CN116275141A - 一种水轮机座环平面检修方法 - Google Patents

Abstract

一种水轮机座环平面检修方法，该方法为先将支墩放置到指定地点，再将十字梁吊放至支墩的上端，将回转驱动台吊装至十字梁内并在其内部放置旋转轴，在回转驱动台下方进行车削装置的组装，再将组装完成的车削装置吊装至机坑内，通过液压系统控制车削刀头的整体高度，启动旋转控制系统，使车削刀头围绕旋转轴的中心进行旋转并对下方的水轮机座环平面进行环形车削加工，加工完毕后在水轮机座环平面的各点处用激光水准仪进行高程测量和验收；本发明能够有效提高座环平面检修质量及效率，保证座环高程、平面度、平行度在设计范围内，进而确保水轮发电机组安全稳定运行。

Description

一种水轮机座环平面检修方法

技术领域

本发明涉及水电站构件检修方法领域，具体地涉及一种水轮机座环平面检修方法。

背景技术

大型水电站机组在长期运行过程中，由于座环与顶盖的结合面受水汽长时间侵蚀，会使座环平面产生缺陷、高程超差、平面度超过0.35mm的极限误差值，座环平面与基础环平面不平行度夜超过了限定值。由于该座环为顶盖的支撑部件，其高程、平面度、平行度超差都将影响导水机构的后续安装，为保障机组稳定运行，需对座环平面进行现场加工处理。

在现有的水电站机组座环平面检修方案中，通常采用人工补焊后人工打磨方式修复缺陷，采用此类方法，不仅在工作过程中产生大量的噪音、粉尘和有害烟雾，而且劳动强度大，效率低且修复质量不高且、保证座环平面的平整度。因此需要设计一种水轮机座环平面检修方法，用于座环平面车削加工。

发明内容

鉴于背景技术所存在的技术问题，本发明所提供一种水轮机座环平面检修方法，能够有效提高叶轴套孔检修质量及效率，保证座环高程、平面度、平行度在设计范围内在设计范围内，进而确保水轮发电机组安全稳定运行。

为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案来实现：

一种水轮机座环平面检修方法，该方法采用了一种车削装置，该装置包括有十字梁、回转驱动台、回转臂和车削刀头，所述十字梁架设在支墩和机坑的顶部，十字梁的中心部位安设有回转驱动台，所述回转驱动台内垂直安设有旋转轴，旋转轴的另一端连接回转臂，回转臂的内部设有车削刀头，车削刀头包括有滑动底台，所述滑动底台安设在回转臂内，滑动底台由进刀系统控制并沿着回转臂限位移动，滑动底台的下端安设有刀架，所述刀架的外壁处设有滑轨，滑轨上安设有滑动架，滑动架由刀架内部的控制系统控制并沿着滑轨上下垂直滑动，滑动架上安设有车刀；

该方法包括以下步骤：

Step1、在厂房内预留安装区域，将机床组件全部运输至厂房指定位置；

Step2、将支墩放置到指定地点提前计算好支墩间距，再将十字梁吊放至支墩的上端；

Step3、将回转驱动台吊装至十字梁内，在回转驱动台内放置旋转轴，在旋转轴的下端安装回转臂，在回转臂的端部安装车削刀头以完成对车削装置的组装；

Step4、将水轮机定子平台拆除，在环形检修平台预留机床十字梁安装空位，再将水车室平台、管路线路拆除；

Step5、将Step3中组装完成的车削装置吊装至机坑内；

Step6、通过液压系统控制车削刀头的整体高度，再对车削刀头内部的车刀进行微调，使其达到最佳位置；

Step7、启动旋转控制系统，使车削刀头围绕旋转轴的中心进行旋转，并对下方的水轮机座环平面进行环形车削加工，加工的过程中通过进刀系统调整车刀进刀量；

Step8、加工完毕后，在水轮机座环平面的各点处用激光水准仪进行高程测量，当各点高程数据满足要求后，该检修验收合格；

Step9、将车削装置从基坑内吊出，并放置于支墩上方，然后拆除车削装置上的各部件，检修工作结束。

优选的方案中，十字梁的中心部位开设有安装槽，回转驱动台吊放在安装槽内并与十字梁可拆卸式连接。

优选的方案中，回转驱动台包括有固定底座、旋转底板和旋转顶板；所述固定底座放置在安装槽内，固定底座的上方设有旋转底板和旋转顶板，旋转底板的下端面与固定底座活动连接并可围绕自身轴心旋转，旋转底板的上端面通过支撑柱连接旋转顶板，旋转底板和旋转顶板的轴心处安设有旋转轴。

