CN115070268A - 燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装及焊接方法 - Google Patents

燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装及焊接方法 Download PDF

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CN115070268A CN202210554884.XA CN202210554884A CN115070268A CN 115070268 A CN115070268 A CN 115070268A CN 202210554884 A CN202210554884 A CN 202210554884A CN 115070268 A CN115070268 A CN 115070268A
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Abstract

本发明公开了一种燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装及焊接方法，燃气轮机扩压器前盘和加厚环叠放工装底盘上，通过工装压环定位保证同轴，通过工装压环、工装底盘、锁紧压环螺栓、调节螺栓压紧扩压器前盘底板和加厚环内缘，增强焊接部位结构刚度，限制压器前盘焊接区域热变形；另外，通过调节螺栓调节扩压器前盘底板同工装底盘之间的间距，以此改变扩压器前盘和加厚环压紧力。该燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，结构简单，安装方便，操作灵活，不仅能够防止扩压器前盘同加厚环的焊接面分离，还能够有效减小焊接过程中由于温度分布不均造成的扩压器前盘局部热变形，保证焊接熔深，避免裂纹产生。

Description

燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装及焊接方法
技术领域
本发明涉及燃气轮机技术，特别涉及一种燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装及焊接方法。
背景技术
燃气轮机(Gas Turbine)是一种以连续流动的气体作为工质，把工质热能转换为机械功的旋转式动力机械，是能源动力装备领域的最高端产品，代表最高科技水平。小型燃机应用面更广、需求量更大，是分布式供能、天然气发电、工业驱动、军用电源、这升级动力和车船动力领域的核心装备，对提高能源利用效率、降低污染物排放、以及提升武器装备水平与作战能力具有重要的意义。燃气轮机高温高压高应力的工作环境，对热变形的控制要求极高。燃气轮机的进气扩压器可以有效控制气流的流动方向以减少流动沿程损失，从而提高压气机的工作效率。在扩压器的制造过程中，由于结构较为复杂，通常采用焊接的方式对机械加工后的零件进行焊接组装，其中就包括扩压器前盘同加厚环的焊接组装。扩压器前盘结构的强度和加工精度，决定着冷态下燃气轮机定子和转子之间配合间隙，更严重影响热态下转子工作安全性以及燃机的效率，因此如何减小扩压器前盘同加厚环的焊接时的热变形，保证配合尺寸精度是十分重要的。
由于扩压器前盘和加厚环本身厚度较小，而为保证燃气轮机工作状态下的强度，要求焊接达到一定熔深，强度要求和热变形要求是相互矛盾的,扩压器前盘很薄，在没有工装加持情况下焊接变形量极大。因此需要设计一种能减小焊接过程热扩压器前盘变形的工装。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，结构简单，安装方便，操作灵活，不仅能够防止扩压器前盘同加厚环的焊接面分离，还能够有效减小焊接过程中由于温度分布不均造成的扩压器前盘局部热变形，保证焊接熔深，避免裂纹产生。
为解决上述技术问题，本发明提供的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，扩压器前盘10底板11呈圆环状，并且沿底板11轴心均匀形成有一圈安装孔，加厚环50的内径同扩压器前盘10底板11的内径一致；焊接工装包括工装底盘20、工装压环40、调节螺栓34、锁紧压环螺栓33及底盘螺栓35；
所述工装压环40为角形圆环，其主体41上端形成有朝外的径向凸耳42，主体41的外径在0.99r～r之间，r为扩压器前盘10底板11的内径，主体41均匀形成有一圈上下向压环通孔412；
所述工装底盘20为圆板状，工装底盘20的外径小于R并且大于(R+r)/2,R为扩压器前盘10底板11的外径；
