【正文】 aper introduces the relevant knowledge of gas turbine pressor carrier ring, and finds out the machining difficulties by analyzing the structural characteristics of the carrier ring,such as the machining deformation of the outer ring, the high machining precision requirements of the blade root groove and the processing of the Tshaped groove,redesigns the process scheme of the pressor carrier ring using exsiting processing , on this basis,this topic also studied the localization processing quality inspection methods of the carrier studing the size measurement methods of the inner and outer ring machining,the blade root groove processing and the turning after the blade assembly, including the use of measuring tools like an inside micrometer,vernier caliper and coordinate measuring instrument,processing and analyzing these data, this paper designed a set of suitable gas turbine carrier ring quality inspection ,the quality control of the localized machining of the carrier ring can be achieved successfully,improved the assembly pass rate,reducing rework losses. Keywords： Gas turbine,pressor carrier ring,inner ring,outer ring,blade root groove 3 1 引言 課題 背景 我國的煤炭大部分用于火力發(fā)電和供熱，其消耗量大約占到全國煤炭產(chǎn)量的50%左右。通過對靜葉環(huán)內(nèi)外環(huán)加工、葉根槽加工、葉片裝配后車削加工的尺寸測量方法進行研究，包括內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、三坐標(biāo)測量儀等量具的使用，并對其數(shù)據(jù)進行分析處理，設(shè)計出了一套適合燃氣輪機靜葉環(huán)的質(zhì)量檢驗方法，實現(xiàn) 靜葉環(huán)國產(chǎn)化加工過程中的質(zhì)量 控制，提高裝配的合格率，減少了返工返修帶來的損失 。 燃氣輪機正好符合這一要求 ，尤其是將燃氣輪機和蒸汽輪機組合形成的燃氣 蒸汽聯(lián)合循環(huán)機組，利用 燃氣輪機的排氣通到余熱鍋爐中，加熱鍋爐中的水產(chǎn)生蒸汽，再去驅(qū)動汽輪機做功 ，不僅循環(huán)熱效率高，而且污染排放低、建設(shè)周期短 ]2,1[ 。 近年來，由于高溫材料、冷卻手段以及絕熱涂層技術(shù)的不斷進步，使得燃氣輪機的制造水平也隨之不斷提高 。同時，由于國家大力開發(fā)天然氣資源， 西氣東輸工程以及近海天然氣開發(fā)工程的開展，也為燃氣輪機技術(shù)的發(fā)展提供了基礎(chǔ)。目前，靜葉環(huán) 加工過程中仍然存在一些加工難點和尚需解決 的問題，如靜葉環(huán)屬于大尺寸、薄壁零件，加工易變性，缺少加工刀具， 目前沒有一套完整的針對靜 葉環(huán)加工的質(zhì)量控制方法等問題，產(chǎn)品加工完成后裝配時經(jīng)常出現(xiàn)不合 格情況，返工返修造成巨大的人力、物力、財力損失，因此迫切需要 一套與靜葉環(huán)加工 相 對應(yīng)的質(zhì)量控制方法。 7 圖 燃氣輪機循環(huán)做功原理圖 早期的燃氣輪機進氣口溫度僅僅 600~700℃，隨著新材料和新技術(shù)的運用，目前一 般都超過 1100℃，高的甚至已經(jīng)超過 1500℃。 相對柴油機等內(nèi)燃機，由于燃氣輪機的單位功率 /質(zhì)量比值較大，相同輸出功率條件下機器質(zhì)量、體積遠小于柴油機等機器，且其轉(zhuǎn)速 — 扭矩特性相對柴油機平緩得多等優(yōu)點，因此燃氣輪機被大量應(yīng)用在航空動力，大型軍艦的加速動力等設(shè)備上。 