优选的方案中，在Step7中，旋转控制系统包括由齿轮环和驱动电机，所述齿轮环安设在固定底座的外侧处，驱动电机垂直安设在旋转顶板的上端面，驱动电机的端部设有驱动齿轮，所述驱动齿轮与齿轮环啮合连接。

优选的方案中，在Step6中，液压系统包括有液压机，旋转轴的侧壁处垂直安设有卡板，旋转轴通过卡板卡接在旋转底板和旋转顶板的轴心处，旋转轴的上端处设有顶板，旋转底板和旋转顶板之间垂直安设有液压机，所述液压机通过伸缩液压杆连接顶板。

优选的方案中，在Step7中，进刀系统包括有步进电机，所述回转臂为内中空结构，回转臂的内部两侧处设有齿板，步进电机与滑动底台的上端面固定连接，步进电机的两侧设有传动齿轮，所述传动齿轮与齿板啮合连接。

本专利可达到以下有益效果：

1、本发明采用自动化的加工方式替代传统的人工操作，可以高效、优质进行座环平面的现场加工，保证座环平面检修质量，保障机组安全稳定运行；

2、本发明能够降低劳动强度，减少噪声、粉尘等环境污染，缩短检修工期；

3、本发明能够采用采用预组装、整体吊装加工的方式，可快速安装定位，对15000mm以上直径环形区域进行平面车削加工，可使其平面度控制在正常范围内；

4、本发明装置结构稳定，能够处理加工大型水轮发电机组的座环支撑部件，其加工精度也大幅优于多人手工打磨修复。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明：

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明整体结构示意图二；

图3为本发明主体结构拆分示意图；

图4为本发明车削刀头和进刀系统结构放大示意图；

图5为本发明安装状态平面示意图；

图6为本发明工作状态剖面示意图。

图中：十字梁1、安装槽101、回转驱动台2、固定底座201、齿轮环202、旋转底板203、旋转顶板204、支撑柱205、回转臂3、车削刀头4、滑动底台401、步进电机402、传动齿轮403、刀架404、滑轨405、车刀406、滑动架407、旋转轴5、卡板501、顶板502、驱动电机6、驱动齿轮601、液压机7、伸缩液压杆701、支墩8、齿板9、机坑10、水轮机座环平面11。

具体实施方式

如图1、2、5所示，一种水轮机座环平面检修方法，该方法采用了一种车削装置，包括有十字梁1、回转驱动台2、回转臂3和车削刀头4，十字梁1架设在支墩8的顶部，十字梁1的中心部位安设有回转驱动台2，所述回转驱动台2内垂直安设有旋转轴5，旋转轴5的另一端连接回转臂3，回转臂3的内部设有车削刀头4；

装置工作时，回转驱动台2带动旋转轴5旋转，旋转轴5带动回转臂3围绕轴心旋转，进而带动回转臂3端部的车削刀头4对下方的座环平面进行车削加工。

优选的方案如图2所示，十字梁1的中心部位开设有安装槽101，回转驱动台2吊放在安装槽101内并与十字梁1可拆卸式连接，在安装过程中，先将十字梁1落于支墩8上，再将回转驱动台2吊放置十字梁1内，这样能够有效减少单次吊装量，减少了前期吊装的工作强度。

优选的方案如图3所示，回转驱动台2包括有固定底座201、旋转底板203和旋转顶板204；所述固定底座201放置在安装槽101内，固定底座201的上方设有旋转底板203和旋转顶板204，旋转底板203的下端面与固定底座201活动连接并可围绕自身轴心旋转，旋转底板203的上端面通过支撑柱205连接旋转顶板204，旋转底板203和旋转顶板204的轴心处安设有旋转轴5。

优选的方案如图3所示，回转驱动台2内设有旋转控制系统并控制旋转底板203和旋转顶板204旋转以控制整个车削刀头4对水轮机支撑部件进行环形加工，回转驱动台2内还设有液压系统并控制旋转轴5上下滑动以控制车削刀头4的垂直高度。

优选的方案如图3和图5所示，旋转控制系统包括由齿轮环202和驱动电机6，所述齿轮环202安设在固定底座201的外侧处，驱动电机6垂直安设在旋转顶板204的上端面，驱动电机6的端部设有驱动齿轮601，所述驱动齿轮601与齿轮环202啮合连接；