同扩压器前盘10底板11的一圈安装孔相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈预紧通孔；
同所述工装压环40的一圈压环通孔412相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈底盘锁紧孔；
所述工装底盘20还绕其轴心形成有一圈调节螺孔，该圈调节螺孔在所述一圈预紧通孔同所述一圈底盘锁紧孔之间；
所述调节螺栓34，用于从下向上穿过工装底盘20的调节螺孔，上端抵靠到扩压器前盘10底板11下侧面，通过旋转调节螺栓34能调节扩压器前盘10底板11同工装底盘20 之间的间距；
所述锁紧压环螺栓33，用于从上向下穿过工装压环40的压环通孔412并进入到工装底盘20的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘20上的扩压器前盘10及加厚环50内缘锁紧到工装压环40的凸耳42同调节螺栓34上端之间；
所述底盘螺栓35，用于从下向上穿过工装底盘20的预紧通孔并进入扩压器前盘10底板11的安装孔，将扩压器前盘10预紧固定到工装底盘20。
较佳的，所述燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装还包括工装定位柱30；
所述工装定位柱30上端用于安装固定连接到工装底盘20下侧面中心，下端用于连接电机输出轴。
较佳的，所述工装定位柱30绕轴心均匀形成有一圈中心螺栓通孔37；
所述工装定位柱30上端轴对称形成有2个定位盲孔36；
同所述工装定位柱30的一圈中心螺栓通孔37相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈定位螺孔；
同所述工装定位柱30的2个定位盲孔36相对应，所述工装底盘20下侧面轴对称形成有2个定位销孔；
通过将两个定位销32的上端分别插入到相应的定位销孔，下端分别插入到相应的定位盲孔36，进行工装定位柱30同工装底盘20的定位，保证工装定位柱30和工装底盘 20同轴；
通过将各中心螺栓31分别向上穿过工装定位柱30的相应中心螺栓通孔37，紧固到工装底盘20的相应定位螺孔，将工装定位柱30同工装底盘20紧固到一起。
较佳的，所述工装定位柱30绕轴心均匀形成有4个中心螺栓通孔37。
较佳的，所述定位盲孔36被所述一圈中心螺栓通孔37包围。
较佳的，所述工装压环40主体41绕轴心均匀形成有12个上下向压环通孔412。
为解决上述技术问题，本发明提供的采用所述燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装的焊接方法，其包括以下步骤：
S1.在工装底盘20上同轴放置扩压器前盘10，将调节螺栓34从下向上穿过工装底盘20的调节螺孔，调节螺栓34上端抵靠到扩压器前盘10底板11下侧面，通过旋转调节螺栓34调节扩压器前盘10底板11同工装底盘20之间的间距；
S2.将底盘螺栓35从下向上穿过工装底盘20的预紧通孔并进入扩压器前盘10底板11的安装孔，将扩压器前盘10预紧固到工装底盘20；
S3.在扩压器前盘10底板11上同轴放置加厚环50；
S4.在工装底盘20上同轴放置工装压环40，工装压环40的凸耳42压到加厚环50 上侧面，工装压环40的主体41外壁贴合扩压器前盘10底板11内壁及加厚环50内壁；
S5.将锁紧压环螺栓33从上向下穿过工装压环40的压环通孔412并进入到工装底盘 20的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘20上的扩压器前盘10及加厚环50内缘锁紧到工装压环40的凸耳42同调节螺栓34上端之间；
S6.将电机输出轴连接工装底盘20下侧面中心，用于驱动工装底盘20转动；
S7.进行扩压器前盘10同加厚环50焊接。
本发明的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，燃气轮机扩压器前盘10和加厚环 50叠放工装底盘20上，通过工装压环40定位保证同轴，通过工装压环40、工装底盘20、锁紧压环螺栓33、调节螺栓34压紧扩压器前盘10底板11和加厚环50内缘，增强焊接部位结构刚度，限制压器前盘10焊接区域(加厚环50内缘同压紧扩压器前盘10底板11 结合处)热变形；另外，通过调节螺栓34调节扩压器前盘10底板11同工装底盘20之间的间距，以此改变扩压器前盘10和加厚环50压紧力，能够调整和验证焊接工艺；焊接时电机工作使其输出轴转动带动工装底盘20转动，进行扩压器前盘10底板11同加厚环50焊接。该燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，结构简单，安装方便，操作灵活，不仅能够防止扩压器前盘10同加厚环50的焊接面分离，还能够有效减小焊接过程中由于温度分布不均造成的扩压器前盘10局部热变形，保证焊接熔深，避免裂纹产生。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面对本发明所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装一实施例总体结构剖面示意图；
