一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法
2023-05-26 21:44:31 1
專利名稱：一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法
技術領域：
本發明涉及一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法。
背景技術：
汽輪機整體噴嘴組(參見圖1)是使蒸汽室2的熱能有效地轉換為動能並對汽流 起到一定導向作用的重要部件。由於噴嘴組1是汽輪機通流部分中承受汽溫最高的部件， 將會使噴嘴組1的汽流通道12受到高速汽流的高頻激振和蒸汽中夾帶的異物顆粒的衝蝕 而磨損，同時噴嘴組1受到高速汽流的衝擊力特別大，噴嘴組1密封要求也特別高。該大型 汽輪機整體噴嘴組零件的工藝特點1.噴嘴組型孔經過電脈衝加工完成後，在噴嘴組1的 汽流通道12中填充固體顆粒狀滲硼劑進行性能熱處理工藝。工件經過滲硼後，其表面滲硼 後硬度很高，達HV1200 2000，它不僅耐磨性好，而且還具有良好的紅硬性、抗高溫氧化性 以及在硫酸、鹽酸和鹼中具有良好的抗蝕性。但是要進行工件的再加工難度非常大。2.水 平中分面密封間隙零。經過整圈加工後再鋸開上、下兩半，肯定會產生節圓直徑變化。3.整 體噴嘴組內外環上分別有一整圈的通孔130和一整圈的螺紋孔110，形位公差要求高，加工 要求高。噴嘴組1通過一整圈通孔130用螺栓3緊緊地安裝在蒸汽室2上，另一整圈螺紋 盲孔110被蒸汽室2的通孔21用螺栓4把整體噴嘴組1並緊，並且在每個螺栓上用防松銷 5進行鎖緊，牢牢固定在蒸汽室2上。4.在整體噴嘴組1的內圓處，有四檔軸向汽封，以防 止軸向漏汽。針對該大型汽輪機整體噴嘴組的特點，如何控制該零件的製造質量及製造精 度，將是一個很大的工藝難題。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的缺陷，提供一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方 法，它具有合理性、可操作性、創新性，有效地提高了生產效率，提高了汽輪機的效率，有著 重要的製造技術意義和實用價值。實現上述目的的一種技術方案是一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法，其特 徵在於，所述整體噴嘴組為一對上、下結構的半圓環，它包括一圈整體構成的內環、外環和 介於外環和內環之間的汽流通道；所述外環、汽流通道和內環的厚度依次從大到小，且在噴 嘴組進汽邊的一端面呈平面，而噴嘴組出汽邊的一端面呈臺階面；在所述內環的端面上並 在同一分布圓上間隔均布地設有一整圈的螺紋盲孔；在外環的端面上並在同一分布圓上間 隔均布地設有一整圈的通孔；在汽流通道的端面並在同一分布圓上間隔地設有一整圈由凡 爾線形成的型孔，以構成葉柵汽道，其中在水平中心線和垂直中心線四個位置上的型孔間 距大於其它部位的型孔間距；所述汽流通道的水平中心線和垂直中心線處分別設有一用於 分割汽流的隔筋；所述外環的位於出汽邊的內周面上軸向間隔地設有三個汽封環槽；所述 內環的位於出汽邊的內周面上設有一個汽封環槽；所述每個汽封環槽中分別安裝有一汽封 片；所述整體噴嘴組的加工工藝包括下列步驟粗加工噴嘴組外輪廓面的步驟在一個圓環形坯件上粗加工出包括噴嘴組外環的內、外周面、汽流通道的內周面、內環的內周面及噴嘴組的進、出汽邊的兩端面，每個加工面 均放出3mm的餘量，同時分別在汽流通道的位於進汽邊的端面和出汽邊的端面上分別精加 工出一條環形凹槽，並在汽流通道的位於進汽邊的端面上的環形凹槽底面中心車出一深度 為0. 