大型圆环部件利用感应加热的热套工艺方法

孙 鹏，于久清

(哈尔滨电机厂有限责任公司，黑龙江 哈尔滨 150040)

0 引言

大型水轮发电机转轴固定的滑转子、轮毂式转子支架一般均采用紧量配合以传递扭矩。以往工艺方法是单件粗加工后加热进行热套。这种常规的方法很难控制温度，大多300℃以上，有些工件表面氧化发蓝，变形大。热套时候由于温度过高，冷却收缩时候轴肩根部回缩量较大产生很大间隙，对机组运行的整体性能不利。加热后吊运及找正时间过长，热量损耗严重，热套过程中容易卡住，无法完成热套要求。热套后还得到大设备整体加工。由于转轴为细长结构，在大卧车设备加工会产生挠度，加工后很难保证精度要求。

1 技术方案

1)需要热套的圆环加工到热套后的尺寸:将圆环毛坯料放到2.5 m立车上卡牢粗车，单边留5 mm余量，以内圆为基准调平，加工上、下平面到图纸要求，内、外圆留1 mm余量。圆环翻身，放在等高垫筒上，以内圆为基准精车内、外圆到图纸要求，同轴度≤0.02 mm;

2)将圆环外圆包绕石棉布:为了防止加热后热量的损耗以及防止局部过热灼伤圆环表面，在圆环外表面包绕2层石棉布，全部覆盖外圆表面;

3)缠绕感应线圈:在石棉布表面均匀缠绕电磁感应线，匝数按每150 mm高缠绕1匝，电磁线用石棉带固定;

4)立轴:将被热套的转轴垂直立起(若转轴过长不利操作，可将转轴立于基础坑内降低高度)，调整轴垂直度≤0.01 mm后固定牢;

5)吊运圆环:用吊车将圆环吊至转轴上方，距离转轴上平面100 mm。接通电源，调整圆环与转轴的同心度≤0.02 mm;

6)通电磁感应加热，监测电流、电压，监测圆环温度:加热速度按每15 min升高10℃，同时监测电流和电压要稳定，用点温计每隔15 min检查一次圆环温升情况。

7)温升值确定:以圆环直径1000 mm，配合紧量直径0.01 mm为例，当温升达到120℃时停止加热，关闭电源。用测量杆检查圆环最小尺寸达到1000.2 mm时准备热套;

8)热套:将圆环平稳下落进行热套;

9)圆环的变化量:冷却到室温检查热套外观质量和尺寸变化，热套前后圆环外圆尺寸变化≤0.02 mm。

2 检查方法

1)用外径千分尺检查φ1尺寸，与原始记录比较，允差≤0.02 mm;

2)用吊钢丝方法检查圆环外圆柱面与转轴同心度，检查示意图见图1。圆周测量4点均布，同方位上下 2 点，分别记为 ax上;ax下;ay上;ay下;a－x上;a－x下;a－y上;a－y下共 8 点;

3)检查标准:上下点之间距离为1000 mm

图1 检查示意图

3 热套所用的设备与材料

1)吊车

2)中频焊机1台

3)电磁感应线

4)石棉布

5)测温仪1台

6)吊钢琴线耳机电池1套

7)0.3 mm 钢丝10 m

8)固定转轴开口扳手

9)内径测量杆1个

10)外径千分尺1个

11)300 mm内径千分尺一套

4 适用范围及优点

本方法可以在工地现场操作，无需往返运输。具有操作简单、需用设备简单、造价低、工期短等优点。以周宁电站为例，上导滑转子试运行时候溢出，用此方法仅1天时间，缩短转轴、上导转滑转子往返运输时间15天，上导滑转子加工10天，热套2天，热套后到20 m卧车加工7天，节约上导滑转子材料1000 kg，节约加工费用20余万元，节约大笔的运输费用。最可贵的是节约电站安装工期1个月。用此方法热套后，外观和原有尺寸几乎没有变化。安装后轴系摆度0.08 mm，完全满足运行要求。

本方法在厂内操作更为方便。以索风营电站滑转子套轴为例，滑转子精车后热套，在18 m卧车检查热套后与转轴同心度＜0.03 mm，完全满足图纸要求，节约占用18 m卧车7天，缩短了加工周期。最重要的是解决了热套后转轴在大卧车加工，如何消除挠度的问题。往往为了消除挠度，反复掉头找正就得需要几天时间。

5 结语

大型圆环部件利用电磁感应加热套轴完全可以取代过去热套的笨重方法，不会盲目加热，并且将加热温度控制最低。用这种热套方法温度一般在110～130℃之间，温度低，对于大型圆环刚性良好的几何体不易变形，且不需要到大设备重新加工，工程造价低，工期短，能节省很多大设备空余时间。但不适用于放射型带有转子支臂的转子支架等无法外围磁感应加热的部件热套。