大型发电设备制造工艺的现代化

2010-06-21哈尔滨电机厂有限责任公司刘孝忠

电器工业 2010年5期

哈尔滨电机厂有限责任公司刘孝忠

在世界闻名的三峡机组建成并成功投运后，通过引进、消化、吸收和再创新，国内厂家不仅在科研、设计、开发等方面达到了世界先进水平，还在制造工艺领域也达到了甚至超过了世界先进水平。无论是大型加工设备，还是工艺装备、工艺路线、工艺方案，几乎都是现代化的。这是多国合作生产的需要，更是我国实施现代化的重大举措。

1 精密铸造

1.1 更新装备

为热加工事业部门配备了“VOD+LF”精炼炉、100t铸件热处理火炉等先进的设备，以及直读光谱仪、红外碳硫分析仪、NOH气体分析仪等，以保证铸件化学成份的稳定性、准确性，提高钢水的洁净度。

1.2 仿真模拟

利用计算机进行叶片的模样放样，替代了模型工在图纸上放样的传统方法，实现了模样尺寸的经纬仪检测，提高了模样制造的可靠性；“铸造过程仿真技术”、“近净形铸造技术”是铸造技术的发展方向，利用NOVACAST、Magma等先进的铸造仿真模拟软件，实现了计算机模拟式生产，大幅度提高了产品成品率；对全部铸件进行温度场的模拟，使毛坯余量由过去的CTl4级提高到CTl2级；各种中高低合金钢的造型制心均采用先进的酯硬化水玻璃砂和碱性酚醛树脂砂工艺，提高了铸造质量。

2 数控切割

（1）激光切割。切割机的应用，不仅解决了哈电生产大型磁轭冲片的设备冲压能力不足的问题，而且降低了成本、提高了加工效率。（2）回转切割。无限回转三割炬数控切割机的应用，可切割随焊接位置变化而不断改变切割角度的涡壳、球罐类部件的钢板下料，配有可以切割最大厚度为600毫米的特大气割枪，是亚洲最先进的切割设备。（3）等离子切割。切割机的应用，切割速度快，避免了碳离子浸入焊接熔池的不良影响。（4）线切割。2维钼丝线切割机的应用，具有割口小、数控排料简单、切割精度高、变形小、材料利用率高。（5）大斜面切割。通过对气割设备的改造及完善，可以很方便地完成斜率比大于1／10的大斜面切割。还开发了曲线坡口机（国家专利）。

3 冲剪冲压

（1）自动冲压。国内最先采用500 t全自动冲压机冲制定子冲片，使定子冲片的质量和生产效率得到了全面提高。（2）水溶性漆。率先实现冲片涂水溶性半无机漆工艺，并成功地应用于600MW汽轮发电机和三峡左岸发电机定子冲片上，制造出了世界一流水平的定子冲片。（3）数控冲槽。首次独家采用了数控冲槽机和数控自动焊、数控激光焊接两种技术，进行定子通风槽板的冲制和焊接，保证了通风槽钢的位置精度，提高了发电机的通风性能。（4）去毛刺。引进荷兰去毛刺机，实现自动调整间隙，不仅提高了关键工序的生产能力，而且提高了冲片质量，对防止发电机定子铁心松动、发热起到了重要作用。

4 线圈制造

（1）液压成型。通过技术引进、消化、吸收、再创新，哈电的导线成型“四位一体”线棒压型换位工艺已由手动改为液压，并采用风动马达成型技术来确保线棒几何成型质量；（2）屏蔽防晕。导体内部采用内屏蔽结构，中温多胶板及高性能防晕材料，提高了耐电压性能及绝缘寿命；（3）转子线圈。采用先进的设备和技术，使我公司磁极线圈的制造水平达到国际领先地位；配备了数控铣孔机、数控铣槽机、自动冲孔送料装置、铜排扁弯机、干式喷砂机、中频感应透热炉、进口移动式中频感应钎焊机等设备，使火电转子线圈加工逐步实现自动化。（4）定子线圈。进口多台移动式中频感应钎焊机、氩弧焊机、微束等离子焊机，提高了定子线圈封焊及导电块的焊接质量；还配备了三座标铡量平台的使用，减少了测量误差。

5 焊接工艺

（1）清根法。采用氧-乙炔火焰清根法，使焊接坡口光滑，渗碳较小。（2）气体保护焊。早在1980年代，手工电弧焊就基本上被气体保护焊这一高效的焊接方法所取代，目前哈电开发和应用的半自动气体保护焊技术已经领先国内同行水平，技术优势明显。（3）埋弧自动焊。针对轴类件及环形件的焊接，窄间隙埋弧自动焊作为成熟的焊接技术应用于大轴的焊接。焊接效率高，焊接材料损耗少，焊接质量好。（4）机器人焊接。三峡转轮采用机器人自动焊接新工艺在国际上也是第一次，应用机器人取代手工焊接的工作量约占总焊接量的40%以上，其优点是：速度快、质量好、效率高，而且不受人的因素影响，比如人眼视力错觉、体力疲劳、精神波动等对操作的影响。机器人自动焊接设备包括具有转位和顶起功能的变位机、埋弧焊机器人及相应软件等焊接机器人的应用，具有战略意义。（5）中频焊。钎焊技术得到了飞速发展，中频感应硬钎焊完全取代了火焰钎焊；银铜锌或磷银铜钎焊料替代了锡铅钎料，提高了线棒接头的高温强度和导电率。引进10台多便携式中频焊机，提高效率和质量。（6）四角焊。应用瑞式四角焊实现自动钎焊、自动换位，焊后自动平整。（7）真空钎焊。开发应用了高温基真空钎焊、软连接大功率电阻钎焊等新技术提高精度。（8）大件焊接。宽带埋弧焊机、埋弧自动焊机、窄间隙埋弧焊机，微弧等离子焊机，隧道焊机等的引进、应用，还配备了大型变位机、滚轮架等，提高了大件焊接质量、效率。