2mm的節圓線；形成汽道的步驟先採用電脈衝的方法沿所述節圓線加工出一整圈凡爾線狀的型 孔，以形成葉柵汽道，然後精細拋光各個型孔的內表面；形成汽道隔筋的步驟先在所述汽流通道的水平中心線和垂直中心線四個位置的 型孔間距處分別堆焊電焊，以形成所述的隔筋，然後打磨隔筋的外表面，以使隔筋兩側表面 分別與該處的型孔的背弧和內弧光滑連接；對汽流通道進行滲硼處理的步驟先將噴嘴組固定在專用的滲硼密封裝置中，再 在各個型孔內灌注固體顆粒狀的滲硼劑並填滿，然後將噴嘴組滲硼密封裝置連同噴嘴組送 進高溫爐內進行型孔表面的滲硼處理，使型孔的內表面覆蓋一層鐵硼化合物耐磨層，滲硼 深度為o. 07mm ；整體噴嘴組水平中分面密封零間隙的加工步驟先以噴嘴組的水平中心線為切割 線將整圈噴嘴組切割為上、下半結構，再在四個切割的水平中分面上分別堆焊一條焊縫，用 以補復切割餘量；精加工及螺紋盲孔和通孔的加工步驟精車噴嘴組的外輪廓面，然後在內、外環的 位於進汽邊的端面上分別加工一整圈的螺紋盲孔和一整圈的通孔；噴嘴組的軸向密封加工步驟先精加工外環的位於出汽邊的內周面上的三個軸向 汽封環槽及內環的位於出汽邊的內周面上一個軸向汽封環槽，再分別在各個汽封環槽中安 裝一汽封片，然後整圈加工各個汽封片的內圓，最後對噴嘴組進汽邊的端面進行研磨。採用了本發明的一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法的技術方案，能可靠地保 證整體噴嘴組型孔的製造質量及滲硼質量；還能提高整體噴嘴組的水平中分面密封間隙要 求及節圓直徑尺寸的正確性；又可靠地保證了整體噴嘴組的軸向密封要求；為整體噴嘴組 的精加工工藝提供了一種新的工藝思路，有效地提高了生產效率，提高了汽輪機的效率，有 著重要的製造技術意義和實用價值。
圖1為汽輪機整體噴嘴組與蒸汽室的裝配關係圖；圖2為汽輪機整體噴嘴組的主視圖；圖3為圖2中的A-A的剖面圖；圖4為汽輪機整體噴嘴組的局部展開圖。
具體實施例方式為了能更好地對本發明的技術方案進行理解，下面通過具體的實施例並結合附圖 進行詳細地說明請參閱圖1至圖4，汽輪機整體噴嘴組1為一對上、下結構的半圓環，它包括一體 構成的內環11、外環13和介於外環13和內環11之間的汽流通道12 ；外環13、汽流通道12 和內環11的厚度依次從大到小且在噴嘴組進汽邊101的一端面呈平面，而噴嘴組1出汽邊
4102的一端面呈臺階面；在內環11的端面上並在同一分布圓上間隔均布地設有一整圈的螺 紋盲孔110 ；在外環13的端面上並在同一分布圓上間隔均布地設有一整圈的通孔130 ；在 汽流通道12的端面並在同一分布圓上間隔地設有一整圈由凡爾線形成的型孔120，以構成 葉柵汽道12，其中位於水平中心線和垂直中心線上四個位置上的型孔120間距大於其它部 位的型孔120間距；汽流通道12的水平中心線和垂直中心線處分別設有一用於分割汽流的 隔筋15 ；外環13的位於出汽邊的內周面上軸向間隔地設有三個汽封環槽131 ；內環11的位 於出汽邊的內周面上設有一個汽封環槽111 ；每個汽封環槽131、111中分別安裝有一汽封 片14。