抽水蓄能電站非金屬導葉軸瓦加工工藝淺析

田 凡，惠振國，王煥河，張成華，穆君雄，沈浩瑋，王華信

（湖北白蓮河抽水蓄能有限公司，湖北 黃岡 438600）

0 引言

抽蓄單位采用軸瓦的設備部件主要集中在導葉、球閥樞軸等旋轉部位，主要分為金屬材質與非金屬材質，金屬材質軸瓦多采用金屬自潤滑型式，根據安裝部位尺寸定制，大部分金屬軸瓦在安裝現場不需要進行二次加工直接安裝。非金屬材質軸瓦主要有Orkot，Ptfe等，非金屬軸瓦在現場需要根據實際安裝尺寸進行冷凍精加工。

金屬材質軸瓦以金屬作為基體，具有良好的減摩、耐磨與減震性能。較非金屬材質具有更好的機械強度，同時具有固體潤滑的優良性能，但因自身材質導致軸瓦重量較非金屬材質更重，制作成本一般也更高。非金屬材料軸瓦成品較為輕便，可承受一定沖擊載荷，可塑性、跑合性良好，耐磨、耐腐蝕，成本相較于金屬自潤滑軸瓦要低。兩種材質軸瓦可以根據電站不同使用部位、不同溫度、濕度、動作頻次等因素進行選用。系統內寶泉公司、蓮蓄公司等單位的導葉軸瓦均采用了Orkot-txmm非金屬材料，該材料在水中熱膨脹系數為小于壁厚的0.1%，能夠較好滿足現場應用需求。

本文提供了湖北白蓮河抽水蓄能電站（簡稱蓮蓄電站）活動導葉上、中、下非金屬軸瓦加工工藝，并介紹了加工過程中可能存在的主要問題及解決思路，對同類電站具有一定的借鑒意義。

1 導葉軸瓦介紹

蓮蓄電站活動導葉共計20個，導葉為控制環集中控制，設上、中、下3部軸承，單個導葉總高度2 902.2 mm，葉片高度794 mm，單個導葉重量2 179 kg，導葉材料為ASTM A743 CA6 NM，導葉上軸頸設計值為290e8，中軸頸及下軸頸為310e8，自投產以來總體運行情況良好，軸瓦未發生燒損、斷裂等問題。2019年3號機組A修，對導葉軸瓦進行了拆卸、檢查及更換，軸瓦檢查總體情況良好，大部分軸瓦的磨損值在正常范圍內，檢查情況見圖1。

圖1 導葉下軸瓦

2 現場加工流程

現場安裝軸瓦需要將軸瓦嵌套安裝進軸鋼套內，軸瓦與鋼套采用過盈配合，防止軸瓦與鋼套出現相對滑動。主要流程如下：

2.1 拆除導葉上、中、下軸瓦

（1）拆除導葉套筒，破拆內部導葉上軸瓦及中軸瓦。

（2）待導葉、頂蓋及轉輪吊出后，逐個破拆導葉下軸瓦。

（3）拆除后的導葉軸瓦統一放置。

2.2 導葉上、中、下軸頸測量

（1）使用外徑千分尺分別對導葉上、中、下軸頸進行測量并做記錄。

（2）為確保數據準確由不同人員進行復測并記錄數據。

（3）整合兩次測量數據，確認最終導葉上、中、下軸頸數值。

（4）加工前對電廠所采購的導葉軸瓦進行尺寸（高度、內徑、外徑）復測，確保所加工的軸瓦規格正確。

2.3 導葉上、中軸瓦內徑加工方法

（1）先利用液氮將上軸瓦、中軸瓦進行冷凍，分別安裝在對應的導葉套筒內，冷凍時間約15 min。

（2）將導葉套筒運至加工廠，按照加工尺寸進行軸瓦的內徑加工。

上、中軸瓦內徑加工尺寸說明：導葉加工設計圖中允許間隙值為-0.191~-0.11 mm，軸瓦內徑公差值為0~+0.052 mm，即間隙值為0.11~0.243 mm。本次加工選擇間隙值為0.20 mm，即每個軸瓦內徑加工尺寸為對應的導葉外徑尺寸各增加0.20±0.02 mm。

