CN113427208B - 核电发电机密封瓦加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种核电发电机密封瓦加工方法，包括以下步骤：S1、根据密封瓦的弧度制备弧形件，作为基准参考工装；S2、将所述基准参考工装平放固定在车床上并找正，所述基准参考工装的一个平面朝上作为固定面；S3、依次将密封瓦的四个瓦块固定在所述基准参考工装上，以所述基准参考工装的端面为基准参考面，对所述瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块。本发明的核电发电机密封瓦加工方法，通过设置基准参考工装作为瓦块的加工基准，提高瓦块端面加工的精确性，解决瓦块端面对接处接触不完全及张口问题；加工后密封瓦整环圆周内径偏差最小，避免了多次反复加工，大幅降低了人力劳动、车床资源消耗；缩短密封瓦的加工工期。

Description

核电发电机密封瓦加工方法

技术领域

本发明涉及核电设备加工技术领域，尤其涉及一种核电发电机密封瓦加工方法。

背景技术

ALSTOM半速机型单流环式发电机密封瓦整圈由弹簧固定，并施加一定预紧力与发电机轴颈圆周配合，运行中通过外部供给一定压力的密封油，在旋转的轴颈和密封瓦之间形成压力油膜，阻止发电机氢气外漏。密封瓦发挥其正常功能，配合面必须保证一定的光洁度和圆周间隙。

运行一个周期密封瓦与轴颈及密封瓦室配合端面不可避免会出现磨损、剐蹭造成粗糙度超出标准；密封瓦块运行中受弹簧压力、油膜力、氢气压力、摩擦力、转子振动周期性冲击力作用，会导致圆周变形。以上均会导致密封瓦功能下降，导致发电机漏氢量增大，或者与轴颈摩擦，在转子上产生复杂振动。为此每个运行周期后，需要对形位数据不合格的密封瓦进行加工，恢复至标准值，实现其正常性能。

每一密封瓦由4块组成一个圆，每一块占整圆的1/4，发电机每一端由两环组成，分为空侧和氢侧，分别和外界空气侧、发电机内部氢气侧接触，整环内径大于发电机对应位置处轴外径，与轴颈的径向配合间隙空侧0.04-0.08mm、氢侧0.07-0.11mm。对于运行一周期后经测量不符合标准间隙或粗糙度的密封瓦则需加工，恢复标准值。

对密封瓦加工的主要操作是：首先铣削一环中每块密封瓦的端面，使密封瓦整环内径缩小，然后再将密封瓦4块拼装成整环上车床加工到标准内径。然而，密封瓦加工首道工序铣削瓦块端面缩小内径工作，长期存在加工后将4块密封瓦块拼装在一起，瓦块端面之间出现张口的问题，张口值为0.02-0.12mm不等，如图1所示。上述问题长时间存在于密封瓦加工过程中，造成密封瓦加工多次反复，且影响到加工后精度，工期、人力、车床资源造成非常大的浪费。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，提供一种提高加工精确性及缩短加工时间的核电发电机密封瓦加工方法。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种核电发电机密封瓦加工方法，密封瓦包括四个相接的弧形的瓦块，包括以下步骤：

S1、根据密封瓦的弧度采用铸铁材料制备弧形件，作为基准参考工装；

所述基准参考工装的两个端面的垂直度公差≤0.01mm，每一端面的粗糙度≤1.6μm；所述基准参考工装相背的两个平面的平行度公差≤0.01mm，每一个平面的平面度公差≤0.01mm；

S2、将所述基准参考工装平放固定在车床上并找正，所述基准参考工装的一个平面朝上作为固定面；

S3、依次将密封瓦的四个瓦块固定在所述基准参考工装的固定面上，以所述基准参考工装的端面为基准参考面，对所述瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块。

优选地，所述基准参考工装的两个端面之间的夹角为90°。

优选地，所述基准参考工装的两个端面的延长线的交点与所述基准参考工装所在整圆的圆心重合。

优选地，所述基准参考工装采用铸铁材料制成。

优选地，步骤S3包括：

S3.1、先将四个瓦块中弧长最短的瓦块固定在所述基准参考工装上；

S3.2、以所述基准参考工装的端面为基准参考面，对所述瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块，作为目标瓦块；

