特大型烟气轮机装配难点分析

【摘 要】 针对YL33000A特大功率烟气轮机装配过程中轴承系统装配、底座水箱分体装配、拉杆螺栓热装等装配难题进行了分析，提出了可行性方案，解决了烟气轮机整机装配中的难题，保证了装配质量。 【关键词】 YL33000A烟气轮机装配 可行性方案 一、概述 YL33000A烟气轮机是我国独立研制的大焓降、用于高海拔地区的特大功率烟机，它的研制成功标志着我国成为继美国之后能独立研制特大功率烟机的国家。YL33000A大功率烟机属重型设备，总重量达60t，体积庞大，对制造厂家来说，不仅仅是功率的增大和零部件尺寸的简单放大，它尺寸精度、形位精度要求更高，加工、装配难度大。 装配作为烟机制造中的最后也是最关键环节，其质量的好坏决定了整机质量的优劣。装配工作主要作用有：①把零件组合成部件，通过装配组合成一个整体，通过装配检验整机结构设计的正确与合理性。②检验和校正零部件加工制造过程中的误差。③通过试装配检验各部动静间隙，并根据实际情况采取措施予以保证。④通过热态试验来检验烟机的热态运转性能。 YL33000A烟机是我国生产的首台大功率烟机，其许多部件和结构都发生了质的变化，为了成功实现大功率烟机的装配，根据其特点，重点解决了以下难题：①轴承系统装配问题。②底座水箱分体装配问题。③拉杆螺栓热装问题。 二、装配中几个关键问题的解决 1.轴承系统的装配 轴承系统是旋转设备的核心部件，是关系转子运转平稳，实现安、稳、长、满、优的关键，YL33000A烟机的径向支持轴承、径向止推轴承采用进口件，主副推力瓦为京士伯利轴承，径向瓦为五瓦叶可倾瓦，其中单向可倾瓦是首次用于国产烟机，由于可倾瓦的特殊形式，在装配中验证和调整精度时，无法得到绝对值，影响对装配精度的判断。因此在组装中如何保证一次安装到位、保证装配间隙，并保护好轴承不受碰伤是关键问题。轴承在整个装配过程中是使用频率最高的部件，为了保护好进口轴承，同时解决用可倾瓦无法进行轴承箱体、壳体对中找正问题，现场测绘了进口瓦的几个关键尺寸，并根据工艺轴、工艺轴承座和箱体尺寸，自制了结构简单使用方便的工艺径向瓦（见图1）和推力瓦（见图2）方便省时地解决了装配中的核心定位精度问题，并缩短了装配周期，该结构应用到现场四机组对中找正中，加快了找正速度，提高了装配效率。 径向瓦由五块轴瓦组成，上下轴承座分别联接2块、3块轴瓦，在装配中如果轴瓦和轴承座全部联接后再进行组装，则由于瓦块形成的弧面开口尺寸小于轴径，轴无法安装到轴瓦上。经过反复分析研究进口轴承结构，采用分开组装方案，先组装两块下瓦→转子吊装到位→用辅助吊具使转子轴径与轴瓦脱开→用自制工装旋转轴承座向第三块瓦方向旋转40°→安装第三块瓦→反向旋转归位→安装挡板→安装其余两块瓦，经过反复模拟试验，最终在装配中实现了径向轴瓦的顺利安装。 由于径向瓦采用浮动式可倾瓦，又是五块瓦结构，进口瓦所提供资料不能直接换算出瓦间隙，测量瓦间隙又是一个难题，无法用计量工具直接测量，常规的压铅丝法也测量不准，经过查阅大量资料，在计算机上进行模拟试验，用抬轴法进行间接测量，测量值和设计值都非常接近，从而实现了可倾瓦间隙的间接测量，准确地测量出可倾瓦间隙，为正确分析轴承工作状况提供了依据。 2.底座水箱的分体装配 产品工艺要求水箱和底座整体焊接、退火后再加工，但YL33000A烟机底座尺寸较大，兰州地区没有加工该尺寸底座的设备。为了缩短加工周期和降低成本，采用底座、水箱分体加工，最后用壳体定位，将水箱与底座进行组焊的工艺，但这一方案的困难在于如何保证已加工过的水箱上平面不变形，图3所示为壳体、底座装配示意图。 具体工艺过程：底座上下底板及侧板等组对焊接→热处理→车上下两平面；水箱单独焊接成整体→热处理→加工上下两平面和任意一侧面→以侧平面为基准加工键槽；水箱及底座加工后划线组对，将壳体吊装就位，检查水箱位置并纠正，检查无误后，将水箱与底座焊接。为了减小焊接变形，保证配合精度，在焊接时采取了以下措施：①以壳体自重作为外加约束力。②对称、多段施焊，尽可能使加热和冷却均匀化，同时辅以人工锤击焊缝以减少焊接应力。③采用小电流、多层焊接，同时延长焊接时间和间隔。④在焊接过程中，定期监测变形情况，并及时补救。⑤对焊缝做保温缓冷处理。事实证明，该工艺有效保证了壳体与底座水箱的配合精度，解决了没有设备加工的困难，省去了镗床工序，解决了镗床加工能力的不足问题。 3.拉杆螺栓的热装 由于YL33000A烟机拉杆螺栓是目前最大级别的拉杆螺栓，螺纹为滚压螺纹，结构为中空结构，用常规冷态拉紧方式无法进行装配，必须用热装方法，在这方面没有任何可借鉴的经验。根据理论计算，要使拉杆螺栓达到设计要求的伸长量，螺母需在预紧的前提下旋转96°，然而实际模拟结果是拉杆螺栓只伸长了理论值的62％。根据计算所需旋紧力矩大小，用规定的力矩扳手拧紧后，结果仍然达不到伸长要求。经分析发现主要是螺纹在热态下的的弹性变形以及外部环境影响所致，使理论计算不符合实际拉伸变化。为了解决这个问题，制作了试验胎具，通过逐步加大热态拉伸量，然后测量冷态下实际拉伸量的办法，经过多次试验发现当在热态下拉伸0.7mm时，冷态下的实际伸长量为0.39～0.40mm，为了更加直观，在拉杆螺栓的实际装配中，采用两块百分表监测拉杆螺栓在热态下的伸长量。事实证明，这种装配方法不仅准确，而且节约了大量时间。 三、结语 通过以上步骤，完成了YL33000A烟机的整个装配过程，并一次通过整机热态性能试验。通过这次装配，对新的可倾瓦轴承系统有了更清晰的认识，而且独立制造并应用到中小型功率烟机中，进一步提高了烟机转子运转的稳定性；水箱的装配新工艺为以后利用现有设备和工艺解决问题开创了新的思路；转子的成功装配，确保了一次试车和装置的一次开车成功。