6 加工制造

现代化数控机床、数控镗铣床、数控立车及多用途数控加工中心的投入使用，使哈电的加工能力大幅度提高，实现了从传统的机械加工到数控加工的新的跨越。通过国外引进、吸收、消化、再创新，应用的现代化数控机床已多达300台，居国内同行业首位。

叶片型面。与高等院校、科研院所合作共同开发应用了五轴联动数控编程软件；开发应用了五轴数控龙门铣可加工叶片的型面，在国内首次实现了混流式叶片的全方位数控加工。在三峡左岸叶片的数控加工中创造了加工一片叶片仅用7天的佳绩。

三点找正。开发应用了水轮机转轮叶片数控加工计算机辅助三点找正新工艺，解决了叶片找正问题。

刀具干涉。创新开发应用了平底刀层切技术和插铣技术，解决了叶片三轴加工效率低及刀具干涉问题。

联轴螺孔。开发应用了专用镗床可在厂内与工地加工转轮的联轴螺孔。

摩擦剂。开发应用了转轮与主轴之间通过摩擦传递扭矩的新工艺，自主研发了摩擦剂的配方。只依靠螺栓的预紧力，就能保证摩擦力的要求，实现了它们的互换性。

工地制造。开发应用了大型水轮机马氏体不锈钢转轮的工地整体制造新工艺，填补了国内空白。

内球面。以转桨式叶片枢轴定位，数控加工过流面、叶片外圆及叶片两肩内球面，从而取代了笨重的专用样板研肩的传统工艺。

大螺纹。采用数控圆弧擦补铣削的方式加工，保证了大直径螺纹加工质量，降低了制造成本；

转轮平衡。开发应用了两种大型转轮平衡工艺，即液压球轴承平衡及测杆平衡。

导水机构。采用在工地使用专用设备磨削上、下把合面，保证导水机构的装配质量；采用数控加工顶盖、底环的导叶轴孔，使导水机构预装周期明显缩短，同轴度、导叶上下端面间隙、立面间隙均匀，产品质量大幅度提高。

同轴度。蝶阀中阀体的两轴孔的同轴度很难保证，开发应用了数控加工工艺圆满解决了这一难题。

联动操作。实现了ф5000mm的蝶阀厂内与接力器联动的操作、试验，并推广到ф5300mm蝶阀的操作试验中。

双鸽尾筋。采用双鸽尾定位筋替代鸽尾筋托块结构，该项工艺技术达到了国际领先水平。

槽孔精割。成功研制出通风槽孔精割新工具及新工艺，有效提高了生产效率。已应用在红花、康杨，下福等水电站的发电机中。

推力轴承。大型部件如推力头、镜板的拨盘拖动也有了新的突破，性油箱制造技术日臻成熟，弹性粱推力轴承支撑结构推力轴承技术国内领先。

拨盘拖动。大型汽轮发电机转轴加工时，采用拨盘拖动、双中心架支撑新工艺，克服了机床对加工工件精度的影响，轴颈加工精度明显提高。

找中心。汽轮发电机定子与端盖找中心，采用光学准直仪替代了拉钢丝的方法，提高了找正精度。

超声波。应用了引进的超声波加工仪，在大轴外圆上加工的表面粗糙度由Ra 3.2μm提高到0.2μm。

动平衡。通过对动平衡间改造、技术创新，圆满完成热敏感试验，各种参数完全达到了国际标准，填补了汽轮发电机制造技术的一项空白。

定子装配。对600MW及300MW汽轮发电机转轴加工、定子下线及装配，先后进行了定子铁心磁屏蔽、外叠装等30多项工艺改进，使得生产效率成倍增加。

内外机座。空冷135MW汽轮发电机定子采用内外机座分别加工，内机座整体浸漆后再与外机座组装（国家专利）。

退火抛丸。全纤维大型退火炉、大型抛丸清理机的应用，具有技术先进、加工效率高、结构合理、安全适用等特点。

表面处理。采用先进的超音速喷涂新工艺技术，喷涂金属、陶瓷等耐磨、抗蚀材料，通过对水轮机过流表面进行强化处理，减轻了常见的气蚀、磨损、腐蚀等问题。

7 工艺研究

近年来在工艺研究课题方面有下述科研成果获得国家、部委、省、市颁发的科技进步奖。(1)三峡水轮发电机定子线棒的研究与制造；(2)三峡发电机据系统分定子线棒防晕材料的筛选和防晕结构的研究；(3)三峡水轮发电机导水机构加工及装配工艺研究；(4)水轮机转轮制造工艺模拟及质量控制研究；(5)大型水轮机转轮工地加工设备研制；(6)150兆瓦空冷汽轮发电机的研制；(7)提高湿绕组绝缘可靠性的研究；(8)多泥沙电站耐磨材料研制；(9)巨型推力轴承研究；(10)大型水轮机蝶阀的研制；(11)大型弯曲面构件热模压成型工艺模拟优化的研究；(12)水轮机叶片测量研究；(13)大型水轮发电机绝缘技术研究；(14)300兆瓦汽轮发电机弹性定位筋材料国产化研究；(15)6500MVA冲击发电机；(16)景洪叶片铸造；(17)三峡右岸全空冷水轮发电机冷却系统研制；(18)大型贯流式水轮发电机关键技术研究混流式水轮机叶片数控加工技术研究；(19)水轮机球阀制造工艺研究；(20)三座标16t冲槽机数控电气系统研制；(21)伊朗卡伦转轮装配、焊接质量控制；(22)岩滩水轮发电机圆盘转子支架组制造工艺研究等。