CN102061949A - 一种汽轮机旋转隔板及其加工工艺 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽轮机旋转隔板，包括隔板体、转动环、汽叶、汽封体、及平衡环，所述隔板体进汽侧的端面上分别在进汽窗口的四周边缘、隔板体的内圆边缘及隔板体的外圆边缘处分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末；所述转动环与隔板体结合的表面上并在每两相邻通孔窗口之间开设若干条喷涂凹槽，以及在转动环内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末。本发明还公开了一种汽轮机旋转隔板的加工工艺，包括隔板体的加工工艺、转动环的加工工艺及旋转隔板的装配工艺。本发明的加工工艺采用超音速火焰对隔板体与转动环摩擦副材料喷涂硬质金属，提高隔板体与转动环的接触表面的硬度。

Description

一种汽轮机旋转隔板及其加工工艺

技术领域

本发明涉及一种汽轮机旋转隔板及其加工工艺。

背景技术

旋转隔板是汽轮机上最重要的流通部件之一，其主要功能为：将热能转化为动能，通过调节蒸汽流量以达到热用户所需要范围内的供热抽汽压力。构成一组旋转隔板的主要零件包括平衡环、转动环、隔板体、汽叶及径向汽封体。隔板体上沿圆周开有若干个孔道组成窗口，孔道后端安装所述的喷嘴，隔板体孔道前端中部为凸块状，凸块状上开有圆周凹槽；转动环分上、下两半圆，套在隔板体进汽侧的圆周凹槽内，中分面处用螺栓紧固，并以隔板体周向凸缘与隔板体轴向定位，上、下转动环上开有若干个孔道为窗口，转动环窗口与隔板体窗口相对应，转动环上径向设有耳搭，耳搭与旋转隔板调节杠杆相连，由调节油动机驱动杠杆，进而驱动转动环转动，使转动环窗口与隔板体窗口的相对位置发生改变，从而改变旋转隔板的流通面积。达到调整抽调蒸汽压力的目的。

隔板体和转动环的直径大、结构复杂，并且需喷涂硬质合金，然后对喷涂金属再加工，最后通过各零件的组装最终完成一组旋转隔板。由于该旋转隔板的工作条件为：汽液两相水蒸汽的压力为1.0Mpa.a，温度为450℃，长期经受此蒸汽冲刷；要求转动环与隔板体之间相对的滑动线速度为100mm/s，平均滑动频率为1次/min，表面摩擦系数不大于0.2；在转动环与隔板体的结合面上采用超音速火焰对其进行硬质金属喷涂，喷涂的材料为NiCr-Cr2C3，其涂层致密显微硬度为HV1000。

旋转隔板中的转动环外径大，最大外径达到2514mm，厚度薄，最薄仅77mm，材料切除率高；在上、下半转动环的环面上设有等分角度且大小不同的四种形状的通孔窗口，共有二十个个通孔窗口；在每两相邻窗口之间精加工若干条的凹槽，并在转动环的内圆边缘及外圆边缘分别开设一条凹槽，每条凹槽的宽度为8mm、深度为1mm；作为喷涂自润滑金属；同时转动环通过上、下半各有一个耳搭与旋转隔板体调节杠杆相连，起到开关蒸汽流量的作用。

旋转隔板中的隔板体在进汽侧均布开设二十个相同形状的进汽窗口，隔板体的出汽侧也均布开设二十个个相同形状并与进汽窗口相通的出汽窗口；在出汽窗口的内表面上开设一圆周凹槽，作为各汽叶圆周凸槽相配合的双面定位槽，使得各汽叶能够正确地排列到隔板体内。另外在隔板体进汽侧的端面上并在进汽窗口的四周边缘、内圆边缘及外圆边缘处各开设一条宽度为8mm、深度为1mm的凹槽，作为喷涂自润滑金属。在隔板体出汽窗口的内表面上安装有径向汽封体，作为制止汽流的泄漏。

现有技术中，隔板体的进汽侧端面上并在每两相邻的窗口之间一梯形凹槽，用六个螺钉把板状的自润滑戴维合金紧固在凹槽上。而转动环的材料为比较软的球墨铸铁。因此在装配后以隔板体上的自润滑戴维合金与转动环摩擦接触。由于接触面大，摩擦阻力大，因此使用寿命低，同时自润滑戴维合金板已经不适应如此高温、高压的工作状况。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的缺陷，提供一种汽轮机旋转隔板及其加工工艺，它能够满足汽轮机旋转隔板的设计要求，降低汽轮机的加工成本，提高汽轮机的工作效率。