S3.3、确定所述目标瓦块的两个端面分别凸出所述基准参考工装的两个端面之间的长度，作为加工参考值；

S3.4、依次将另外的三个瓦块固定在所述基准参考工装上并找正，根据所述加工参考值，对所述瓦块的端面进行铣削，获得加工后的瓦块；

加工后的瓦块的弧长与所述目标瓦块的弧长相同，且每一加工后的瓦块的两个端面分别凸出所述基准参考工装的两个端面之间的长度均与所述加工参考值相等。

优选地，所述基准参考工装的固定面上设有沿其弧长方向延伸的定位槽；

步骤S3中，固定所述瓦块时，将所述瓦块具有凸台的一面朝向所述固定面，以所述凸台对准置入所述定位槽内，所述凸台所在的平面部分贴合在所述固定面上。

优选地，所述基准参考工装的固定面上还设有至少一组固定孔；

步骤S3中，固定所述瓦块时，通过紧固件将固定块锁紧在所述固定孔上，所述固定块的一端抵接所述瓦块背向固定面的一面上。

优选地，所述瓦块背向所述固定面的一面外圈具有斜面，所述固定块的一端端面为与所述斜面相吻合的固定斜面。

优选地，在步骤S3铣削后，所述瓦块的两个端面之间的夹角为90°，两个端面的延长线的交点与瓦块所在密封瓦整圆的圆心重合；所述瓦块的每一端面的垂直度公差≤0.01mm；所述瓦块的每一端面的粗糙度≤1.6μm。

优选地，经铣削后的所有瓦块拼接形成整圆的密封瓦；相邻两个所述瓦块的端面对接后完全接触。

本发明的有益效果：通过设置基准参考工装作为瓦块的加工基准，提高瓦块端面加工的精确性，解决瓦块端面对接处接触不完全及张口问题；加工后密封瓦整环圆周内径偏差最小，避免了多次反复加工，大幅降低了人力劳动、车床资源消耗；缩短密封瓦的加工工期，可将现有工期(原加工工艺最长加工工期达15天，正常工期6天)缩短至3天。

本发明适用于ALSTOM半速机发电机密封瓦加工，能够大幅提高密封瓦加工的精度，缩短密封瓦加工工期，对于机组全检和年检可使密封瓦加工完全退出大修关键路径，对于密封瓦专项检修，可以大幅缩短整个大修的工期，带来显著效益。

附图说明

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：

图1是现有工艺加工后的密封瓦的结构示意图；

图2本发明一实施例的核电发电机密封瓦加工方法的流程图；

图3是本发明一实施例的核电发电机密封瓦加工方法中基准参考工装的结构示意图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图详细说明本发明的具体实施方式。

本发明的核电发电机密封瓦加工方法，用于对在一个或以上的运行周期后的形位数据不合格(如发生变形等)的密封瓦进行加工，为密封瓦的内圆加工给出加工余量，使密封瓦恢复标准值(设计值)，能够继续正常使用。

核电发电机的密封瓦通常包括四个相接的瓦块，由该四个瓦块拼接形成整圆的密封瓦。

参考图2及图3，本发明的核电发电机密封瓦加工方法，可包括以下步骤：

S1、根据密封瓦的弧度(标准值或设计值)制备弧形件，作为基准参考工装10。基准参考工装10占其所在整圆的1/4。

基准参考工装10采用铸铁材料制备，减少其时效变形。

基准参考工装10用于密封瓦每一瓦块固定其上，因此基准参考工装10的宽度、厚度方面均大于每一瓦块的宽度和厚度。

基准参考工装10具有相背的两个平面11和相背的两个端面12。基准参考工装10的两个端面12之间的夹角为90°。基准参考工装10的两个端面12的延长线的交点与基准参考工装10所在整圆的圆心重合。

在基准参考工装10平放时，如图3所放置方向，基准参考工装10的两个端面12为垂直面，每一端面12的垂直度公差≤0.01mm；每一端面12的粗糙度≤1.6μm。基准参考工装10相背的两个平面11的平行度公差≤0.01mm，每一个平面11的平面度公差≤0.01mm。