燃氣輪機壓氣機 燃氣輪機的壓氣機在工作過程中主要負責(zé)從周圍的大氣中吸入空氣，將其增壓后供給燃燒室，按照工作原理來分，主要有軸流式壓氣機和離心式壓氣機。因此，在我們在每一級的動葉后面都插入一級靜葉片，用來改變這種狀況。燃氣輪機的壓氣機靜葉環(huán)與汽輪機 中的 各種類型的 隔板 在原理上有相似之處，但是在結(jié)構(gòu)上 存在一定的差異。 此夾具適用所有級數(shù)內(nèi)外環(huán)的加工，它們不但具有廣泛的通用性，而且操作14 使用方便，具有良好的裝夾性 。因此，我們在 選擇 加工 刀具 的 時 候， 必須充分考慮 多方面的因素，包括工件的光潔度以及刀具的使用壽命（ 刀具前角、后角的設(shè)計和刀具的磨削方式 ）等的選擇， 在保證 靜葉槽 型線尺寸 精度和加工質(zhì)量的 同時，盡量延長刀具的使用壽命。這里，我們使用的是一種化學(xué)合成的冷卻液，其具有非常好的潤滑性。 176。 176。 這就使得外環(huán) 靜葉槽 在加工時，從18 進氣端面到出氣端面刀具的銑削深度尺寸 是持續(xù)變化的，而且，不同級的靜葉環(huán)的變化規(guī)律也不盡相同。 其中，在設(shè)置 Y 軸 0 點時精確度要求高，因為 Y 軸對刀的精確度將直接影響靜葉槽的加工深度。 這就要求我們需要將葉片與外環(huán)裝配在一起，再進行葉片 T 型槽的加工。成品蠟的熔點應(yīng)達到 52~58攝氏度 。翻壓板，壓住，車準(zhǔn)內(nèi)錐面（注意：角度車為中間公差）。 圖 外環(huán)靜葉槽加工工藝路線 24 一 、 采用新刀具加工前，在試塊上加工 靜葉槽 型線， 用三坐標(biāo)測量儀 檢驗 靜葉槽 的型線 (包括光潔度 )合格后，方可在產(chǎn)品上切削，所有刀具必須檢驗合格后方可使用 ； 二 、 預(yù)銑并銑削成形第一個 靜葉槽 ，并測量 ； 三 、 預(yù)銑其他 靜葉槽 直到 55 個 靜葉槽 銑過兩輪（加工時按順時針方向每間隔一個 靜葉槽 進行銑削），即用粗直銑刀預(yù)銑預(yù)銑所有葉根直槽，底部放 余量 ； 四 、用型線粗銑刀預(yù)銑預(yù)銑所有 靜葉槽 型線，放 余量，加工順序同 上 ； 五 、用精直銑刀精銑所有軸徑尺寸， 加工順序同 上 ； 六 、用精成型銑刀精銑所有 靜葉槽 的型線， 加工順序同 上 。翻壓板，壓住，精車準(zhǔn)左端 面、外肩胛及平面，車準(zhǔn)外錐面，倒角。 6)鉗工 —— 葉頂槽處倒角 ， 修 去各處毛刺，清潔。 3） 大鉆 —— 鉆準(zhǔn) 8M10mm 螺孔。將外環(huán)平放于裝配工作臺上，進汽邊朝上，測量外環(huán)的圓度 ，確定最大的外圓直徑，并在外環(huán)端面上作記錄，最大的一點即是第一片靜葉的安裝位置，依次類推確定第 3??點和靜葉 片的安裝順序（即安裝順序為直徑由大到?。?過程 如下 ： A： 通過測量，先確定一部分（約 1/5）靜葉片安裝位置，裝好部分靜葉片，完成第一輪裝配 ； B： 再繼續(xù)測量外環(huán)的圓度，確定接下去（約 2/5）的靜葉片安裝順序并安26 裝靜葉片，完成第二輪裝配； C：依次類推測量并安裝剩余 3/5 乃至全部的靜葉片（可以再分兩輪） （或者從第一個 靜葉槽 開始，均勻?qū)Π腴_始分配葉片的安裝順序，具體過程為： A:將第 1 1 1 1 2 2 2 2 3 3 33 4 4 4 4 50、 53 靜葉槽 涂藍 ，作為第一輪葉片裝配（注意 ： 裝配葉片前在此幾處 靜葉槽 處復(fù)測圓度，如果圓度偏差不大，則從第 2 條槽開始裝配，否則從直徑最大處開始安裝，接著 90 度、 45 度方向??即對角處交叉安裝） B:將剩余 靜葉槽 按順時針方向跳空裝配直至全部結(jié)束。 一、 精車準(zhǔn)左端進汽端 平面，光出進氣端一段外圓作為翻身找正用 ； 二、 精車準(zhǔn) 。倒角； 若有涂層的話， 磨去葉片涂層； 將外環(huán)和靜葉片組件（已 切割成兩半）平放于工作臺上，出汽邊朝上，壓住，清潔后，將＃ 4 內(nèi)環(huán) I 分別壓入相應(yīng)的 T 型槽中； 將組件進汽邊朝上，壓住，清潔內(nèi)環(huán) I 和內(nèi)環(huán) II 配合面后，分別滑入＃ 7內(nèi)環(huán) II， 用榔頭調(diào)整內(nèi)環(huán) I 和內(nèi)環(huán) II 在中分面處平齊，并用塞尺檢查兩內(nèi)環(huán)之配合間隙為 0，用壓板壓緊； 用塞尺測量靜葉與內(nèi)環(huán)之間的間隙，保證內(nèi)弧側(cè)和28 背弧側(cè)間隙之和小于 ，并作記錄。 29 5 關(guān)鍵尺寸測 量結(jié)果與分析 外環(huán) 加工 質(zhì)量檢測 外環(huán)尺寸 數(shù)據(jù)統(tǒng)計 外環(huán)尺寸測量所示用的量具為游標(biāo)卡尺和內(nèi)徑千分尺。 