实现上述目的的一种技术方案是：一种汽轮机旋转隔板，包括隔板体、转动环、汽叶、汽封体、及平衡环，所述隔板体分上、下两半圆，隔板体的进汽侧在一圆周线上均布开设多个中心线均通过隔板体圆心的进汽窗口；隔板体的出汽侧也在另一圆周线上均布开设多个分别与进汽窗口相通且中心线均通过隔板体圆心的出汽窗口；在隔板体出汽窗口的内周面上开设一汽叶环槽；在出汽侧的端面上均布开设若干螺孔；所述转动环分上、下两半圆，它套在所述隔板体前端的圆周凹槽内，所述转动环的表面上设有等分角度且大小不同的四种形状的转动环窗口，转动环窗口与隔板体的进汽窗口相对应；转动环上、下半圆的表面上各设有一个耳搭，该两个耳搭与旋转隔板调节杠杆相连；所述汽叶安装在隔板体的汽叶环槽中；所述汽封体通过螺钉安装在隔板体的出汽侧的端面上；所述平衡环隔开转动环并通过螺栓固定在隔板体上，其中，

所述隔板体进汽侧的端面上分别在进汽窗口的四周边缘、隔板体的内圆边缘及隔板体的外圆边缘处分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末；

所述转动环与隔板体结合的表面上并在每两相邻通孔窗口之间开设若干条喷涂凹槽，以及在转动环内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末。

实现上述目的的另一种技术方案是：一种汽轮机旋转隔板的加工工艺，包括隔板体的加工工艺、转动环的加工工艺及旋转隔板的装配工艺，

所述隔板体的加工工艺包括以下步骤：

隔板体窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将隔板体坯体的在隔板体与转动环的结合面留有0.5mm的余量，先在隔板体的进汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线的进汽窗口，其次在隔板体的出汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线并与进汽窗口连通的出汽窗口，再在进汽侧的端面上并在进汽窗口的四周边缘、内圆边缘及外圆边缘处各开设一条宽度为8mm、深度为1mm的喷涂凹槽，然后在出汽窗口内周面上精加工出一汽叶环槽，最后在出汽侧的端面上在一圆周线上均布开设若干螺孔；

喷涂硬质合金的步骤，在隔板体进汽侧端面的各个喷涂凹槽中喷涂硬质合金，同时对非喷涂面加以保护；

精磨隔板体喷涂表面的步骤，对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与转动环的结合面上精细磨去0.5mm的厚度；

所述转动环的加工工艺包括以下步骤：

转动环窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将转动环坯体的在转动环与隔板体的结合面留有0.5mm的余量，先在转动环端面上精加工位于与隔板体进汽窗口对应的窗口，再在每两相邻窗口之间精加工若干条的喷涂凹槽，并在转动环的内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，每条喷涂凹槽的宽度为8mm、深度为1mm；

喷涂硬质合金的步骤，在喷涂凹槽中喷涂硬质合金，同时对非喷涂面加以保护；

精磨转动环喷涂表面的步骤，对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与隔板体的结合面上精细磨去0.5mm的厚度；

转动环与隔板体结合面上相互研磨步骤，先将转动环与隔板体装配，再将转动环转动以实现转动环与隔板体研磨各自的结合面；

所述旋转隔板的装配工艺包括以下步骤：

汽叶的安装步骤，汽叶按顺序装入隔板体的汽叶环槽内，逐只排紧并按照技术要求检测，形成一组汽道；

汽封体的安装步骤，用螺栓将汽封体固定在隔板体上，并在汽封体上安装汽封片；

转动环与隔板体之间的装配步骤，先将转动环装在配隔板体上，确定各窗口全开和全关时转动环与隔板体的相对位置，再在隔板体与转动环结合的端面上相应隔板体的进汽窗口全开位置及全关位置分别加工一定位孔并装人定位销；

平衡环的装配步骤，用螺栓将平衡环固定在隔板体上。

上述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其中，在加工隔板体上的进汽窗口、出汽窗口及转动环上的窗口时采用的是数控镗床。

上述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其中，在执行所述喷涂硬质合金的步骤时，喷涂材料为NiCr-Cr2C3，采用超音速火焰喷涂，要求涂层致密，显微硬度达到HRC950～1000。

上述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其中，在执行精磨隔板体喷涂表面的步骤及精磨转动环喷涂表面的步骤时，采用专用的磨削工具，所述磨削工具包括固定板、平行安装在固定板上电机和磨头，磨头内安装有轴承及主轴，主轴的下端安装有碗形金刚石砂轮，所述电机通过皮带轮驱动主轴转动，所述固定板的上端设有一缺口，通过该缺口使该磨削工具安装在数控立车机床的立刀架上。

