何 偉 鄒銀行 王立堂

（東方電氣集團(tuán) 東方電機(jī)有限公司，德陽(yáng) 618000）

1 “華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子加工

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子的主要作用是傳遞汽輪機(jī)供給的負(fù)載轉(zhuǎn)矩，同時(shí)固定轉(zhuǎn)子繞組產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場(chǎng)。轉(zhuǎn)子總體上包括轉(zhuǎn)軸、繞組、槽絕緣、槽楔、護(hù)環(huán)、中心環(huán)、阻尼繞組、風(fēng)扇、聯(lián)軸器等。高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子在運(yùn)行時(shí)由于離心力而受到很大機(jī)械應(yīng)力。轉(zhuǎn)子加工必須精確，不然容易造成機(jī)械不平衡而引起機(jī)組過(guò)大的振動(dòng)[1]。

“華龍一號(hào)”發(fā)電機(jī)單機(jī)容量1200MW，為四極隱極式半轉(zhuǎn)速電機(jī)，額定轉(zhuǎn)速1500r/min。轉(zhuǎn)軸材料為合金鋼材料，轉(zhuǎn)軸鍛件重量234t，車(chē)序加工完后重226t，銑序加工完成后重181t，如圖1所示。

圖1 “華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)軸

1.1 核電轉(zhuǎn)軸車(chē)序加工

根據(jù)“華龍一號(hào)”核電轉(zhuǎn)軸長(zhǎng)度和重量選擇在350t重型臥車(chē)上進(jìn)行轉(zhuǎn)軸車(chē)序加工。轉(zhuǎn)軸與臥車(chē)采用“一卡+雙托”非剛性聯(lián)接裝卡工藝，這種裝卡工藝可以最大限度減少機(jī)床精度誤差對(duì)工件加工尺寸的影響。加工時(shí)，首先需要進(jìn)行“修架口”工藝，“修架口”工藝是采用特殊刀具進(jìn)行反復(fù)微量切削不斷消除支撐部位圓度誤差的一種加工工藝，是轉(zhuǎn)軸加工中一道非常關(guān)鍵的工藝。

“華龍一號(hào)”核電轉(zhuǎn)軸在臥車(chē)加工時(shí)需要完成三次裝卡才能完成所有部位車(chē)削加工，車(chē)削加工后需要使用特殊的“專(zhuān)用拋光工具”對(duì)軸頸表面進(jìn)行拋光，拋光后的軸頸表面粗糙度最高可以達(dá)到Ra0.8。此外加工時(shí)還應(yīng)注意溫度變化對(duì)轉(zhuǎn)軸尺寸的影響，特別是對(duì)于轉(zhuǎn)軸軸頸、護(hù)環(huán)止口、集電環(huán)安裝段等尺寸公差非常嚴(yán)格的部位，應(yīng)安排在20℃左右的溫度下進(jìn)行加工和測(cè)量。

1.2 “華龍一號(hào)”核電轉(zhuǎn)軸銑序加工

轉(zhuǎn)軸銑序安排在大電機(jī)廠房INNSE轉(zhuǎn)子銑床進(jìn)行。INNSE轉(zhuǎn)子銑是從意大利進(jìn)口的專(zhuān)用機(jī)床，最長(zhǎng)加工長(zhǎng)度20000mm，最大承重300t，最大加工直徑Φ2500mm。轉(zhuǎn)軸銑序加工部位主要有：嵌線槽、鴿尾槽、通風(fēng)槽、平衡螺釘孔等。

轉(zhuǎn)軸在轉(zhuǎn)子銑床采用兩個(gè)主支撐和三個(gè)輔支撐的“2+3”裝卡方式，轉(zhuǎn)軸兩端分別與機(jī)床分度軸聯(lián)接，采用全閉環(huán)分度系統(tǒng)進(jìn)行分度，分度精度可以達(dá)μ級(jí)。機(jī)床分度精度越高，轉(zhuǎn)軸加工完后的質(zhì)量分布越均勻，可以減少后面轉(zhuǎn)子平衡工作難度。

轉(zhuǎn)軸加工嵌線槽之前，首先數(shù)控程序分度在轉(zhuǎn)軸端面加工長(zhǎng)度約5mm的工藝驗(yàn)證缺口，使用游標(biāo)卡尺檢驗(yàn)分度和數(shù)控程序是否準(zhǔn)確，然后才能進(jìn)行嵌線槽加工，嵌線槽深度尺寸采用分層加工的方式分3次加工至設(shè)計(jì)深度。鴿尾槽位于嵌線槽內(nèi)采用成型刀具分粗、精兩次加工完成，加工后使用特殊的檢驗(yàn)規(guī)進(jìn)行檢驗(yàn)。通風(fēng)槽位于嵌線槽最底部，主要作用是轉(zhuǎn)子通風(fēng)冷卻，采用數(shù)控插補(bǔ)進(jìn)行加工。平衡螺孔采用螺紋銑削的加工方式完成，需要注意的是，螺孔底部需要加工成球面狀，以避免應(yīng)力集中。

1.3 “華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)加工（繞組裝配后）

“華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)采用靜態(tài)勵(lì)磁方式，因此在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子勵(lì)端布置有兩個(gè)集電環(huán)，集電環(huán)與轉(zhuǎn)軸之間采用過(guò)盈配合，集電環(huán)需要先進(jìn)行加熱，然后與轉(zhuǎn)軸和絕緣筒進(jìn)行裝配。為減少集電環(huán)與碳刷之間的摩擦阻力，轉(zhuǎn)子裝配后需要重新上臥車(chē)對(duì)集電環(huán)進(jìn)行加工，以便提高集電環(huán)表面粗糙度和消除裝配產(chǎn)生的徑向偏差。集電環(huán)采用“車(chē)削+研磨”的加工工藝，加工后表面粗糙度可達(dá)Ra0.8。為防止加工鐵屑和異物掉入發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子引起短路，加工前要對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子進(jìn)行嚴(yán)密的防異物處理措施。

