一种汽轮发电机集电环现场车修的工艺方法.pdf

一种汽轮发电机集电环现场车修的工艺方法张 辉(山东齐鲁电机制造有限公司济南)摘 要:介绍了一种汽轮发电机集电环现场车修的工艺方法设计制造专用的刀座底架通过计算分析选择合适的刀具及伸出长度同时选择合适的切削参数 该工艺方法不需要拆装以及返厂车修集电环能极大地缩短维修停机时间减少停机造成的经济损失关键词:汽轮发电机集电环现场车修中图分类号:文献标志码:编码:././.(.):.:引言在发电机组运行的过程中碳刷和集电环之间既有相对运动造成的机械磨损也有在电流作用下导致的电气磨损和电腐蚀极容易造成集电环表面不同程度的损伤及坑凹不平 轻则会造成碳刷和集电环之间的打火现象严重的会造成短路从而影响到整个机组的安全 当集电环表面只是轻微磨损时可先用油石或细锉打磨再用适当的细砂纸进行抛光即可使用 但对集电环表面磨损严重的则需采用更换集电环或对集电环表面车修后打磨的工艺 因大多数发电企业无大型车床车修一般都需返厂处理但返厂处理费用高、周期长、停机时间长会严重影响发电厂的经济效益和社会效益本文介绍了一种不拆机、现场车修的新工艺该工艺解决的难点和重点在于:需设计专用刀架底座的选择刀具和安全伸出长度选择切削参数 专用刀架底座的设计刀架底座一般选用普通碳素钢如 钢板具有较好的强度、硬度、塑性和延伸率并且一般没有淬硬性倾向可焊性良好焊接时不需要采取特殊的工艺措施焊后无需热处理方便实用成本低 刀架底座设计时首先将 钢板焊接成箱体将中间部分挖空以减轻重量并将两侧立板的前脚加长以增加底座的稳定性 安装时须清除集电环与发电机底板平台之间的附属部件以及杂物在底板适当位置钻孔以便利用发电机底板平台一侧的螺孔和螺栓定位刀架底座并固定 其余部位点焊于机组平台上使底座既轻便又牢固可靠如图 所示 车床小刀架安安装后刀架各方向的调整.一种汽轮发电机集电环现场车修的工艺方法运行与维修分为刀架轴向进给方向与转子轴心线的平行度调整、刀具的切削刃与转子轴心线高低调整两部分刀架轴向进给方向与转子轴心线的平行度调整可采用在刀架底座上平面与小刀架结合处各铣 个弧形槽的方法调整粗调至适当位置后旋紧小刀架螺栓 然后将百分表固定于小刀架上使表头指向光滑的转子轴面或集电环表面移动小滑板做轴向移动根据百分表示值调整到合适位置后再加以紧固螺栓 刀具的切削刃与转子轴心线高低的调整可采用垫刀板垫在刀具底面不同位置加以调整图 专用刀座刀架焊接后示意图 刀具的选择和安全伸出长度计算.刀具的选择集电环材料为 属于合金结构钢中的合金调质钢调质后具有较高的抗疲劳强度、良好的韧性和耐磨性加工性能良好 由于材料性能上的特点致使其在刷握的压力和碳棒的摩擦下表面能够迅速的形成耐磨的硬化层同时集电环表面有利于散热的方牙螺纹使其车修时的切削过程为断续切削(当刀具的进给量和螺纹的螺距不相符时)根据集电环的上述特点必须选择具备硬度高、耐磨损、抗冲击、热硬性高的刀头材料 类合金具有较好的抗弯强度、冲击韧度以及良好的耐热性和耐磨性因此可以采用 类硬质合金中的、用作刀头材料 对于刀具角度的选择需要从刀具的锋利性、耐冲击性和排屑性以及加工后的表面粗糙度几个方面加以考虑 选择前角为 后角为 刀尖角为 的刀具其特点是刀尖锋利耐冲击、排屑流畅、断屑良好、加工后表面质量高同时考虑现场刃磨困难可将刀具刃磨成双过渡刃、双修光刃和双断屑槽 刀具具体的角度和形状示意图如图 所示 在考虑中心高、刀尖形状和切削截面积后刀杆采用截面积为 的矩形刀杆刀杆材料采用 号钢图 刀具角度和形状示意图.刀具安全伸出长度计算为加强刀杆的刚性避免加工时刀具在外力下引起扎刀就要使小刀架底座尽量接近集电环缩短刀杆伸出长度 刀杆伸出长度越短刀具的刚性就越好不会引起扎刀并且车修后的表面粗糙度也好 但发电机转子上相关部件较多小刀架底座不可能较近的接近集电环 现场实测车修发电机集电环时刀具需伸出 刀具伸出长度的安全阈值计算:设切向切削力 刀杆直径 外伸长度 刀杆材料(号钢)的弹性模量 刀杆可转化为悬臂梁的挠度计算(如图 所示)列弯矩运行与维修上海大中型电机.方程取坐标系 梁的弯矩方程为:()()()()挠曲线近似微分方程为:()()()积分得:()确定积分常数后 将固定端处的边界条件 代入()式得 得梁的挠曲线方程为:求 截面的挠度将 代入得:将 、(为惯性矩/)代入得:(值为负表示该点的挠度向下)计算结果表明当刀具伸出 、切削刃处受到 向下的切削力时刀杆要向下弯曲变形 这在实际切削加工中不会因此而造成扎刀从而影响表面质量并且在实际加工中还可以通过调整切削深度和进给量来解决扎刀的问题图 刀具伸出长度计算参照图 切削运动的实现和切削参数的选择.切削运动的实现车修时切削运动的实现分为轴向进给的实现和径向进给的实现两个方面 轴向进给是通过双手均匀旋转小刀架本身的小拖板手柄来实现 径向进给的控制可以通过螺距为 的细牙螺纹传动来实现具体方法为将螺母夹于小刀架上螺杆顶于刀具后面旋转螺杆利用螺杆与螺母的旋转实现螺杆的旋转螺杆每旋转一周就能向前顶动刀具 为精确控制可将杠杆百分表顶于刀具后面根据百分表的示值进行旋转进给和调整如图 径向进给示例图 径向进给示例.切削参数的选择切削参数的选择分为切削速度的选择、进给量的选择、切削深度的选择 主运动的旋转只能依靠汽轮机转子带动发电机转子旋转来实现而汽轮机只有两种转速正常开机时的 /和盘车时的/对应的切削速度分别为 /和 /正常开机时切削速度太大不适合切削加工盘车时切削速度刀具可以接受所以只能选择盘车时的转速所对应的切削速度 进给量理论上选择 /由于轴向进给是利用转动小刀架的手柄来实现的不好控制走刀量所以原则上转动小刀架时以较慢的、均匀一致的旋转速度保证刀具移动的均匀性、一致性即可 切削深度一般根据集电环磨损的情况来选择单次的切削深度控制在 左右将集电环表面磨损处车修平整即可 结论本工艺经现场实际使用完全能够满足设计图纸中对集电环的形位公差和表面粗糙度要求 经现场实测车修后能够达到:表面粗糙度.、平行度.、圆柱度.本工艺不需要拆装机以及返厂车修集电环能极大的缩短维修停机时间减少停机时的经济损失参考文献 徐本安李秀治.材料力学.上海:上海交通大学出版社.肖俭.车工工艺.北京:中国劳动社会保障出版社.作者简介:张辉男 年生本科学历山东齐鲁电机制造有限公司从事质检岗位工作.一种汽轮发电机集电环现场车修的工艺方法运行与维修