上述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其中，所述电机的转速为1100r/min，数控立车台面的转速为4r/min；进给量采用每次进给量为0.005mm，眼睛观察磨削火星，当磨削火星感觉比较减少了就再加进给量0.005mm。

本发明的汽轮机旋转隔板的技术方案，在隔板体与转动环的结合面上采用小面积并且均布分散的喷涂有硬质合金粉末的接触面，该硬质合金硬度高，使磨擦阻力减小，提高了旋转隔板的使用寿命。本发明的汽轮机旋转隔板的加工工艺采用超音速火焰对隔板体与转动环摩擦副材料喷涂硬质金属，提高隔板体与转动环的表面硬度，其硬度达到HRC950～1000，然后对喷涂金属再加工，从而提高气密性，达到增效的目的，提高了汽轮机的效率，保证转动环与隔板体的加工质量；保证了旋转隔板装配定位的精确性及技术质量要求，有着重要的加工技术意义和实用价值。

附图说明

图1为本发明的汽轮机旋转隔板的局部剖面图；

图2为本发明的汽轮机旋转隔板中隔板体的局部剖面图；

图3为本发明的汽轮机旋转隔板中隔板体的结构示意图；

图4为图3中的A向视图；

图5为本发明的汽轮机旋转隔板中转动环的结构示意图；

图6为图5中B部位的放大图；

图7为本发明的汽轮机旋转隔板的加工工艺中采用的专用磨削工具的结构示意图；

图8为本发明的汽轮机旋转隔板中隔板体与转动环装配后的局部示意图。

具体实施方式

为了能更好地对本发明的技术方案进行理解，下面通过具体的实施例并结合附图进行详细地说明：

先请参阅图1至图6，本发明的一种汽轮机旋转隔板，包括隔板体1、转动环2、平衡环3、汽叶4及汽封体5，其中，

隔板体1分上、下两半圆，隔板体1的进汽侧在一圆周线上均布开设多个中心线均通过隔板体的圆心的进汽窗口11；隔板体的出汽侧也在另一圆周线上均布开设多个分别与进汽窗口11相通且中心线均通过隔板体的圆心的出汽窗口12；在进汽侧的端面上分别在进汽窗口11的四周边缘、隔板体内圆边缘及隔板体的外圆边缘处分别开设一条喷涂凹槽(图中未示)，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末；在隔板体1出汽窗口12的内周面上开设一汽叶环槽13；在出汽侧的端面上均布开设若干螺孔14，用于安装汽封体5；

转动环2也分上、下两半圆，它套在隔板体1前端的圆周凹槽15内，它的表面上在一圆周线上均布开设多个中心线均通过转动环的圆心且大小不同的四种形状的通孔窗口21，通孔窗口21与隔板体1的进汽窗口11相对应；在转动环2与隔板体1结合的表面上并在每两相邻通孔窗口21之间开设若干条喷涂凹槽22，以及在转动环内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽23、24，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末；转动环2上、下半圆的表面上各设有一个耳搭25，该两个耳搭25与旋转隔板调节杠杆相连，用于调节汽道面积；

平衡环3隔开转动环2并通过螺栓30固定在隔板体1上；

汽叶4安装在隔板体1的汽叶环槽13中；

汽封体5通过螺钉安装在隔板体1的出汽侧的端面上，汽封体5上安装有汽封片50。

本发明的一种汽轮机旋转隔板的加工工艺包括隔板体的加工工艺、转动环的加工工艺及旋转隔板的装配工艺，其中，

隔板体的加工工艺包括以下步骤：

隔板体窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将隔板体坯体的在隔板体与转动环的结合面留有0.5mm的余量，先采用数控镗床在隔板体的进汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线的进汽窗口，其次在隔板体的出汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线并与进汽窗口连通的出汽窗口，再在进汽侧的端面上并在进汽窗口的边缘、内圆边缘及外圆边缘处各开设一条宽度为8mm、深度为1mm的喷涂凹槽，然后在出汽窗口内周面上精加工出一汽叶环槽，最后在出汽侧的端面上在一圆周线上均布开设若干螺孔；

