摘要：转子动叶片是汽轮机机组重要的零部件之一，其工作条件很复杂，除在运行过程中承受着拉力、扭力和振动应力等组成的复杂应力外，还承受着高温、腐蚀和冲蚀作用，由于这些原因导致机组运行后的动叶片锈蚀、变形严重，叶根与转子本体经常锈蚀在一起，要想拆卸下来相当困难，且工作量很大，尤其是低压末级的叉形叶片。基于此，本文主要对汽轮机转子叉形叶根装配工艺方法进行分析探讨。
关键词：汽轮机转子；叉形叶根；装配工艺；方法
前言
动叶片安装在转子叶轮上，接受喷嘴叶栅射出的高速气流，把蒸汽的动能转换成机械能，使转子高速旋转。但由于叶片的工作条件和工作环境十分恶劣，除因高速旋转和蒸汽作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在过热蒸汽区、两相过渡区（指定从过热蒸汽区过渡到湿蒸汽区）和湿蒸汽区段内工作而承受高温、高压、腐蚀和冲蚀作用，故容易产生故障，所以为了保证能量顺利地、最大限度地转换为有用功，不仅要求叶片具有良好的气动、热力性能，而且应具有足够的安全性，因此它的结构、材料、加工和装配质量对汽轮机的安全经济运行有极大的影响。
1、概述
叶片是汽轮机重要的零件之一，是汽轮机中数量和种类最多的零件，其工作条件很复杂，除因高速转动和气流作用而承受较高的静应力和动应力外，还因其分别处在高温过热蒸汽区、两相过度区和温蒸汽区内工作而承受高温、腐蚀和冲蚀作用。因此，叶片结构的型线、材料、加工、装配质量等直接影响着汽轮机中能量转换的效率和汽轮机工作的安全性，必须给予高度重视。近几年，哈尔滨汽轮机厂有限责任公司的产品大部分采用了叉形叶根结构，叶片的叶根制成叉形见图1，插在轮缘上相应的槽内见图2、图3，并用铆钉固定。这种叶根连接强度高，加工制造简单，径向单个跨装，检修时更换叶片方便，但装配时钻孔和铆接工作量大。叉型叶根叶片在叶片装入叶轮后，经常出现叶片铆钉孔与叶轮铆钉孔错牙现象，导致铆钉孔无法按图纸要求尺寸铰出，产生照配问题，降低产品质量，严重影响了叶片装配效率，增加制造成本，影响生产进度。
图1
图2
图3
2、问题的提出
以往的工艺方法是:叉型叶根叶片在装配时采用打入2只叶片后，检查叶片上半孔与叶轮上铆钉孔偏移情况，然后带上1只假销;再打入1只叶片，带上1只假销。重复上述步骤，待装配至剩余10只左右的1组叶片时，将剩余1组叶片同时插入，修磨叶根，保证一定紧度，进行撞紧。该工艺在实际操作后，由于在叶片装配时只留下1个缺口，由1组叶片进行胀紧，胀紧效果不好，撞紧时叶片无法打到底部，导致叶片铆钉孔与叶轮铆钉孔错牙。
3、理论分析及工艺改进
3.1问题分析
对机组装配跟踪调查，各机组出现叶片铆钉孔与叶轮铆钉孔错牙现象时，铆钉孔未铰出来的几率见表1。
表1 典型系列的铆钉孔未铰出来的几率
3.2理论分析
设计理论上可行，通过现场对装配中的叶轮加工尺寸复查，用样板测量各槽档均图纸公差尺寸内，再测量叶根也符合符合图纸公差尺寸内，在制造过程控制中零部件的加工质量有保证。
3.3工艺改进方案
在叉型叶根叶片装配后，叶片叶根上的半孔与叶轮上铆钉孔的预钻孔都存在着不同程度的错牙，且一般均为叶片沿径向向远离叶轮中心方向错出。在错牙较小的情况下，铆钉孔可以按图示尺寸铰出;在错牙较大的情况下，就常出现铆钉孔无法完全铰出的情况。在承力面局部未铰出来或是非承力面大部分未铰出来的情况下，就需要将铆钉孔进行重新扩、铰，加大后按实测尺寸配做相应铆钉。其次，装配过程操作者更要严谨精细操作，才能提高装配质量，具体方法如下:
a.在叶片装配时，将叶轮1周划分8等分，叶片分成4个大致相等组，在4个区域上分别装入叶片、工艺销，留出4个缺口。