2.4 導葉下軸瓦內徑加工方法

（1）將20個導葉套筒以及兩套由廠家提供的工裝運至加工廠，準備足夠的液氮。

（2）先利用液氮將下軸瓦進行冷凍，冷凍時間約10~15 min。

（3）將冷凍后的下軸瓦迅速安裝在工裝上，待恢復到環境溫度后進行內徑加工。

（4）按照加工尺寸進行下軸瓦的內徑加工。

下軸瓦內徑加工尺寸說明：導葉加工設計圖中允許間隙值為-0.191~ -0.11 mm，下軸瓦內徑公差值為0~+0.052 mm，即間隙值為0.11~0.243 mm。本次加工選擇間隙值為0.17~0.20 mm，即每個下軸瓦內徑加工尺寸為對應的導葉外徑尺寸各增加0.17~0.20±0.02 mm。

（5）導葉下軸瓦加工過程中，先按照本加工尺寸說明加工兩個導葉下軸瓦，運回現場進行回裝實驗，使用液氮冷凍下軸瓦15 min迅速安裝至底環中，待恢復到環境溫度后將導葉回裝，導葉回裝后如間隙符合要求，則按照本加工尺寸說明繼續加工剩余的導葉下軸瓦，如回裝后間隙不符合要求則按照實際情況對加工尺寸說明進行相應調整。

（6）下軸瓦內徑加工尺寸計算見表1。

表1 下軸瓦內徑加工尺寸計算表

2.5 導葉上、中、下軸瓦加工后測量調整

（1）加工后的導葉軸瓦對其進行內徑測量，對每個導葉軸瓦分上、中、下3個部位進行測量，每個部位對稱測量4個點，并記錄測量數據。

（2）將測量后的導葉軸瓦內徑與實際導葉外徑進行對比檢查是否滿足間隙要求。

（3）導葉軸瓦回裝后若局部間隙不符合，對局部導葉軸瓦使用砂紙或磨光機進行打磨使其符合標準要求。

3 加工過程中存在的主要問題

（1）蓮蓄電站下軸瓦鋼套與底環軸套孔為過盈配合，其中下軸瓦尺寸為389g6，底環軸套孔尺寸為389H7，配合間隙為0.018~0.111 mm，鋼套與底環嚴密貼合，無法拔出，在機組A修過程中嘗試利用千斤頂等工具拔出鋼套，均未成功，若需拔出鋼套則要進行破拆。

解決思路：制作與鋼套尺寸一致的圓形工裝，兩瓣采用螺栓把合、銷釘定位?，F場加工時用工裝替代鋼套進行冷凍加工，加工完成后松開工裝，對加工好的軸瓦再次進行冷凍、安裝，工裝實體如圖2、圖3。

圖2 下軸瓦工裝

圖3 原工裝

（2）在加工廠進行軸瓦加工時發現工裝存在形變，軸瓦在機床上無法定中心。

解決思路：經過多次測量發現原工裝在軸瓦冷套后存在形變，分析為原工裝厚度不足（20 mm）、工裝兩瓣把合定位銷釘數量不夠（每把合面1顆），更換厚度較大的工裝（厚度40 mm）及增加把合面定位銷釘（2顆）和止口解決該問題，原工裝如圖3，新工裝如圖4。

圖4 新工裝

（3）部分軸瓦加工完成后檢測圓度發現不符合設計公差要求，經過現場測量及分析發現部分鋼套本身圓度存在問題，按照標準公差放量加工后軸瓦圓度也不滿足要求。

解決思路：對所有鋼套內徑尺寸進行復核，加工時按照偏差下限進行加工，軸瓦安裝后進行復測，對超標部分現場手工進行精磨修正。

5 結語

本文提供了湖北白蓮河抽水蓄能電站活動導葉上、中、下非金屬軸瓦加工工藝，并介紹了加工過程中可能存在的主要問題及解決思路，對國內同類電站具有一定的借鑒意義。