图2是本发明的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装一实施例的工装定位柱剖面示意图；
图3是本发明的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装一实施例的工装定位柱顶端视图；
图4是本发明的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装一实施例的工装压环示意图。
附图标记说明：
10扩压器前盘；11底板；50加厚环；20工装底盘；30工装定位柱；40工装压环；41主体；42凸耳；412压环通孔；34调节螺栓；33锁紧压环螺栓；35底盘螺栓；37中心螺栓通孔；36定位盲孔；32定位销；31中心螺栓。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一
如图1所示，扩压器前盘10底板11呈圆环状，并且沿底板11轴心均匀形成有一圈安装孔，用于利用螺栓穿过所述安装孔将扩压器前盘安装到燃气轮机的进气口处；加厚环50的内径同扩压器前盘10底板11的内径一致；
燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装包括工装底盘20、工装压环40、调节螺栓34、锁紧压环螺栓33及底盘螺栓35；
所述工装压环40为角形圆环，其主体41上端形成有朝外的径向凸耳42，主体41的外径在0.99r～r之间，r为扩压器前盘10底板11的内径，主体41均匀形成有一圈上下向压环通孔412；
所述工装底盘20为圆板状，工装底盘20的外径小于R并且大于(R+r)/2,R为扩压器前盘10底板11的外径；
同扩压器前盘10底板11的一圈安装孔相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈预紧通孔；
同所述工装压环40的一圈压环通孔412相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈底盘锁紧孔；
所述工装底盘20还绕其轴心形成有一圈调节螺孔，该圈调节螺孔在所述一圈预紧通孔同所述一圈底盘锁紧孔之间；
所述调节螺栓34，用于从下向上穿过工装底盘20的调节螺孔，上端抵靠到扩压器前盘10底板11下侧面，对扩压器前盘10起支撑作用，通过旋转调节螺栓34能调节扩压器前盘10底板11同工装底盘20之间的间距；
所述锁紧压环螺栓33，用于从上向下穿过工装压环40的压环通孔412并进入到工装底盘20的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘20上的扩压器前盘10及加厚环50内缘锁紧到工装压环40的凸耳42同调节螺栓34上端之间；
所述底盘螺栓35，用于从下向上穿过工装底盘20的预紧通孔并进入扩压器前盘10底板11的安装孔，将扩压器前盘10预紧固定到工装底盘20。
采用所述燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装的焊接方法包括以下步骤：
S1.在工装底盘20上同轴放置扩压器前盘10，将调节螺栓34从下向上穿过工装底盘20的调节螺孔，调节螺栓34上端抵靠到扩压器前盘10底板11下侧面，通过旋转调节螺栓34调节扩压器前盘10底板11同工装底盘20之间的间距；
S2.将底盘螺栓35从下向上穿过工装底盘20的预紧通孔并进入扩压器前盘10底板11的安装孔，将扩压器前盘10预紧固到工装底盘20；
S3.在扩压器前盘10底板11上同轴放置加厚环50；
S4.在工装底盘20上同轴放置工装压环40，工装压环40的凸耳42压到加厚环50 上侧面，工装压环40的主体41外壁贴合(贴近)扩压器前盘10底板11内壁及加厚环 50内壁；
S5.将锁紧压环螺栓33从上向下穿过工装压环40的压环通孔412并进入到工装底盘 20的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘20上的扩压器前盘10及加厚环50内缘锁紧到工装压环40的凸耳42同调节螺栓34上端之间；
