新型调相机加工工艺改进及技术创新

　　摘要：装备制造是关系国家命脉的大事，是我国制造业的重中之重，习近平同志在黑龙江省考察工作结束时的讲话也明确指出，装备制造要抢抓机遇，贯彻新发展理念，深化改革开放，激发创新活力，闯出一条新形势下振兴发展的新路[1]。汽轮发电机技术经过国外引进、消化吸收、自主研发等发展阶段，已逐渐线形成成熟的生产加工方法及产品制造工艺，但在实际的生产制造过程中仍存在未攻破的制造工艺难题和亟待优化的生产制造工艺方法，我们只有不断摸索创新，才能满足现代制造更严格、更高标准的要求。本文针对300MVar新型调相机项目在实际生产制造过程中出现的问题及加工工艺方法改进进行研究分析，并将成果推广运用到其他传统机组的生产制造中，力求对装备制造业的持续健康发展起到促进作用。

　　关键词：机械加工;电机制造;技术创新;工艺方法

　　1.课题概况

　　300MVar新型调相机可瞬时为电网提供其自身容量数倍的动态无功，响应速度为毫秒级，填补了动态无功补偿用新型调相机领域的世界空白，对保证特高压电网安全稳定运行起到了“定海神针”的作用，被称为“国之重器”。该新型调相机的输出无功范围-260~300Mvar、转速3000r/min、Td’为0.736S、Xd”为0.921、短路比0.89、进相深度260Mvar、稳态负序能力10%、暂态负序能力10S，相关性能指标均达到世界先进水平[2]。它具有制造周期长、精度要求高、制造难度大、运行环境复杂等特点，主要结构构成包括定子、转子及相关辅机设备。

　　2.调相机生产制造过程的问题及工艺方法改进研究

　　2.1转子导电杆绝缘套筒热套问题及工艺改进

　　对于调相机项目的生产制造，转子是整个机组的核心部件之一，关系整个机组的安全稳定运行。但在实际的生产制造过程中，会因其绝缘套筒材质不一致、加工工艺不同、环境等因素影响，致使绝缘套筒出现热套时膨胀量不符合设计技术要求，从而导致该系列产品绝缘套筒经常出现破损、电气试验破压等问题的发生，对产品的稳定型、可靠性和生产周期造成极大冲击。

　　该项目在生产制造前充分汲取以往转子制造过程存在的问题，提前规范采购技术要求、优化加工方式、完善热套工艺流程要求并实施，效果显著，连续出产的产品均达到精品技术要求。1.结合项目特点，改变传统整体外包的采购方式，实地考察绝缘套筒供应厂家生产规模及产能，规范、严格采购技术标准，择优录用，有效的确保了供应套筒的一致性，保证了绝缘套筒从外观到性能参数的绝对可靠。

　　2.改变以往加工工艺方法和尺寸检测方式，废弃绝缘套筒内径及外径的配车要求，采用套筒内径一次成型的加工工艺，有效的避免了尺寸变化不均致使局部受力破坏或电气试验破压问题的发生。3.完善加热热套工艺要求，结合绝缘材质性能反复试验，选择合理的热套温度和热套时间，确保绝缘套筒膨胀系数的一致性，将温度有160℃调整为190℃，保温时间30min，控制膨胀量≥0.1mm，并在1min内完成整个热套作业过程。

　　2.2新型调相机定子机座加工工艺方法改进

　　定子机座是调相机的重要核心部件之一，具有尺寸大、加工精度要求高、生产周期长的特点，而且属于新、难、重、变、大项目，如采取传统的机械加工工艺流程，显然不能满足性能指标要求和项目节点需求，我们须结合项目参数要求和设备性能，准确无误的编制新的工艺加工流程。而且，在新的加工工艺流程实施过程中，完善出现的密封槽接刀问题并固化解决方法，形成一套可行可靠的、新的加工工艺流程。

　　2.2.1定子机座加工工艺流程创新及应用

　　2.2.1.1加工基准确立及定子机座找正工序

　　机座加工前，由划线工配合激光找正仪对机座水平线、垂直中心线及各位置加工线进行标记，确保各部位水平、垂直和摆度符合技术图纸要求，数控打点局部加工底脚找正带，完成定子机座加工基准的确立。

　　2.2.1.2出线端加工工艺

　　加工出线端端面，改变以往加工工装器具，采用φ400铣刀盘，严格控制加工余量10mm至15mm间焊接变形问题，从内向外沿圆周走刀，确保靠近中心圆周区域减少接刀存在。密封部位采用φ200铣刀盘，将断面划分成5个区域分段加工，区域间首创+0.03至-0.03mm的“进退刀加工”方式，完美的将整个端面接刀台范围控制在0.01mm至0.03mm之间，端面平面度控制在0.2mm以内。粗、精铣出线端内圆φ3240尺寸，铣刀选择要求也相对严苛，粗铣需使用φ63玉米铣刀，精铣时采用φ50合金铣刀加工，以确保精铣粗糙度优于技术文件要求。在调相机定子机座的整个生产制造过程中，我们颠覆了传统的“螺旋铣加工”方式，创新性的采用“首尾进刀铣加工”方式，有效的提高了进刀的可控性和加工的准确性。

