一种静叶持环T型叶根槽修复方法

杨槐 毕玉洁 李青海 赵君霞

摘 要：静叶持环是反动式汽轮机上静叶的载体，单个持环上通常会装配有多级静叶片，它类似于冲动式汽轮机上的隔板和隔板套的整合。反动式汽轮机的静叶是通过静叶持环上的叶根槽装配在静叶持环上，以我公司生产的双抽150MW反动式汽轮机为例，静叶持环叶根槽形式多为T型叶根槽形式，静叶持环T型叶根槽转子T型叶根槽类似，它的加工质量和精度都非常重要，加工时，由于它的结构特殊，尺寸小，加工干涉多，排屑困难等因素，所以静叶持环T型叶根槽的加工失误是持环加工中易出现的事故， 持环本体的铸造毛坯成本很高，如果由于持环上叶根槽加工失误而造成持环本体报废，直接经济损失非常巨大，该文通过150MW反动式汽轮机静叶持环T型叶根槽加工失误为实例，介绍了一种通过镶嵌环来修复持环T型叶根槽的方法。

关键词：反动式汽轮机 静叶持环 T型叶根槽 修复方法

中图分类号：TH878 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2015）03（a）-0085-02

静叶持环是反动式汽轮机上静叶的载体，单个持环上通常会装配有多级静叶片，它类似于冲动式汽轮机上的隔板和隔板套的整合。机轮机各级静叶固定在持环上，静叶持环再固定于汽缸上[1]。不同于铸造和焊接隔板，持环上的静叶片全部通过持环上叶根槽装配在持环本体上，与转子的动叶片装配方法类似，持环上叶根槽的加工精度有很高的要求，直接影响静叶片的装配质量。

持环本体的铸造毛坯成本很高（接近汽缸的铸造成本），如果由于持环上叶根槽加工失误而造成持环本体报废，直接经济损失非常巨大，本文以我公司生产的双抽150MW反动式汽轮机低压持环叶根槽加工失误为例，介绍一种静叶持环叶根槽修复方法。

1 问题分析

该公司双抽150MW反动式汽轮机低压持环上静叶叶根槽为T型叶根槽，其结构形式如图1所示，在车削叶根槽R2过渡圆弧工序时，由于编程未考虑刀具车削刃的变换，造成一侧T型槽肩部（宽12.5mm）位置过切4mm，过切后的T型槽如图2所示，肩部仅剩8.5mm。

叶片在工作时，作用在叶片上的力主要有两种：一是由于透平高速旋转时叶片自身重量和围带、拉筋质量产生的离心力；二是气流流过叶片产生的气流作用力[2]。由于持环上是静叶片，静叶片仅受气流作用力产生的弯应力，此处轮槽肩部主要受叶片的剪切力。出现此类问题，通常解决方法是将两侧凸台肩部加工至对称，再定做与叶根槽相配的特殊静叶片来完成修复，但由于此处肩部过切严重，肩部受力强度不合格，所以不能使用此种方法，在综合考虑了叶根轮槽受力情况，修复的难易程度等因素，最终确定了使用嵌环法来修复该级叶根槽。

2 修复方法

嵌环法其基本原理是通过将叶根槽二次加工成型，然后在槽内嵌入一个刚性半环来完成叶根槽的修复，如图3是使用嵌环法完成修复的示意图，要实现嵌环法修复，主要需要完成以下三个关键步骤。

2.1 叶根槽的二次加工

叶根槽按图4进行加工，由于叶根槽两侧肩部为主要受力面，所以应尽量保证b面与a面的跳动度和同轴度，为了满足加工要求，加工时，必须使用数控机床编程进行加工，且编程零点和对刀点要一致。

2.2 嵌环的加工

嵌环是由1个加工完成的整圈环线切割成2个半环而成，嵌环材质选用与叶片相同的材质2Cr12NiMo1W1V。2Cr12NiMo1W1V在调质状态使用，硬度达到277～311[3]。嵌环由于直径大，外圆直径Φ2047，截面尺寸小，截面为12.5×13，硬度高，所以要保证嵌环加工的精度及加工后不变形，难度较大，为了完成嵌环的加工，专门设计了加工嵌环的工装胎具，该工装胎具先用螺栓顶住嵌环来加工嵌环的上、下两个端面，两个端面加工完成后再改用压板压紧来加工嵌环的内、外圆。

2.3 装配

在准备装配静叶前装配嵌环，将嵌环整个嵌入叶根槽内，沿周向将嵌环敲实，注意嵌环两端距水平中分面距离要一致，嵌环装配好后装配静叶，静叶装配完成后在嵌环和嵌环槽接缝处钻、铰Φ6H8深13销孔，打入Φ6×12的销子（标准号GB/T119.1-2000，不锈钢，强度等级A2-50），最后对圆柱销进行敛缝，整个修复即完成。

3 结语

综上所述，是一种利用嵌环法来修复持环T型叶根槽的方法，它相比传统配静叶修复方法，修复更为简单易行，修复周期短，修复后检查叶片装配各相关尺寸均符合要求。

参考文献

[1] 方雅丽，王争艳.超临界350MW汽轮机高压静叶持环的设计开发[J].热力透平，2011，40（3）：180-183.

[2] 吴厚钰.透平零件结构和强度计算[M].北京：机械工业出版社，1982.

[3] GB/T8732-2004汽轮机叶片用钢[S].中华人民共和国国家标准，2004.