S6.将电机输出轴连接工装底盘20下侧面中心，用于驱动工装底盘20转动；
S7.进行扩压器前盘10同加厚环50焊接(可以是激光焊接)。
实施例一的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，燃气轮机扩压器前盘10和加厚环50叠放工装底盘20上，通过工装压环40定位保证同轴，通过工装压环40、工装底盘 20、锁紧压环螺栓33、调节螺栓34压紧扩压器前盘10底板11和加厚环50内缘，增强焊接部位结构刚度，限制压器前盘10焊接区域(加厚环50内缘同压紧扩压器前盘10底板11结合处)热变形；另外，通过调节螺栓34调节扩压器前盘10底板11同工装底盘 20之间的间距，以此改变扩压器前盘10和加厚环50压紧力，能够调整和验证焊接工艺；焊接时电机工作使其输出轴转动带动工装底盘20转动，进行扩压器前盘10底板11同加厚环50焊接。实施例一的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，结构简单，安装方便，操作灵活，不仅能够防止扩压器前盘10同加厚环50的焊接面分离，还能够有效减小焊接过程中由于温度分布不均造成的扩压器前盘10局部热变形，保证焊接熔深，避免裂纹产生。
实施例二
基于实施例一，所述燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装还包括工装定位柱30；
所述工装定位柱30上端用于安装固定连接到工装底盘20下侧面中心，下端用于连接电机输出轴。
实施例二的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，焊接时电机工作使其输出轴转动，通过工装定位柱30带动工装底盘20转动，进行扩压器前盘10底板11同加厚环50的焊接。
实施例三
基于实施例一的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，如图2、图3所示，所述工装定位柱30绕轴心均匀形成有一圈中心螺栓通孔37；
所述工装定位柱30上端轴对称形成有2个定位盲孔36；
同所述工装定位柱30的一圈中心螺栓通孔37相对应，所述工装底盘20绕其轴心形成有一圈定位螺孔；
同所述工装定位柱30的2个定位盲孔36相对应，所述工装底盘20下侧面轴对称形成有2个定位销孔；
通过将两个定位销32的上端分别插入到相应的定位销孔，下端分别插入到相应的定位盲孔36，进行工装定位柱30同工装底盘20的定位，保证工装定位柱30和工装底盘 20同轴；
通过将各中心螺栓31分别向上穿过工装定位柱30的相应中心螺栓通孔37，紧固到工装底盘20的相应定位螺孔，将工装定位柱30同工装底盘20紧固到一起。
较佳的，所述工装定位柱30绕轴心均匀形成有4个中心螺栓通孔37。
较佳的，所述定位盲孔36被所述一圈中心螺栓通孔37包围。
较佳的，所述工装压环40主体41绕轴心均匀形成有12个上下向压环通孔412。
实施例三的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，工装定位柱30下端同电机输出轴连接面完全贴合，保证电机和工装之间连接安全可靠；工装定位柱30和工装底盘20 通过定位销32定位并通过中心螺栓31锁紧。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (7)

1.一种燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，扩压器前盘(10)底板(11)呈圆环状，并且沿底板(11)轴心均匀形成有一圈安装孔，加厚环(50)的内径同扩压器前盘(10)底板(11)的内径一致；其特征在于，焊接工装包括工装底盘(20)、工装压环(40)、调节螺栓(34)、锁紧压环螺栓(33)及底盘螺栓(35)；
所述工装压环(40)为角形圆环，其主体(41)上端形成有朝外的径向凸耳(42)，主体(41)的外径在0.99r～r之间，r为扩压器前盘(10)底板(11)的内径，主体(41)均匀形成有一圈上下向压环通孔(412)；
所述工装底盘(20)为圆板状，工装底盘(20)的外径小于R并且大于(R+r)/2,R为扩压器前盘(10)底板(11)的外径；
同扩压器前盘(10)底板(11)的一圈安装孔相对应，所述工装底盘(20)绕其轴心形成有一圈预紧通孔；
同所述工装压环(40)的一圈压环通孔(412)相对应，所述工装底盘(20)绕其轴心形成有一圈底盘锁紧孔；