另外，基准参考工装10的两个平面11上分别设有沿基准参考工装10的弧长方向延伸的定位槽110，用于瓦块的定位。定位槽110优选位于平面11的中部位置上。定位槽110的宽度对应瓦块上凸台的宽度设置，且定位槽110的半径与瓦块的半径相同。

每一平面11上还分别设有至少一组用于紧固件(如螺栓等)配合的固定孔120；每一平面11上的固定120孔可以是盲孔，或者两个平面11的固定孔相对连通，形成贯穿基准参考工装10两个平面11的通孔。

基准参考工装10还设有贯穿其相对两平面的安装孔130，用于螺栓等紧固件配合，将基准参考工装10固定在车床上。

S2、将基准参考工装10平放固定在车床上并找正，基准参考工装10的一个平面11朝上作为固定面。

在车床上，通过螺栓等件平放的基准参考工装10紧固在车床的台面上，采用百分表或千分表等对基准参考工装10进行找正，使得基准参考工装10的两个端面12均位于铣刀的移动路线上，并且相平行。

S3、依次将密封瓦的四个瓦块固定在基准参考工装10上，以基准参考工装10的端面为基准参考面，对瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块。

在该步骤S3前，根据运行一个或以上周期的密封瓦的磨损、粗糙度变化等情况，确定密封瓦加工后的内径，加工后保证可以消除最大变形量等前提下，达到设计内径；根据内径等计算获得每一瓦块所需的弧长(预定弧长)，由此可计算获得瓦块的加工量。

具体地，在一优选实施方式中，该步骤S3包括如下步骤：

S3.1、通过测量等方式确定四个瓦块中弧长最短的瓦块，先将弧长最短的瓦块固定在基准参考工装10上并找正。

即使是最短的瓦块，其弧长也大于基准参考工装10的弧长。在基准参考工装10上，瓦块的两个端面分别对应且凸出基准参考工装10的两个端面外。

在确定最短瓦块时，可通过以下方式实现：分别将四个瓦块放在基准参考工装10上，利用百分表或千分表测量每一个瓦块与基准参考工装10之间的弧长的差值，差值最小的为最短瓦块。

S3.2、以基准参考工装10的端面为基准参考面，对瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块，作为目标瓦块。

固定瓦块时，将瓦块具有凸台的一面朝向固定面，以凸台对准置入定位槽110内，凸台所在的平面部分贴合在固定面上。通过紧固件将固定块锁紧在固定孔120上，固定块120的一端抵接瓦块背向固定面的一面上。瓦块背向固定面的一面外圈具有斜面，固定块的一端端面为与斜面相吻合的固定斜面，能够吻合抵接在瓦块的斜面上，限制瓦块的径向及周向移动。

对瓦块的端面进行铣削时，铣刀以平行基准参考工装10的端面对瓦块的端面进行铣削使端面全面见光，完成后测量瓦块的弧长。

S3.3、确定目标瓦块的两个端面分别凸出基准参考工装10的两个端面之间的长度，作为加工参考值。

S3.4、依次将另外的三个瓦块固定在基准参考工装10上并找正，根据加工参考值，对瓦块的端面进行铣削，获得加工后的瓦块。

每一瓦块在基准参考工装10上的固定方式相同于步骤S3.2中最短弧长的瓦块在基准参考工装10上的固定方式。

加工后的另外三个瓦块的弧长与目标瓦块的弧长相同，且每一加工后的瓦块的两个端面分别凸出基准参考工装10的两个端面之间的长度均与加工参考值相等。

所有瓦块全部铣削完成后，其弧长均等。由于将基准参考工装10作为基准参考，每一瓦块的两个端面之间的夹角为90°，每一瓦块的两个端面的延长线的交点与瓦块所在密封瓦整圆的圆心重合；瓦块每一端面的垂直度公差≤0.01mm。瓦块的每一端面的粗糙度≤1.6μm。

经铣削后的所有瓦块拼接形成整圆的密封瓦，内径偏差达到最小；相邻两个瓦块的端面对接后完全接触，无张口。

根据本发明的加工方法，在一实际操作中，对于内径设计值为800.05mm的密封瓦，密封瓦运行一个周期后因变形导致内径圆周方向偏差≯0.20mm(经验值+实测)。为了消除内径变形偏差，则加工量必须将0.20mm的偏差包含在内，则内径总加工量则≮0.20mm。因此，密封瓦的四个瓦块共8个加工端面总铣削量应≮0.20×π≈0.63mm(取大值)。