2 “華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)定子機(jī)座加工

核能發(fā)電機(jī)定子機(jī)座用于固定、支撐、保護(hù)定子鐵芯、定子繞組，同時(shí)它還構(gòu)成發(fā)電機(jī)通風(fēng)循環(huán)回路，承擔(dān)轉(zhuǎn)子質(zhì)量，而且作為氫冷發(fā)電機(jī)，要求機(jī)座必須具有承受氣體壓力和防爆功能[1]。“華龍一號(hào)”核電定子機(jī)座長(zhǎng)度超過(guò)12000mm、高度和寬度都超過(guò)5000mm，重量達(dá)到134t，該機(jī)座尺寸超過(guò)了臺(tái)山核電（單機(jī)容量1750MW）定子機(jī)座，是目前公司設(shè)計(jì)制造尺寸最大、重量最重的定子機(jī)座，許多加工尺寸都達(dá)到了機(jī)床和廠房的極限。

2.1 劃?rùn)z工序

核電機(jī)座需要在加工之前先進(jìn)行劃?rùn)z工序，機(jī)座劃?rùn)z工序安排在劃線平臺(tái)上進(jìn)行，平臺(tái)的長(zhǎng)寬尺寸為12000mm×9000mm?！叭A龍一號(hào)”核電定子機(jī)座長(zhǎng)度已經(jīng)超出了劃線平臺(tái)長(zhǎng)度，因此劃線時(shí)機(jī)座只能沿對(duì)角線放置。機(jī)座劃線最關(guān)鍵步驟是確定加工基準(zhǔn)，確定加工基準(zhǔn)時(shí)必須綜合考慮機(jī)座所有尺寸。劃線人員先檢測(cè)出機(jī)座所有內(nèi)環(huán)板中心尺寸，然后在工藝人員的指導(dǎo)下確定機(jī)座加工中心線，并以此為基準(zhǔn)劃出全部加工線和找正線。

2.2 鏜序加工

“華龍一號(hào)”核電機(jī)座鏜序加工安排在Φ260鏜床進(jìn)行，該機(jī)床加工行程為：X軸23500mm、Y軸6000mm。機(jī)座在鏜床加工的主要部位包括：端蓋把合面、冷卻器把合面、出線罩把合面、底腳板等。

機(jī)座加工時(shí)，先豎放使端面正對(duì)鏜床主軸，加工機(jī)座汽、勵(lì)兩端與端蓋把合平面；然后將機(jī)座橫放，加工兩側(cè)的底腳板；最后將機(jī)座側(cè)翻90°，加工冷卻器和出線罩把合平面。為了保證汽勵(lì)兩端環(huán)板加工后的同心度公差，必須在機(jī)座兩端設(shè)計(jì)增加專(zhuān)用的工藝基準(zhǔn)，加工后使用激光跟蹤儀對(duì)機(jī)座同心度進(jìn)行檢測(cè)。

2.3 機(jī)座定位筋加工

機(jī)座定位筋主要起到定位和固定鐵芯沖片的作用，“華龍一號(hào)”核電定子機(jī)座內(nèi)腔均勻布置了24根定位筋，定位筋的定位面設(shè)計(jì)為鴿尾形，每根定位筋的長(zhǎng)度8m。機(jī)座定位筋加工安排在水壓試驗(yàn)后進(jìn)行。加工定位筋的是一臺(tái)專(zhuān)用設(shè)備，加工高度最大可以達(dá)到13m，機(jī)床床身可以實(shí)現(xiàn)360°旋轉(zhuǎn)和數(shù)控分度。加工時(shí)需要將機(jī)座套入機(jī)床，反復(fù)調(diào)整機(jī)座至與機(jī)床同心，在定位筋上加工“鴿尾槽”時(shí)需要先將定位筋加工成矩形，然后再使用特制刀具加工鴿尾形，每一條定位筋加工完成后都要使用專(zhuān)用的檢驗(yàn)規(guī)對(duì)鴿尾形狀和分度精度進(jìn)行檢驗(yàn)。

3 結(jié)語(yǔ)

核能汽輪發(fā)電機(jī)是大型核電站的核心設(shè)備，是將核能轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵設(shè)備。在多年核能汽輪發(fā)電機(jī)研究設(shè)計(jì)和制造能力的經(jīng)驗(yàn)積累下，東方電機(jī)潛心鉆研我國(guó)三代核電設(shè)備技術(shù)，成功攻克了多項(xiàng)技術(shù)制造難題。重金工分廠承擔(dān)了國(guó)內(nèi)首臺(tái)“華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子機(jī)座兩大關(guān)鍵部件加工任務(wù)。分廠工藝技術(shù)人員在加工前對(duì)轉(zhuǎn)子和定子機(jī)座加工進(jìn)行充分的工藝論證、加工方案準(zhǔn)備、設(shè)備準(zhǔn)備、刀具準(zhǔn)備和工裝工具準(zhǔn)備等工作，組織了多次對(duì)操作人員的專(zhuān)項(xiàng)技術(shù)交底，并且工藝人員參與了全部加工過(guò)程的質(zhì)量管理和質(zhì)量控制工作?！叭A龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)制造過(guò)程嚴(yán)格遵守“四個(gè)凡事”核電文化，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子和定子機(jī)座加工質(zhì)量完全達(dá)到和超過(guò)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，為國(guó)內(nèi)首臺(tái)“華龍一號(hào)”核能發(fā)電機(jī)自主研制成功奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。