喷涂硬质合金的步骤，在隔板体进汽侧端面的各个喷涂凹槽中采用超音速火焰喷涂硬质合金粉末，喷涂粉末的材料为NiCr-Cr2C3，要求涂层致密，显微硬度达到HRC950～1000；由于喷涂硬质金属其结合强度高，耐高温，抗氧化，耐冲刷，磨擦系数低，自润滑，表面可承压60Mpa及硬度HRC950～1000的特点，造成对喷涂金属表面再加工带来难度，故要求对非喷涂面加以保护；

精磨隔板体喷涂表面的步骤，由于涂层硬度高，采用专用的磨削工具(见图7)，对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与转动环的结合面上精细磨去0.5mm的厚度，使喷涂凹槽的深度为0.5mm，也即使硬质合金的厚度为0.5mm，达到设计尺寸；磨削工具包括固定板61、平行安装在固定板61上电机62和磨头63，磨头63内安装有轴承64及主轴65，主轴65的下端安装有碗形金刚石砂轮66，电机62通过皮带轮67驱动主轴65转动，固定板61的上端设有一缺口610，通过该缺口610使该磨削工具方便地安装在数控立车机床的立刀架上；碗形金刚石砂轮66其直径达到∮300，能够覆盖金属喷涂层的全宽尺寸，一次完成整圈的磨削，避免磨削中接刀情况及光洁度问题，切削参数为：电机的转速为1100r/min，数控立车台面的转速为4r/min；进给量采用每次进给量为0.005mm，眼睛观察磨削火星，当磨削火星感觉比较减少了就再加进给量0.005mm；

所述转动环的加工工艺包括以下步骤：

转动环窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将转动环坯体的在转动环与隔板体的结合面留有0.5mm的余量，先采用数控镗床在转动环端面上精加工位于与隔板体进汽窗口对应的窗口，再在每两相邻窗口之间精加工若干条的喷涂凹槽，并在转动环的内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，每条喷涂凹槽的宽度为8mm、深度为1mm；

喷涂硬质合金的步骤，在喷涂凹槽中采用超音速火焰喷涂硬质合金粉末，故同时对非喷涂面加以保护；具体工艺参数参照隔板体的加工工艺；

精磨转动环喷涂表面的步骤，采用专用的磨削工具对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与隔板体的结合面上精细磨去0.5mm的厚度，使喷涂凹槽的深度为0.5mm，也即使硬质合金的厚度为0.5mm，达到设计尺寸；具体工艺参数参照隔板体的加工工艺；

转动环与隔板体结合面上相互研磨步骤，先将转动环与隔板体装配，再将转动环转动以实现转动环与隔板体研磨各自的结合面，以保证转动环与隔板体之间的气密性及相互转动的灵活性要求；

所述旋转隔板的装配工艺包括以下步骤：

汽叶的安装步骤，汽叶按顺序装入隔板体的汽叶环槽内，逐只排紧并按照技术要求检测，形成一组汽道；

汽封体的安装步骤，用螺栓将汽封体固定在隔板体上，并在汽封体上安装汽封片，汽封片的作用是能有效地阻断蒸汽的泄漏；

转动环与隔板体之间的装配步骤(见图8)，先将转动环2装在配隔板体1上，确定各窗口全开和全关时转动环2与隔板体1的相对位置，再在隔板体1与转动环2结合的端面上相应隔板体的进汽窗口全开位置及全关位置分别加工一定位孔并装入定位销7，保证各窗口的全开和全关的限制；

平衡环的装配步骤，先用螺栓将平衡环固定在隔板体上，然后检查相互之间的间隙，试拉转动环应无卡涩现象，保证转动环在高滑动频率1次/min情况下转动自如。

本技术领域中的普通技术人员应当认识到，以上的实施例仅是用来说明本发明，而并非用作为对本发明的限定，只要在本发明的实质精神范围内，对以上所述实施例的变化、变型都将落在本发明的权利要求书范围内。

Claims (6)

1.一种汽轮机旋转隔板，包括隔板体、转动环、汽叶、汽封体、及平衡环，所述隔板体分上、下两半圆，隔板体的进汽侧在一圆周线上均布开设多个中心线均通过隔板体圆心的进汽窗口；隔板体的出汽侧也在另一圆周线上均布开设多个分别与进汽窗口相通且中心线均通过隔板体圆心的出汽窗口；在隔板体出汽窗口的内周面上开设一汽叶环槽；在出汽侧的端面上均布开设若干螺孔；所述转动环分上、下两半圆，它套在所述隔板体前端的圆周凹槽内，所述转动环的表面上设有等分角度且大小不同的四种形状的转动环窗口，转动环窗口与隔板体的进汽窗口相对应；转动环上、下半圆的表面上各设有一个耳搭，该两个耳搭与旋转隔板调节杠杆相连；所述汽叶安装在隔板体的汽叶环槽中；所述汽封体通过螺钉安装在隔板体的出汽侧的端面上；所述平衡环隔开转动环并通过螺栓固定在隔板体上，其特征在于，