按照8个加工端面总铣削量≮0.63mm加工，实测四个瓦块拼装后的密封瓦内径(≤799.85mm)，再将密封瓦在后续的内圆加工工艺上加工到设计值800.05mm。

根据需要，本发明的核电发电机密封瓦加工方法，还可包括以下步骤：

S4、将铣削后的四个瓦块拼装为密封瓦，对密封瓦的内圆进行加工，使其内径达到设计值。

对密封瓦的内圆加工可采用现有技术实现。

例如，结合上述例子，对于内径设计值为800.05mm的密封瓦，密封瓦运行一个周期后因变形导致内径圆周方向偏差。在经过上述步骤S1-S3对瓦块加工后，瓦块拼装成整圆的密封瓦，其内径≤799.85mm；对该密封瓦的内圆进行加工，使其内径达到800.05mm。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种核电发电机密封瓦加工方法，密封瓦包括四个相接的弧形的瓦块，其特征在于，包括以下步骤：

S1、根据密封瓦的弧度制备弧形件，作为基准参考工装；

所述基准参考工装的两个端面的垂直度公差≤0.01mm，每一端面的粗糙度≤1.6μm；所述基准参考工装相背的两个平面的平行度公差≤0.01mm，每一个平面的平面度公差≤0.01mm；

S2、将所述基准参考工装平放固定在车床上并找正，所述基准参考工装的一个平面朝上作为固定面；

S3、依次将密封瓦的四个瓦块固定在所述基准参考工装的固定面上，以所述基准参考工装的端面为基准参考面，对所述瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块；

所述步骤S3包括：

S3.1、先将四个瓦块中弧长最短的瓦块固定在所述基准参考工装上；

S3.2、以所述基准参考工装的端面为基准参考面，对所述瓦块的端面进行铣削，获得具有预定弧长的瓦块，作为目标瓦块；

S3.3、确定所述目标瓦块的两个端面分别凸出所述基准参考工装的两个端面之间的长度，作为加工参考值；

S3.4、依次将另外的三个瓦块固定在所述基准参考工装上并找正，根据所述加工参考值，对所述瓦块的端面进行铣削，获得加工后的瓦块；

加工后的瓦块的弧长与所述目标瓦块的弧长相同，且每一加工后的瓦块的两个端面分别凸出所述基准参考工装的两个端面的长度均与所述加工参考值相等。

2.根据权利要求1所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述基准参考工装的两个端面之间的夹角为90°。

3.根据权利要求2所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述基准参考工装的两个端面的延长线的交点与所述基准参考工装所在整圆的圆心重合。

4.根据权利要求1所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述基准参考工装采用铸铁材料制成。

5.根据权利要求1所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述基准参考工装的固定面上设有沿其弧长方向延伸的定位槽；

步骤S3中，固定所述瓦块时，将所述瓦块具有凸台的一面朝向所述固定面，以所述凸台对准置入所述定位槽内，所述凸台所在的平面部分贴合在所述固定面上。

6.根据权利要求5所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述基准参考工装的固定面上还设有至少一组固定孔；

步骤S3中，固定所述瓦块时，通过紧固件将固定块锁紧在所述固定孔上，所述固定块的一端抵接所述瓦块背向固定面的一面上。

7.根据权利要求6所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，所述瓦块背向所述固定面的一面外圈具有斜面，所述固定块的一端端面为与所述斜面相吻合的固定斜面。

8.根据权利要求1-7任一项所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，在步骤S3铣削后，所述瓦块的两个端面之间的夹角为90°，两个端面的延长线的交点与瓦块所在密封瓦整圆的圆心重合；所述瓦块的每一端面的垂直度公差≤0.01mm；所述瓦块的每一端面的粗糙度≤1.6μm。

9.根据权利要求8所述的核电发电机密封瓦加工方法，其特征在于，经铣削后的所有瓦块拼接形成整圆的密封瓦；相邻两个所述瓦块的端面对接后完全接触。

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