装置工作时，驱动电机6启动并带动驱动齿轮601旋转，驱动齿轮601由于与齿轮环202啮合连接且齿轮环202保持固定，驱动齿轮601进而带动驱动电机6围绕齿轮环202转动，进而带动旋转底板203和旋转顶板204围绕齿轮环202的轴心同步转动。

优选的方案如图3所示，液压系统包括有液压机7，旋转轴5的侧壁处垂直安设有卡板501，旋转轴5通过卡板501卡接在旋转底板203和旋转顶板204的轴心处，旋转轴5的上端处设有顶板502，旋转底板203和旋转顶板204之间垂直安设有液压机7，所述液压机7通过伸缩液压杆701连接顶板502；

装置工作时，液压机7启动并带动伸缩液压杆701伸缩，伸缩液压杆701带动顶板502上下垂直滑动，卡板501能够保障旋转轴5只沿着轴向方向限位滑动，顶板502滑动带动旋转轴5同步移动，进而带动下端处的车削刀头4同步滑动并调整高度。

优选的方案如图4所示，车削刀头4包括有滑动底台401，所述滑动底台401安设在回转臂3内，滑动底台401由进刀系统控制并沿着回转臂3限位移动，滑动底台401的下端安设有刀架404，所述刀架404的外壁处设有滑轨405，滑轨405上安设有滑动架407，滑动架407由刀架404内部的控制系统控制并沿着滑轨405上下垂直滑动，滑动架407上安设有车刀406；进刀系统包括有步进电机402，所述回转臂3为内中空结构，回转臂3的内部两侧处设有齿板9，步进电机402与滑动底台401的上端面固定连接，步进电机402的两侧设有传动齿轮403，所述传动齿轮403与齿板9啮合连接；

装置工作时，步进电机402启动并带动传动齿轮403旋转，传动齿轮403和齿板9啮合连接并带动整个滑动底台401沿着齿板9限位滑动，实现对车削刀头4的进出刀控制，车削刀头4在加工过程中，通过刀架404内部系统还可对车刀406的高度进行微调，进一步的提高了装置的加工精度。

实施例1

Step1、在厂房内预留安装区域，将机床组件全部运输至厂房指定位置；

Step2、将支墩8放置到指定地点提前计算好支墩8间距，再将十字梁1吊放至支墩8的上端；

Step3、将回转驱动台2吊装至十字梁1内，在回转驱动台2内放置旋转轴5，在旋转轴5的下端安装回转臂3，在回转臂3的端部安装车削刀头4以完成对车削装置的组装，并使回转臂3与车削刀头4的回转水平面达到水平要求（座环对称基准点测量差值在0.05mm以内）

Step4、将水轮机定子平台拆除，在环形检修平台预留机床十字梁1安装空位，再将水车室平台、管路线路拆除；

Step5、将Step3中组装完成的车削装置吊装至机坑10内；

Step6、通过液压系统控制车削刀头4的整体高度，再对车削刀头4内部的车刀406进行微调，使其达到最佳位置；

Step7、启动旋转控制系统，使车削刀头4围绕旋转轴5的中心进行旋转，并对下方的水轮机座环平面11进行环形车削加工，加工的过程中通过进刀系统调整车刀406进刀量：

