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提升水轮发电机镜板修复工艺的意义

2020-03-13 516 上传者：管理员

摘要：本文章介绍了水轮机发电机镜板修复工艺的研究过程。通过对镜板在使用后产生的表面缺陷等方面的分析，提出了选择配置研磨料和研制巴氏合金研磨盘等改进工艺。最终从理论和实践上进行了精确的验证，以确保水轮发电机镜板修复的加工质量和精度。

关键词：
修复
水轮发电机
研磨
镜板
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水轮发电机镜板是推力轴承中与推力瓦构成动压油膜润滑、承受轴向荷载的结构部件，是水轮发电机推力轴承的核心部件。镜板的材料多采用45号锻钢制成，其表面质量有非常严格的技术要求，尤其是高水头电站，大修周期短，每年大修必须对发电机的镜板表面进行修复加工。本文针对镜板在使用后产生的缺陷等方面进行了分析，选择配置研磨料和研制巴氏合金研磨盘等改进工艺，可有效保证镜板的表面质量要求。图1镜板表面缺陷类别的饼状图

1、表面缺陷

水轮发电机镜板在长时间与推力轴承瓦构成摩擦副，由于长期承受着机组的全部轴向负荷，会产生一定的表面缺陷，常见的表面缺陷有粗糙度值超差、凹坑、波纹和锈蚀等，这些表面缺陷使得镜板丧失镜面要求，可能破坏油膜，甚至造成烧瓦事故，同时轴承的承载能力下降，摩擦损耗增加，会缩减水轮发电机组的使用寿命，严重影响机组的稳定运行。本文根据质量检查管理的不合格记录，针对表面缺陷，进行了调查分析，并分类统计，绘制了表面缺陷类别的饼状图，如图1所示。由于出现了表面缺陷，所以必须对镜板进行修复加工，因此镜板修复加工是水电站修造部门的一项核心技术。

图1 镜板表面缺陷类别的饼状图

2、修复工艺分析

修复工艺所用加工方法主要为车削、磨削、研磨及抛光。所用设备主要为DVT350立式车床。一般工艺流程见图2。

图2 修复工艺流程图

3、研磨工艺改进

本文主要针对研磨工艺进行改进。一般镜板的研磨工艺分粗研磨一精研磨两步工序进行。一般粗研磨后表面粗糙度≤Ra0.4µm，同时减小平面度偏差，精研磨后表面粗糙度达到≤Ra0.2µm，本文通过改进研磨工艺，将粗研磨一精研磨改为粗研磨一半精研磨一精研磨，并配合配置研磨料和研制巴氏合金研磨盘，使镜板在研磨后表面粗糙度可以达到≤Ra0.1µm。

3.1 配置研磨材料

针对镜板的表面缺陷．选择根据研磨工工序配置新的研磨料，通过反复试验，最终确定将煤油、20#机油按1：1的比例混合后，用绢布过滤；再按1：1的比例将混合油和研磨微粉合成稠状，调匀；粗研、半精研和精研使用的研磨微粉如图3所示；选择白刚玉、氧化铬绿、特制研磨砂来配合不同的工序能达到镜板的修复效果，提高镜板的质量。

图3 配置研磨料

3.2 研制巴氏合金研磨盘

本文详细设计了巴氏合金研磨盘，其结构如图4所示。研磨盘的厚度约200mm，直径大于镜板径向宽带：研磨面浇铸的巴氏锡基合金应纯度高，不含杂质，应用静力方式浇铸，保证内部成分均匀、致密、无杂质；锡基轴承合金层应足够厚，应大于40mm；研磨盘端面加工径向辐射的6个20mmx20mm的沟槽，隔600均布。圆周方向加工2个20mm×20mm的环形沟槽，分别位于1/3、2/3半径处。

图4 研磨装置示意图

按照设计图纸对研磨装置进行制造加工，关键是浇铸40mm厚的巴氏合金层和开6个径向方向、2个圆周方向的沟槽。以满足切削力和研磨液流动的要求。最终制造加工出的研磨装置如图5所示。

图5 巴氏合金研磨盘

4、现场验证

为了验证镜板修复效果，本文使用研制的巴氏合金研磨盘配合相应的研磨料对渔子溪电站的镜板进行研磨。研磨盘工作面上特制的沟槽能使研磨剂向内侧循环移动，与离心力作用相抵消，完美地解决了研磨装置磨削深度范围小的问题。验证过程如图6所示。

图6 镜板研磨过程

利用改进后的研磨方法加工的镜板的表面粗糙度均达到Ra0.1µm，磨损程度小的镜板修复后表面粗糙度甚至达到了Ra0.05µm的级别。改进后较改进前修复的镜板表面的表面粗糙度Ra0.2µm和Ra0.4µm，表面质量有了明显的提高，改进前后的直观效果图如图7所示。

图7 直观效果图

5、结语

本次技术研究作为水轮发电机镜板修复加工的通用技术，为镜板修复加工提供了方法，能够修复加工出高精度的镜板，效率高，安全可靠，将广泛应用于各种水轮发电机镜板的修复加工，不仅有效地保证了镜板的表面质量，而且还大大缩短了镜板的修复周期，在技术和经济上都有着明显的效益。

参考文献：

[1]任翔.三峡左岸11#机组推力头镜板返修工艺[J].电工电气,2016(3):51-53.