三坐標(biāo)測量機 工作原理：在幾何學(xué)原理中，所有的幾何要素都是由空間的點組成，所以對幾何要素的測量可以歸納為對空間點的測量，因此精確采集空間 點坐標(biāo)，是評定任何幾何要素的基礎(chǔ)。 通過測量一套刀具的第一和最后一個靜葉槽 h1 加工尺寸， 算出其加工誤差，并與其公差允許范圍作比較， 結(jié)果如圖 所示。 比如，目前我們只是在引進外國的圖紙進行加工而沒有自主設(shè)計的能力和經(jīng)驗，在未來 ， 我們要通過不懈的努力，實現(xiàn)靜葉環(huán)甚至整套燃氣輪機機組的自主設(shè)計和開發(fā)，使得我國在燃氣輪機這一高科技領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)真正的完全的自主。我也要感謝這兩個月里陪伴我的各位師傅們， 你們有著豐富的實踐經(jīng)驗，令人敬佩，在未來的工作中，你們是我學(xué)習(xí)的榜樣。我在畢業(yè)論文寫作期間感受最深的一件事就是，不管我在什么時候發(fā)郵件匯報工作進度，干老師總是在第一時間給予我回復(fù)。同時，對于 葉片 T 型槽 的加工 ，開拓性地 設(shè)計 了 融蠟車削加工這種新型的加工方式 ， 使得燃機靜葉環(huán)國產(chǎn)化加工中葉片 T 型槽這一加工難點的得以解決 。用型線量規(guī)測量的各級h1 尺寸數(shù)據(jù)見表 。而外環(huán)內(nèi)徑尺寸誤差絕對值比外徑的誤差 絕對值要大，根據(jù)外環(huán)結(jié)構(gòu)，分析得出是由于外環(huán)的內(nèi)腔是錐面的形式造成的。 12） 可傾鋸 —— 根據(jù)劃線，壓住，找正，分別將上、下半靜葉環(huán)切割成兩半（即在垂直中分面處切割）。 圖 融蠟車削 T型槽加工工藝路線圖 4） 鉗工 —— 放入熔臘爐將臘 熔化（用榔頭將臘敲下也可），并徹底清潔外環(huán)和靜葉片組件，去毛刺。 靜葉片安裝完畢，復(fù)測外環(huán)各處的外圓圓度，要求小于 ， 否則，將個別葉片拆除，重新磨削葉根并裝配，最終達到圓度要求為止。修去各處毛刺，清潔。車準(zhǔn) * 左旋汽封槽。領(lǐng)出內(nèi)環(huán)Ⅱ，與內(nèi)環(huán)Ⅰ同劃出水平中分面處 4mm 寬切割中心線及兩端面線。 4)檢驗 —— 檢驗之 后入庫，注意安防方式，防止變形 。精車時：大致需要 4~6 班次，首次半精車 ~，然后精車剩余的尺寸。 23 4 靜葉環(huán)加工工藝 設(shè)計 以 SGT54000F 燃氣輪機壓氣機第一級靜葉環(huán)為例，根據(jù)前文對靜葉環(huán)加工難點及重點控制尺寸的分析，結(jié)合上述加工方案，對靜葉環(huán)的加工工藝進行優(yōu)化設(shè)計。 圖 T型槽的三種結(jié)構(gòu)形式 加工方案設(shè)計 以第三級靜葉環(huán)為例，為保證葉片裝配后的 外環(huán)的形狀精度 要求，裝配后要22 復(fù)測外圓圓度，保證小于 ，否則拆掉重裝。此量具通過合理設(shè)計，在靜葉槽 加工 完成之后測量時只要測量圖 6 中的 h1 即可 ，如果 h1 的尺寸在圖紙允許的公差范圍之內(nèi)，那么靜葉槽型線的加工就符合設(shè)計要求了，否則則說明型線加工沒有達到設(shè)計要求。 在實際的加工生產(chǎn)過程中，由于不同的機床性能不同，加工方式各具特色，因此，結(jié)合生產(chǎn)實踐，我們可以分別采用下面幾種 對刀 方式： 一、對于 橫梁移動式龍門加工 中心 來說，因為其本身的功能非常 強大， 因此，對刀方式也相對而言比較簡單。 176。 176。例如，靜葉環(huán)外環(huán)加工時可以按順時針 方向每隔一個靜葉槽進行銑削，內(nèi)環(huán)的 靜葉槽 在加工時根據(jù)其尺寸可以選擇按順時針方向每隔三個 靜葉槽 進行銑削。因此， 我們在嚴(yán)格保證加工刀具制造質(zhì)量的前提下 ， 應(yīng)該盡量 采用 更為 合理的 加工 工藝 方案，選擇合適的 切削參數(shù)，使 得 主軸轉(zhuǎn)速、 切削時的 進給速度 、進給量達到最理想狀態(tài)，確保 產(chǎn)品的加工質(zhì)量 ]13[ 。 這 些 因 素 都給 外環(huán) 靜葉槽 的 加工提出了非常高的要求。所以，結(jié)合靜葉環(huán)的加工圖紙，我們可以得出以下結(jié)論：壓氣機靜葉環(huán)的內(nèi)環(huán)和外環(huán)具有 數(shù)量多、直徑尺寸大、壁厚較薄、剛性非常差、易產(chǎn)生變形等特點，屬于薄壁類零件，它在加工時的難點主要體現(xiàn)在裝夾難度比較大，而且其在加工時易產(chǎn)生變形，影響加工質(zhì)量，特別是 靜葉槽 的質(zhì)量。 與此同時，