刀量0.5mm，进给0.2mm/min，旋转轴5转速0.5rpm，单边行程220mm，进行第一次试切，消除大部分高点后检查环面粗糙度情况；

然后调整参数：吃刀量0.3mm，进给0.2mm/min，旋转轴5转速1rpm，单边行程220mm，进行精加工，检测环面满足要求后，进入下一步验收环节；

Step8、加工完毕后，在水轮机座环平面11的各点处用激光水准仪进行高程测量，当各点高程数据满足要求后，该检修验收合格；

Step9、将车削装置从基坑内吊出，并放置于支墩8上方，然后拆除车削装置上的各部件，检修工作结束。

上述的实施例仅为本发明的优选技术方案，而不应视为对于本发明的限制，在互不冲突的前提下，本发明记载的各项技术特征能够互相组合。本发明的保护范围应以权利要求记载的技术方案，包括权利要求记载的技术方案中技术特征的等同替换方案为保护范围。即在此范围内的等同替换改进，也在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种水轮机座环平面检修方法，其特征在于，该方法采用了一种车削装置，该装置包括有十字梁（1）、回转驱动台（2）、回转臂（3）和车削刀头（4），所述十字梁（1）架设在支墩（8）和机坑（10）的顶部，十字梁（1）的中心部位安设有回转驱动台（2），所述回转驱动台（2）内垂直安设有旋转轴（5），旋转轴（5）的另一端连接回转臂（3），回转臂（3）的内部设有车削刀头（4），车削刀头（4）包括有滑动底台（401），所述滑动底台（401）安设在回转臂（3）内，滑动底台（401）由进刀系统控制并沿着回转臂（3）限位移动，滑动底台（401）的下端安设有刀架（404），所述刀架（404）的外壁处设有滑轨（405），滑轨（405）上安设有滑动架（407），滑动架（407）由刀架（404）内部的控制系统控制并沿着滑轨（405）上下垂直滑动，滑动架（407）上安设有车刀（406）；

该方法包括以下步骤：

Step1、在厂房内预留安装区域，将机床组件全部运输至厂房指定位置；

Step2、将支墩（8）放置到指定地点（提前计算好支墩（8）间距），再将十字梁（1）吊放至支墩（8）的上端；

Step3、将回转驱动台（2）吊装至十字梁（1）内，在回转驱动台（2）内放置旋转轴（5），在旋转轴（5）的下端安装回转臂（3），在回转臂（3）的端部安装车削刀头（4）以完成对车削装置的组装；

Step4、将水轮机定子平台拆除，在环形检修平台预留机床十字梁（1）安装空位，再将水车室平台、管路线路拆除；

Step5、将Step3中组装完成的车削装置吊装至机坑（10）内；

Step6、通过液压系统控制车削刀头（4）的整体高度，再对车削刀头（4）内部的车刀（406）进行微调，使其达到最佳位置；

Step7、启动旋转控制系统，使车削刀头（4）围绕旋转轴（5）的中心进行旋转，并对下方的水轮机座环平面（11）进行环形车削加工，加工的过程中通过进刀系统调整车刀（406）进刀量；

Step8、加工完毕后，在水轮机座环平面（11）的各点处用激光水准仪进行高程测量，当各点高程数据满足要求后，该检修验收合格；

Step9、将车削装置从基坑内吊出，并放置于支墩（8）上方，然后拆除车削装置上的各部件，检修工作结束。

2.根据权利要求1所述的水轮机座环平面检修方法，其特征在于：十字梁（1）的中心部位开设有安装槽（101），回转驱动台（2）吊放在安装槽（101）内并与十字梁（1）可拆卸式连接。

3.根据权利要求1所述的水轮机座环平面检修方法，其特征在于：回转驱动台（2）包括有固定底座（201）、旋转底板（203）和旋转顶板（204）；所述固定底座（201）放置在安装槽（101）内，固定底座（201）的上方设有旋转底板（203）和旋转顶板（204），旋转底板（203）的下端面与固定底座（201）活动连接并可围绕自身轴心旋转，旋转底板（203）的上端面通过支撑柱（205）连接旋转顶板（204），旋转底板（203）和旋转顶板（204）的轴心处安设有旋转轴（5）。

4.根据权利要求1所述的水轮机座环平面检修方法，其特征在于：在Step7中，旋转控制系统包括由齿轮环（202）和驱动电机（6），所述齿轮环（202）安设在固定底座（201）的外侧处，驱动电机（6）垂直安设在旋转顶板（204）的上端面，驱动电机（6）的端部设有驱动齿轮（601），所述驱动齿轮（601）与齿轮环（202）啮合连接。

5.根据权利要求1所述的水轮机座环平面检修方法，其特征在于：在Step6中，液压系统包括有液压机（7），旋转轴（5）的侧壁处垂直安设有卡板（501），旋转轴（5）通过卡板（501）卡接在旋转底板（203）和旋转顶板（204）的轴心处，旋转轴（5）的上端处设有顶板（502），旋转底板（203）和旋转顶板（204）之间垂直安设有液压机（7），所述液压机（7）通过伸缩液压杆（701）连接顶板（502）。

6.根据权利要求1所述的水轮机座环平面检修方法，其特征在于：在Step7中，进刀系统包括有步进电机（402），所述回转臂（3）为内中空结构，回转臂（3）的内部两侧处设有齿板（9），步进电机（402）与滑动底台（401）的上端面固定连接，步进电机（402）的两侧设有传动齿轮（403），所述传动齿轮（403）与齿板（9）啮合连接。

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