本發明的一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法包括下列步驟粗加工噴嘴組1外輪廓面的步驟在一個圓環形坯件上粗加工出包括噴嘴組外環 13的內、外周面、汽流通道12的內周面、內環11的內周面及噴嘴組的進、出汽邊101、102的 兩端面，每個加工面均放出3mm的餘量，同時分別在汽流通道12的位於進汽邊101的端面 和出汽邊102的端面上分別精加工出一條環形凹槽121、122，並在汽流通道12的位於進汽 邊101的端面上的環形凹槽121底面中心車出一深度為0. 2mm的節圓線100，此節圓線100 作為下道電脈衝一整圈凡爾線狀的型孔120校調用；形成汽道10的步驟先採用電脈衝的方法沿節圓線100加工出一整圈凡爾線狀的 型孔120，其中位於水平中心線和垂直中心線上的四個型孔120間距大於其它部位的型孔 120間距，以形成葉柵汽道12，然後精細拋光各個型孔120的內表面，並檢驗各型孔120的 光潔度及各型孔120的尺寸；形成汽道隔筋15的步驟先在汽流通道12的水平中心線和垂直中心線的四個大 型孔間距120位置處分別相應堆焊電焊，以形成所述的隔筋15，使得以水平中心和垂直中 心位置處分隔成獨立的四組汽流通道，然後打磨隔筋15的外表面，以使隔筋15兩側表面分 別與該處的型孔120的背弧1201和內弧1202光滑連接；對汽流通道12進行滲硼處理的步驟先將噴嘴組固定在專用的滲硼密封裝置中， 再在各個型孔120內灌注固體顆粒狀的滲硼劑並填滿，然後將噴嘴組滲硼密封裝置連同噴 嘴組送進高溫爐內進行型孔120表面的滲硼處理，使型孔120的內表面覆蓋一層鐵硼化合 物耐磨層，滲硼深度為0. 07mm，其表面硬度可達HV1200 2000，並能在60(TC下長期保持 高硬度，該耐磨層能抵禦在高溫環境下固體顆粒對葉片表面的高速衝蝕，從而保證了機組 的通流效率；專用的滲硼密封裝置，已獲得專利號為ZL 200520045450. 9的實用新型專利 授權，專利名稱《汽輪機噴嘴組滲硼密封裝置》，它能保證經過滲硼熱處理後的整體噴嘴組1 的質量；整體噴嘴組水平中分面密封零間隙的加工步驟先以噴嘴組的水平中心線為切 割線將整圈噴嘴組切割為上、下半結構，再在四個切割的水平中分面10上分別堆焊一條焊 縫，用以補復切割餘量；其作用是能保證經過修復後水平中分面10達到密封間隙零要求， 並能滿足在鋸開上、下兩半噴嘴組後所產生的節圓直徑的完整；精加工及螺紋盲孔110和通孔130的加工步驟精車噴嘴組的外輪廓面，然後在 內、外環11、13的位於進汽邊101的端面上分別加工一整圈的螺紋盲孔110和一整圈的通 孔130 ；執行該步驟時，採用專用鑽模進行加工，即先由立車在整體噴嘴組1的外周面上加 工一個指定的工藝定位尺寸，並與鑽模定位尺寸公差相配，然後通過該鑽模分別鑽內環11的一整圈的螺紋盲孔110和外環13的一整圈的通孔130，這樣可以保證每個孔的形位公差 要求，並能保證每個孔與蒸汽室2的裝配要求；噴嘴組的軸向密封加工步驟先精加工外環13的位於出汽邊102的內周面上的 三個軸向間隔設置的汽封環槽131及內環11的位於出汽邊102的內周面上一個汽封環槽 111，再分別在各個汽封環槽131、111中安裝一汽封片14，然後整圈加工各個汽封片14的 內圓，其作用是保證整體噴嘴組1軸向汽封的漏汽；最後對噴嘴組進汽邊101的端面進行研 磨，以保證噴嘴組1進汽邊101平面的汽密性要求。本技術領域中的普通技術人員應當認識到，以上的實施例僅是用來說明本發明， 而並非用作為對本發明的限定，只要在本發明的實質精神範圍內，對以上所述實施例的變 化、變型都將落在本發明的權利要求書範圍內。
權利要求