所述隔板体进汽侧的端面上分别在进汽窗口的四周边缘、隔板体的内圆边缘及隔板体的外圆边缘处分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末；

所述转动环与隔板体结合的表面上并在每两相邻通孔窗口之间开设若干条喷涂凹槽，以及在转动环内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，这些喷涂凹槽中均喷涂有硬质合金粉末。

2.一种汽轮机旋转隔板的加工工艺，包括隔板体的加工工艺、转动环的加工工艺及旋转隔板的装配工艺，

所述隔板体的加工工艺包括以下步骤：

隔板体窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将隔板体坯体的在隔板体与转动环的结合面留有0.5mm的余量，先在隔板体的进汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线的进汽窗口，其次在隔板体的出汽侧分别加工多个位于同一圆周线上、中心线为等分辐射线并与进汽窗口连通的出汽窗口，再在进汽侧的端面上并在进汽窗口的四周边缘、内圆边缘及外圆边缘处各开设一条宽度为8mm、深度为1mm的喷涂凹槽，然后在出汽窗口内周面上精加工出一汽叶环槽，最后在出汽侧的端面上在一圆周线上均布开设若干螺孔；

喷涂硬质合金的步骤，在隔板体进汽侧端面的各个喷涂凹槽中喷涂硬质合金，同时对非喷涂面加以保护；

精磨隔板体喷涂表面的步骤，对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与转动环的结合面上精细磨去0.5mm的厚度；

所述转动环的加工工艺包括以下步骤：

转动环窗口及喷涂凹槽的加工步骤，将转动环坯体的在转动环与隔板体的结合面留有0.5mm的余量，先在转动环端面上精加工位于与隔板体进汽窗口对应的窗口，再在每两相邻窗口之间精加工若干条的喷涂凹槽，并在转动环的内圆边缘及外圆边缘分别开设一条喷涂凹槽，每条喷涂凹槽的宽度为8mm、深度为1mm；

喷涂硬质合金的步骤，在喷涂凹槽中喷涂硬质合金，同时对非喷涂面加以保护；

精磨转动环喷涂表面的步骤，对喷涂的硬质合金金属表面精细磨准，直到喷涂后的尺寸，即在与隔板体的结合面上精细磨去0.5mm的厚度；

转动环与隔板体结合面上相互研磨步骤，先将转动环与隔板体装配，再将转动环转动以实现转动环与隔板体研磨各自的结合面；

所述旋转隔板的装配工艺包括以下步骤：

汽叶的安装步骤，汽叶按顺序装入隔板体的汽叶环槽内，逐只排紧并按照技术要求检测，形成一组汽道；

汽封体的安装步骤，用螺栓将汽封体固定在隔板体上，并在汽封体上安装汽封片；

转动环与隔板体之间的装配步骤，先将转动环装在配隔板体上，确定各窗口全开和全关时转动环与隔板体的相对位置，再在隔板体与转动环结合的端面上相应隔板体的进汽窗口全开位置及全关位置分别加工一定位孔并装人定位销；

平衡环的装配步骤，用螺栓将平衡环固定在隔板体上。

3.根据权利要求2所述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其特征在于，在加工隔板体上的进汽窗口、出汽窗口及转动环上的窗口时采用的是数控镗床。

4.根据权利要求2所述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其特征在于，在执行所述喷涂硬质合金的步骤时，喷涂材料为NiCr-Cr2C3，采用超音速火焰喷涂，要求涂层致密，显微硬度达到HRC950～1000。

5.根据权利要求2所述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其特征在于，在执行精磨隔板体喷涂表面的步骤及精磨转动环喷涂表面的步骤时，采用专用的磨削工具，所述磨削工具包括固定板、平行安装在固定板上电机和磨头，磨头内安装有轴承及主轴，主轴的下端安装有碗形金刚石砂轮，所述电机通过皮带轮驱动主轴转动，所述固定板的上端设有一缺口，通过该缺口使该磨削工具安装在数控立车机床的立刀架上。

6.根据权利要求5所述的汽轮机旋转隔板的加工工艺，其特征在于，所述电机的转速为1100r/min，数控立车台面的转速为4r/min；进给量采用每次进给量为0.005mm，眼睛观察磨削火星，当磨削火星感觉比较减少了就再加进给量0.005mm。

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