b.在4个缺口处采用4组叶片同时胀紧，使叶片在胀紧时受力均匀，在撞紧时可以打到底，在很大程度上消除叶片铆钉孔与叶轮铆钉孔偏孔现象。
c.打入工艺销。
d.按此工艺方法装配后，叶片铆钉孔与叶轮铆钉孔错牙量明显减少，铆钉孔重新扩铰率降低至10%，装配质量大幅提高。
e.将此工艺方法纳入作业指导书，指导操作者规范操作。
4、拆卸分析
4.1拆卸前准备
（1）由于运行过的转子与动叶片配合部位锈蚀严重，拆卸前在叶根径向面间注入松动剂或煤油，视其渗透情况决定使用数次，一般为每2h喷1次，大约喷6～8次。渗透时需用铜棒敲击振动叶根，经过这样多次操作，松动剂就渗透进相邻叶根和销孔壁内。该方法可对拆卸销钉起到较强的润滑作用，防止拆卸出销钉时拉伤、拉毛轮槽销孔表面。
（2）由于叶根销两端一般采用翻铆或冲铆敛缝，而操作空间受限，其拆卸方向一般从出汽侧往进汽侧方向打，因此待渗透油充分渗透后，应将需拆卸的叶片转至水平位置，将销钉出汽侧翻边部位打磨掉；对销钉为冲铆结构的，应将进汽侧冲铆部位进行修整、孔口修圆，保证销钉打出时不干涉。
4.2敲击方法选择
由于叶根销与销孔配合紧密，选用何种方式将销钉快速、安全地打出就很重要。有3种方法可供选择：射钉枪、气动铆锤和大锤敲击。针对这3种方法，下面分别分析其优缺点。
（1）采用射钉枪的方法：射钉枪又称射钉器，其外形和原理都与手枪相似，是利用发射空包弹产生的火药燃气作为动力，将射钉打入物体内的工具。在市场选购了2套进行试验，其产生的瞬间冲击力能够将10%～20%左右的叶根销敲击出。但是，由于射钉枪储存和使用中不得接触或靠近高热物体，属于危险物品，使用中存在较大安全隐患，容易伤人，综合各种因素最终放弃该方法。
（2）采用气动铆锤的方法：将铆锤头修磨得比销钉直径小1mm左右，用手压住，垂直对准销钉出汽侧位置进行冲击，可产生高频、往复的冲击力。由于该方法简单、便于操作，经过实验验证能够将机组40%～60%左右的叶根销拆下，因此，作为拆卸时的首选方案。
（3）采用大锤敲击的方法：首先必须制作专用的冲销，从叶轮出汽侧操作，将其对正销钉中心位置，钳工挥动大锤敲击其端面，它能够将气动铆锤敲击不出的大部分销钉打出，但缺点就是工人劳动强度大，且操作过程中要求钳工使用大锤必须熟练，否则易伤人或磕碰转子本体，因此，作为第二方案备用。
4.4钻削方案
若采用以上敲击方案均不能将叶根销打出，就需要考虑采用钻削的方式进行操作，以便消除叶根销的别劲力。钻头一般选用比相应销钉小1.5mm左右的硬质合金钻头，同时对产生别劲的具体原因进行分析，并采用不同方法进行钻削。
（1）由于叶根销装配时是从出汽侧将叶根销打进去，可能在销钉头部存在拉毛情况，一般销钉拉毛长度为总长的1/4左右，在销钉头部形成类似铁屑瘤，头部最严重，越往后拉毛的越小，对叶根销敲出形成较大的阻力。对于这种情况需要从进汽侧将销钉拉毛最严重的部分钻削掉，释放掉阻力，由于操作空间受限，一般采用磁力钻加工，钻削长60～80mm左右。采用这种方法后，消除了拉毛部位的阻力，再采用气动铆锤或者大锤就能很轻松将叶根销打出。
5、结束语
经工艺改进后，实际安装效果好，将叉型叶根叶片装配铆钉孔错牙率降低至10%以内，充分证明了工艺改进的必要性和有效性。通过将叉型叶根叶片装配工艺固化到文件中，可有效提升此类型产品装配质量。
参考文献：
[1]山西省电力工业局.汽轮机设备检修技术[M].北京:水利电力出版社
论文作者:夏元峰
论文发表刊物:《电力设备》2018年第32期
论文发表时间:2019/5/24
标签：叶片论文; 铆钉论文; 销钉论文; 叶轮论文; 转子论文; 汽轮机论文; 工艺论文; 《电力设备》2018年第32期论文;