一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法，其特徵在於，所述整體噴嘴組為一對上、下結構的半圓環，它包括一圈整體構成的內環、外環和介於外環和內環之間的汽流通道；所述外環、汽流通道和內環的厚度依次從大到小，且在噴嘴組進汽邊的一端面呈平面，而噴嘴組出汽邊的一端面呈臺階面；在所述內環的端面上並在同一分布圓上間隔均布地設有一整圈的螺紋盲孔；在外環的端面上並在同一分布圓上間隔均布地設有一整圈的通孔；在汽流通道的端面並在同一分布圓上間隔地設有一整圈由凡爾線形成的型孔，以構成葉柵汽道，其中在水平中心線和垂直中心線四個位置上的型孔間距大於其它部位的型孔間距；所述汽流通道的水平中心線和垂直中心線處分別設有一用於分割汽流的隔筋；所述外環的位於出汽邊的內周面上軸向間隔地設有三個汽封環槽；所述內環的位於出汽邊的內周面上設有一個汽封環槽；所述每個汽封環槽中分別安裝有一汽封片；所述整體噴嘴組的加工工藝包括下列步驟粗加工噴嘴組外輪廓面的步驟在一個圓環形坯件上粗加工出包括噴嘴組外環的內、外周面、汽流通道的內周面、內環的內周面及噴嘴組的進、出汽邊的兩端面，每個加工面均放出3mm的餘量，同時分別在汽流通道的位於進汽邊的端面和出汽邊的端面上分別精加工出一條環形凹槽，並在汽流通道的位於進汽邊的端面上的環形凹槽底面中心車出一深度為0.2mm的節圓線；形成汽道的步驟先採用電脈衝的方法沿所述節圓線加工出一整圈凡爾線狀的型孔，以形成葉柵汽道，然後精細拋光各個型孔的內表面；形成汽道隔筋的步驟先在所述汽流通道的水平中心線和垂直中心線四個位置的型孔間距處分別堆焊電焊，以形成所述的隔筋，然後打磨隔筋的外表面，以使隔筋兩側表面分別與該處的型孔的背弧和內弧光滑連接；對汽流通道進行滲硼處理的步驟先將噴嘴組固定在專用的滲硼密封裝置中，再在各個型孔內灌注固體顆粒狀的滲硼劑並填滿，然後將噴嘴組滲硼密封裝置連同噴嘴組送進高溫爐內進行型孔表面的滲硼處理，使型孔的內表面覆蓋一層鐵硼化合物耐磨層，滲硼深度為0.07mm；整體噴嘴組水平中分面密封零間隙的加工步驟先以噴嘴組的水平中心線為切割線將整圈噴嘴組切割為上、下半結構，再在四個切割的水平中分面上分別堆焊一條焊縫，用以補復切割餘量；精加工及螺紋盲孔和通孔的加工步驟精車噴嘴組的外輪廓面，然後在內、外環的位於進汽邊的端面上分別加工一整圈的螺紋盲孔和一整圈的通孔；噴嘴組的軸向密封加工步驟先精加工外環的位於出汽邊的內周面上的三個軸向汽封環槽及內環的位於出汽邊的內周面上一個軸向汽封環槽，再分別在各個汽封環槽中安裝一汽封片，然後整圈加工各個汽封片的內圓，最後對噴嘴組進汽邊的端面進行研磨。
全文摘要
本發明公開了一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法，包括粗加工噴嘴組外輪廓面的步驟；形成汽道的步驟；形成汽道隔筋的步驟；對汽道進行滲硼處理的步驟；整體噴嘴組水平中分面密封零間隙的加工步驟；精加工及螺紋盲孔和通孔的加工步驟；噴嘴組的軸向密封加工步驟。本發明的一種大型汽輪機整體噴嘴組的製造方法，能可靠地保證整體噴嘴組型孔的製造質量及滲硼質量；還能提高整體噴嘴組的水平中分面密封間隙要求及節圓直徑尺寸的正確性；又能可靠地保證了整體噴嘴組的軸向密封要求；為整體噴嘴組的精加工工藝提供了一種新的工藝思路，有效地提高了生產效率，提高了汽輪機的效率，有著重要的製造技術意義和實用價值。
文檔編號F01D9/04GK101936193SQ200910054118
公開日2011年1月5日 申請日期2009年6月30日 優先權日2009年6月30日
發明者宋帆, 王敏, 蔡振銘 申請人:上海電氣電站設備有限公司