转子的工艺特点

5.1　转子的工艺特点

5.1.1　高中压转子的结构分析

1．高中压转子结构要素

600MW汽轮机的高中压转子的结构如图5.1所示（由于技术秘密的原因，没有提供零件图），具有结构新、型线复杂、加工精度很高的特点。其中调节级轮槽型线为侧装T型，型线结构极为复杂，周向节距精度要求极高，加工难度很大。高压第2～3级采用了菌型（G8.15）叶轮槽型式，精度要求更高，节距公差0.0025mm。其余各级均采用了枞树型轮槽结构。枞树型轮槽型线全部为R结构，全型线精度要求±0.013mm，对加工工艺方案的设计带来极大的困难，对成型刀具的设计与制造无疑是严峻的考验。

图5.1　φ 1 247×8 350 32T转子结构图

（1）高压调节级侧装T型轮槽结构分析

高压调节级侧装T型轮槽为东方汽轮机厂首次采用的轮槽结构型式，如图5.2和图5.3所示，型线结构比较复杂，其中R1.78为叶片装配时的定位销孔，装配后，必须与叶根上的半圆销孔对齐，形成一个整圆。半圆销孔的位置度要求很高，加工难度大。

由于高压调节级的叶片为双叶根结构，每只叶片有两条叶根，装配时对应两个叶轮槽，为保证叶片的装配精度，要求侧装T型轮槽在叶轮上有很高的周向节距精度，因此，侧装T型轮槽加工时要求转子有很高的分度精度。

同时，在轮槽的底部还有一个轴向半圆键槽（如图5.4所示），半圆键槽与叶片叶根底部的半圆键有严格的装配要求，半圆键槽的精度直接影响着叶片的装配精度，因此，半圆键槽的深度与长度都有严格的尺寸要求，同时半圆键槽加工时受到T型轮槽结构的影响，刀具运动的空间很小，给加工带来很大的困难。

图5.2　侧装T型轮槽

图5.3 侧装T型槽结构

图5.4　半圆键槽结构示意图

（2）菌型轮槽结构分析

600MW汽轮机高中压转子的高压第2～3级采用了G8.15菌型轮槽结构，这是一种全新的菌型轮槽型线，如图5.5所示。除型线精度要求极高外，外包小脚处结构也比东方汽轮机厂自行设计的菌型轮槽型线结构复杂，刀具运动空间很小，给数控刀具的选型与数控程序的编制带来很大的困难。

同时，轮槽节距与轮槽表面粗糙度都比东方汽轮机厂30万高中压转子要求高，加工十分困难。表5.1是600MW汽轮机转子菌型轮槽与300MW汽轮机转子菌型轮槽主要技术指标方面的对比。

图5.5　菌型轮槽结构

表5.1　600MW 汽轮机转子菌型轮槽与300MW 汽轮机转子菌型轮槽技术指标对比

（3）枞树型轮槽结构分析

600MW汽轮机高中压转子的枞树型轮槽型线结构复杂，型线几乎全部为R结构，直线部分非常短，如图5.6所示。轮槽的锥角很大，上下宽度差也很大，在铣削加工过程中，由于刀具直径相差很大，同一把刀具不同部位的切削速度相差很大，最大差距可达到5倍之多，刀具的工作状况非常恶劣。同时型线精度要求极高，全型线精度要求为±0.013，这对刀具的设计与制造带来相当大的困难。另外，轮槽在叶轮周向上的分度精度要求为±0.025，这给转子分度装置的设计与制造也带来了很大的困难。

（4）法兰连接孔结构分析

法兰连接孔的结构如图5.7所示，由于600MW高中压转子中压端法兰连接孔要求在制造厂内直接加工完成后，转子在电厂接配时不再铰削，因此，法兰连接孔的精度要求很高，连接孔孔径公差为0.015，表面粗糙度要求为Ra1.6，用普通的钻、扩、铰方案很难满足产品设计要求。

图5.6　枞树型轮槽结构

图5.7　法兰连接孔的结构图

（5）转子高压端平衡孔结构分析

600MW汽轮机转子的高压端平衡孔结构如图5.8所示，其高压端平衡孔直径较小，叶轮间开挡也很小，平衡孔到转子汽封外圆的距离小，由于结构的限制，很难采用普通钻床或镗床进行加工。

图5.8　高压平衡孔结构

5.1.2　低压结构要素

600MW汽轮机的低压转子的结构如图5.9、图5.10和图5.11所示，正反1～5级为菌型轮槽，正反6～7级为叉型轮槽，与东汽厂自行设计生产的转子相比较，具有结构新、型线复杂，加工精度很高的特点。

图5.9　φ 1682.7×8800 53T低压转子结构图

图5.10　600MW低压转子的三种菌型叶根

图5.11　600MW低压转子的两种叉型叶根

（1）低压转子的精度要求

以下是600MW低压转子同东汽厂300MW低压转子在结构和主要技术指标方面的对比。

表5.2　日立600MW低压转子与东汽厂300MW低压转子技术指标对比

从表5.2的对比可以看出，600MW低压转子不仅外型结构和叶根型线全部改变，而且它的各项技术要求较300MW低压转子有着明显的提高。对于加工而言，它的某些技术指标已近于苛刻，其加工难度无疑是相当大的。