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摘要：某汽轮机静叶栅采用全新的装配式结构，结构简单、能多次拆卸、密封效果好，但装配间隙小、制造难度高。本文在总结某汽轮机静叶栅装配经验的基础上，结合静叶栅的特点和制造情况，制定了详细的装配流程，优化了静叶栅装配的装配方案。同时，本文对装配过程中的密封环卡涩、叶栅节距测量等技术难题进行了详细的分析，提出了完整、高效的解决方案。
关键词：静叶栅装配解决方案
引言
装配式静叶栅作为发电及动力设备通流的核心静子部件，在反动式汽轮机、燃机压气机中均有所运用，其结构和装配技术一直在发展中。
常见的汽轮机静叶栅结构有2种，第1种装配式静叶栅结构采用四层结构，即持环（或高中压缸）、外围带、导叶和密封环，其装配关系为：外围带、导叶和密封环组成静叶栅，装配在持环（压气机缸）里。在持环与静叶栅间使用定位销定位、螺钉把紧，防止静叶栅周向窜动和保证间隙、段差等技术要求。其结构复杂，装配难度大，制造成本高。
第2种静叶栅结构采用三层结构，主要由持环、叶栅胀紧条，导叶片组成。在持环与静叶栅间由叶栅胀紧条打击胀紧，结构简单，易于装配。但是由于无密封环结构，密封齿是在导叶冠部车削成型，密封效果较差。
结构简单、能多次拆卸、密封效果好的装配式静叶栅，是静叶栅的结构改进的方向。
1.某汽轮机静叶栅结构特点及装配难点
1.1静叶栅结构特点
本文研究的某汽轮机静叶栅结构采用三层结构，主要由持环、导叶片及密封环组成，对比引言介绍的第1种结构，导叶直接装配在持环里，密封环装配在导叶内冠上形成各级静叶栅，结构得到了优化。对比第2种结构，其取消了叶栅胀紧条，改为由内孔处密封环整体固定整级静叶栅。静叶栅结构简单，密封性好，方便多次拆装。
1.2 静叶栅装配难点
该静叶栅取消了外围带结构，且在周向和径向方向都没有定位和把紧的结构，即装配完后，静叶栅可以周向滑动和径向晃动。为了保证装配后不晃动，必须缩小导叶、持环和密封环的加工精度公差，提高配合尺寸公差。
该静叶栅装配难点有如下3点：
(1)导叶无法装入持环安装槽。
为了保证零间隙装配要求，导叶按照加工精度公差上差加工，安装槽精度按照加工精度公差下差加工，装配过程极易发生卡涉。安装槽尺寸太小，槽内清根困难，清洁度也难以保证。
(2)密封环装入导叶内冠困难。
由于导叶制造精度的影响，内冠高低不平存在错位，加之密封环是半圆薄壁件，加工后变形严重，所以密封环装入困难。
(3)中分面导叶内、外冠间隙，密封环间隙难以达到技术要求。
中分面导叶内冠间隙要求0.6 0.05mm,外冠间隙0.5 0.05mm，密封环间隙0.5 0.05mm，由于静叶栅周向不定位，每一次装配过程中，此三处间隙都会发生改变。
2.静叶栅装配流程优化方案
在总结其它静叶栅装配经验的基础上，研究该静叶栅制造特点，形成如下装配流程：
（1）将单支导叶分别在持环、密封环进行试装，确保不会卡涩；
（2）将每级导叶按顺序装在持环里，在导叶片用油漆笔编号，在导叶内冠处用电刻笔编号，检查导叶内、外冠间隙，并适当修配外冠间隙；
（3）装上压紧螺钉，压紧螺钉低于持环中分面0.05mm，确定导叶修配量，总长要适当留量便于保证中分面间隙。
（4）导叶返修后，重新装配，保证中分面间隙导叶内、外冠间隙压紧螺钉与导叶缺口间隙，压紧螺钉低于中分面间隙。
（5）对密封环中分面处倒角，打上配对号；中分面导叶倒角。装配密封环并调整中分面间隙，密封环中分面各低于持环中分面。
（6）在密封环进汽侧端面装上工艺顶紧螺钉，并将各级静叶栅内冠间隙用塞尺塞匀涨紧，导叶进汽侧与持环（缸）本体用塞尺塞紧，避免镗床钻孔时导叶片位移造成静叶栅整体错位。