所述工装底盘(20)还绕其轴心形成有一圈调节螺孔，该圈调节螺孔在所述一圈预紧通孔同所述一圈底盘锁紧孔之间；
所述调节螺栓(34)，用于从下向上穿过工装底盘(20)的调节螺孔，上端抵靠到扩压器前盘(10)底板(11)下侧面，通过旋转调节螺栓(34)能调节扩压器前盘(10)底板(11)同工装底盘(20)之间的间距；
所述锁紧压环螺栓(33)，用于从上向下穿过工装压环(40)的压环通孔(412)并进入到工装底盘(20)的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘(20)上的扩压器前盘(10)及加厚环(50)内缘锁紧到工装压环(40)的凸耳(42)同调节螺栓(34)上端之间；
所述底盘螺栓(35)，用于从下向上穿过工装底盘(20)的预紧通孔并进入扩压器前盘(10)底板(11)的安装孔，将扩压器前盘(10)预紧固定到工装底盘(20)。
2.根据权利要求1所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，其特征在于，
所述燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装还包括工装定位柱(30)；
所述工装定位柱(30)上端用于安装固定连接到工装底盘(20)下侧面中心，下端用于连接电机输出轴。
3.根据权利要求2所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，其特征在于，
所述工装定位柱(30)绕轴心均匀形成有一圈中心螺栓通孔(37)；
所述工装定位柱(30)上端轴对称形成有2个定位盲孔(36)；
同所述工装定位柱(30)的一圈中心螺栓通孔(37)相对应，所述工装底盘(20)绕其轴心形成有一圈定位螺孔；
同所述工装定位柱(30)的2个定位盲孔(36)相对应，所述工装底盘(20)下侧面轴对称形成有2个定位销孔；
通过将两个定位销(32)的上端分别插入到相应的定位销孔，下端分别插入到相应的定位盲孔(36)，进行工装定位柱(30)同工装底盘(20)的定位，保证工装定位柱(30)和工装底盘(20)同轴；
通过将各中心螺栓(31)分别向上穿过工装定位柱(30)的相应中心螺栓通孔(37)，紧固到工装底盘(20)的相应定位螺孔，将工装定位柱(30)同工装底盘(20)紧固到一起。
4.根据权利要求3所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，其特征在于，
所述工装定位柱(30)绕轴心均匀形成有4个中心螺栓通孔(37)。
5.根据权利要求3所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，其特征在于，
所述定位盲孔(36)被所述一圈中心螺栓通孔(37)包围。
6.根据权利要求3所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装，其特征在于，
所述工装压环(40)主体(41)绕轴心均匀形成有12个上下向压环通孔(412)。
7.一种采用权利要求1到6任一项所述的燃气轮机扩压器前盘同加厚环焊接工装的焊接方法，其特征在于，其包括以下步骤：
S1.在工装底盘(20)上同轴放置扩压器前盘(10)，将调节螺栓(34)从下向上穿过工装底盘(20)的调节螺孔，调节螺栓(34)上端抵靠到扩压器前盘(10)底板(11)下侧面，通过旋转调节螺栓(34)调节扩压器前盘(10)底板(11)同工装底盘(20)之间的间距；
S2.将底盘螺栓(35)从下向上穿过工装底盘(20)的预紧通孔并进入扩压器前盘(10)底板(11)的安装孔，将扩压器前盘(10)预紧固到工装底盘(20)；
S3.在扩压器前盘(10)底板(11)上同轴放置加厚环(50)；
S4.在工装底盘(20)上同轴放置工装压环(40)，工装压环(40)的凸耳(42)压到加厚环(50)上侧面，工装压环(40)的主体(41)外壁贴合扩压器前盘(10)底板(11)内壁及加厚环(50)内壁；
S5.将锁紧压环螺栓(33)从上向下穿过工装压环(40)的压环通孔(412)并进入到工装底盘(20)的相应底盘锁紧孔，将从下到上依次同轴放置到工装底盘(20)上的扩压器前盘(10)及加厚环(50)内缘锁紧到工装压环(40)的凸耳(42)同调节螺栓(34)上端之间；
S6.将电机输出轴连接工装底盘(20)下侧面中心，用于驱动工装底盘(20)转动；
S7.进行扩压器前盘(10)同加厚环(50)焊接。
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