量直径大于2mm～4mm的缺陷不允许分布在同一半径上及密集区的要求。
2.2.3叶轮的精加工尺寸检查及磁粉探伤
叶轮尺寸检查，首先检查所有涉及量具的校对证书，其次测量轮面型线与标准样板的漏光不大于0.1mm，局部漏光不大于0.3mm，内孔键槽中心与主轴孔轴线平行度不大于0.03mm，动叶片槽外端面与主轴孔端面对称度的保证，主轴孔端面跳动不大于0.03mm，动叶片槽外端面跳动不大于0.05mm，测量主轴孔公差确保主轴的过盈量范围。叶轮磁粉探伤，通过现场检查要求长度为1.0mm～2.0mm的单个缺陷显示不超过12个；长度大于2.0mm～3.5mm的单个缺陷显示不超过5个；不允许有长度大于3.5mm的缺陷显示；在同一条母线上，两个缺陷显示之间的距离小于其中较大缺陷显示长度5倍时，则此两个缺陷显示的连线作为1个缺陷显示。超过上述规定的缺陷在允许打磨的部位，可进行局部研磨、抛光，但研磨深度不得大于1.5mm，并与周围表面光滑过渡。
2.3 动叶片监造
2.3.1 动叶片磁粉探伤
(1)旁站检查叶片表面，不许有裂纹及横向缺陷(与叶片轴线的夹角＞30°的缺陷)。(2)检查在距叶片进出汽边5mm范围内，型线至叶根圆弧过渡处及穿孔处10mm范围内不得有缺陷引起的磁粉堆积。单个缺陷长度不大于2mm，同一直线上100mm内总长不大于3mm，每100cm 2 总条数不大于5条。
2.3.2 动叶片的测频
(1)静频测试方法通常有两种，一种自振法，一种共振法。(2)气道≥300mm的静频率应＜6%。(3)动频率要求所有叶片检验合格，安装正确，测试前必须有静频率详细报告，并建立样本测试表做好记录。(4)见证过程中观察在测试中所用的引线是否隐蔽与固定，还应采取防水刷保护措施，所测频率值应按叶片工作温度进行修正，测量误差一般不得大于1%。(5)叶片的型线及叶根尺寸检测，通过叶片测量仪测出叶片型线尺寸，测出叶根精度，确保满足与叶轮槽的间隙配合公差。
2.4 转子装配监造
装配前先旁站见证，复查叶轮与主轴的尺寸，计算过盈量，根据工艺均匀加热叶轮孔壁，直到内孔比主轴外圆大0.1mm～0.2mm左右，或通过红外线测温仪检测，升温到250°C～290°C左右(根据内孔大小决定)，进行热套装配。在此过程中，注意叶轮的垂直度及安装位置，热套必须短时间套入，待到冷却时叶轮内孔对主轴外圆产生很大的收缩压力，确保转子工作时安全可靠。由于叶轮受热，会产生微量变形，加上装配误差，因此，必须在动平衡试验前，上机检测叶轮的端面跳动/转子挠度，修整围带外圆。
综上，本文针对汽轮机转子加工过程的质量监造进行分析，通过分析在加工过程中出现的诸多难题，并针对这些难题提出了合理的加工方案，从而保证了转子的加工质量要求。
参考文献：
[1]JB/T 9021-2010 汽轮机主轴和转子锻件的热稳定性试验方法[S].
[2]刘建华.汽轮机转子加工工艺分析[J].中国机械，2016(1).
论文作者:姜荣恒
论文发表刊物:《电力设备》2018年第21期
论文发表时间:2018/12/12
标签：转子论文; 缺陷论文; 主轴论文; 叶轮论文; 汽轮机论文; 叶片论文; 当量论文; 《电力设备》2018年第21期论文;