　　2.2.1.3定子机座顶罩加工工艺创新

　　在加工顶罩两侧45°斜面和顶部斜面时，舍弃传统的φ80玉米铣刀加工方式，避免其少韧性、大进给和大切深加工缺点造成加工产品不符合技术要求。经过对比试验，采用φ50合金铣刀加工，充分发挥了刀具抗冲击强、韧性好的优点，经实际加工数据对比发现该部位采用φ50合金铣刀比φ80玉米铣加工速度提高25%左右。

　　加工端部顶罩侧面时，简化传统的“六步走”工艺流程，简化为“四刀”加工工艺方式，确保立铣头始终从上至下一个方向加工，避免了操作人员来回调整立铣头方向，极大节省了找正立铣头的时间。

　　2.2.2定子机座加工密封槽接刀问题加工工艺方法改进及应用

　　在调相机定子机座加工过程中，因加工面积极大，无法一刀成型，势必会出现接刀痕的产生，从而影响产品的平面度及外观，尤其在机座密封槽位置变现尤为突出。该密封槽位于机座出线面瓷瓶的把合位置，槽宽尺寸公差为0.15mm，槽深尺寸公差为0.15mm，这两个尺寸直接影响密封垫圈装入后的密封效果，甚至影响密封圈的使用寿命。同时，槽宽尺寸与直径尺寸为关联尺寸，槽宽尺寸的大小将直接影响密封圈装入密封槽后的实际位置，过大或过小都不合适，对机组整体气密性和安全稳定运行均有严重的影响。

　　受限于加工设备条件影响，该密封部位加工难度较大，在机床精度无法保证的情况下，我们果断调整加工工艺方法来确保密封部位符合图纸技术要求。通过改造悬伸镗头，改变传统密封槽的“铣削加工”方式，采用“车削加工”。2.增加副刀架及刀具径向插口，同时增加轴向及径向顶丝夹紧，将导轨面进行研修。3.使用钴高速钢车刀进行刃磨，通过刀具角度变化及车削切削参数的调整，消除由于表面硬化及硬度高等原因造成的刀具损坏及效率低问题。4.车削方式仅使用镗杆作为进给轴，不涉及多轴联动，消除了由于机床精度不足造成的位置误差，改造后的悬伸镗头作为旋转轴，稳定性大幅提高，旋转速度可调范围变大，满足了刀具切削参数的选择多样性。

　　3.研究意义及推广效果

　　通过300Mvar新型调相机项目生产制造过程中诸多新工艺、新方法的尝试及应用，我们对重型装备制造技术又有了进一步积累，尤其在定子机座加工、转子绕组装配、定子装配等关键工序，全面改变传统的生产制造工艺，应用新的工艺研究成果，极大的缩减了加工周期、提升了产品质量、实现了可观的技术创新效益。如在印尼玻雅60万机组、吉木萨尔、永州及上海庙百万机组、孟加拉等项目的生产制造过程中，充分应用“四刀”加工工艺、密封部位车削加工工艺、绝缘尺寸一次成型、“分段加工，首尾进刀控痕”工艺方法等，实现了制造周期缩短20%、经济效益提升37%的良好效果。

　　4.结束语

　　目前，我国正处于危机四伏的爬坎期，也处于机遇与挑战并存的窗口期，尤其对于重型装备制造，如何适应社会的高速发展需要、落实国家“高质量”发展要求，获取“未来智造”的解决方案，创造更多具有完全自主知识产权的新产品，是我们接下来应该思考的问题。我们只有牢记初心和使命，不断激发内生动力，积极开拓、敢于创新，才能助力行业发展“新突破”。

　　电力论文投稿刊物：中国电力设有电力与经济、发电技术、电力系统、输配电、电力自动化、环境保护、电力信息化、新能源等栏目。

　　参考文献

　　[1] 东北振兴时间表出炉新一轮改革有啥亮点?_经济观察_人民论坛网

　　[2]. 符星晨;哈电机造出世界首台全空冷300兆乏调相机[N];中国能源报;2017年

　　[3]. 朱鹏飞;阎乃臣;张冲;王群锋;;300MVar新型空冷调相机在双极闭锁过程中无功出力过程分析[J];电子元器件与信息技术;2018年06期

　　[4]. 阮羚;王庆;凌在汛;杨鹏程;崔一铂;蔡万里;陶骞;;新型大容量调相机性能特点及工程应用[J];中国电力;2017年12期

　　作者：卢军红