（7）上镗床加工内圆处销螺孔。
（8）钳工对螺孔攻丝，清理铁屑，并用力矩扳手拧紧螺钉。
（9）测量静叶栅段差并对不合格的段差进行修磨。
（10）取下密封环后将导叶片油漆笔编号清理干净。
（11）上立车车密封环齿形。
（12）完工清理，在持环或缸的背部打印各测量孔图号。
此流程不仅保证了静叶栅的各项技术指标，也最大程度的优化装配流程。
3.静叶栅装配过程重要问题解决方案
3.1 密封环装配
由于导叶内冠错位和密封环变形，密封环装配困难，常发生卡涩和拉伤装配面的情况。为解决该问题，首先应精配导叶外冠，减小内冠错位量，并对内冠错位量进行修磨。其次，将密封环的端面装配槽进行倒角，倒角1mm。最后对密封环的装配槽进行彻底清根，避免机加工积屑瘤存在。装配过程中，对密封环和导叶涂抹润滑油，在静叶栅中分面处施力，保证密封环顺利装配。
3.2节距测量
静叶栅需进行节距测量。由于静叶栅尺寸所限，使用常规隔板节距卡尺测量，卡尺与持环本体发生干涉，而且由于静叶栅导叶汽道安装角较大，导致测量精度很低。基于上述原因，进行了节距卡尺改进。改进后，测量的误差0.02mm,很好的满足节距的公差 的要求。
对于精度要求较高的节距测量，可采用三坐标进行检测。三坐标的测量精度为0.001mm。
3.3 导叶间隙超差及处理方案
静叶栅导叶外冠间间隙只有0-0.02mm,由于导叶制造精度和装配累积误差，加之静叶栅周向方向不能定位，所以间隙很难合格。
在导叶预拂配时，要严格检查导叶外冠间隙，对不合格的位置进行记录。整圈导叶装好后，测量导叶总长余量，以确认单支导叶的修磨去量（为了保证节距合格，单支导叶的去量不能超过0.10mm）。单支导叶的修磨去量确认，也可以参考节距值进行确认。修磨去量应尽量保证节距值合格。
去量确认后，修磨的手段为磨车修磨和钳工修磨两种。磨床修磨速度快，表面粗糙度好，钳工手工修磨能有效保证叶片辐射角，控制去除量。
3.4 段差测量及修复
静叶栅导叶外冠内汽道面与持环汽道面的错位量即为段差。段差是影响气轮机通流效率的重要技术指标，该汽机轮机静叶栅段差要求为不大于0.05mm.
段差测量应该模拟静叶栅最终的工作状态，但是为了保证制造的顺畅性，在密封环内孔把上销螺钉之后进行测量（车密封齿之前）。测量的手段为，在持环汽道面和导叶外冠汽道面较低的一面垫上塞尺，手摸平整，塞尺的厚度即为段差值。持环汽道面低于导叶外冠汽道面为正段差，持环汽道面高于导叶外冠汽道面为负段差。
对于超出技术要求的段差需要进行修复。修复的手段：对于负段差，超出技术要求0.1mm，需要更换导叶；对于正段差，钳工修磨导叶冠部（进行倒角处理），修复后段差手摸平滑。
3.5静叶栅整体错位预防
装配密封环后，静叶栅在周向和径向方向能轻微窜动，导叶内冠在密封环里周向方向也能轻微窜动。镗床钻削密封环与导叶内冠处的销螺孔时，导叶发生位移，导致装上销螺钉后，密封环被导叶反拉错位，错位量0.3-0.4mm.
为了预防错位，在镗床钻削密封环销螺孔时，将静叶栅与持环进、出侧间隙用塞尺塞紧，导叶内冠处用0.05mm塞尺均匀塞紧，这种措施能有效控制静叶栅和导叶内冠不窜动，保证静叶栅不错位。
4.总结
本文依托某汽轮机装配式静叶栅的制造，结合其结构的特殊性，在分析其装配难点的基础上，制定了详细的装配流程。在导叶节距测量、段差测量及修复等技术难题上，进行了较为详细的阐述，提出了完整、高效的装配解决方案。
参考文献：
[1]任敬心.磨削原理[M].北京：电子工业出版社，2011
[2]郑文虎.机械加工实用经验[M].北京：国防工业出版社，2004
[3]刘英，袁绩乾.机械制造技术基础[M].北京：机械工业出版社，2008