水利水电技术（中英文）第52卷2021年第S 1期
贾羽，肖俊，王长营，等．浅谈丰满水电站座环打磨加工［ J ］.水利水电技术（中英文），2021，52（S1）：47-51.JIA Yu ，XIAO Jun ，WANG Changying ，et al．On grinding of stay ring of Fengman Hydropower Station ［J ］.Water Ｒesources and Hydropower Engineering ，2021，52（S1）：47-51.
浅谈丰满水电站座环打磨加工
贾
羽1
，肖
俊1，王长营2
，左
建
2
（1.中国水利水电第六工程局有限公司，辽宁沈阳110179； 2.松花江水力发电有限公司丰满大坝重建工程建设局，吉林吉林130012）
发泡聚苯乙烯
收稿日期：2021-02-03作者简介：贾羽（1990—），男，工程师，学士，主要从事水电站机电设备安装研究。E-
mail ：550571578@qq 摘
要：水电站传统的座环打磨技术与现在智能水电站所要求的工艺不相适应，针对这一问题，丰满水电站座环打磨工艺技术通过与传统的座环打磨方式以及现有的打磨设备进行对比，从人工智能、提高效率的角度对座环打磨工具进行重新设计及改造，将现有的手推式旋转砂轮打磨改造成可变速自动旋转铣刀打磨。对改造后的打磨工具进行安装调试，通过反复控制打磨梁及动力铣刀头的水平度，实时监测打磨后法兰水平及粗糙度等加工要点，提高了丰满水电站座环打磨加工精度。与传统打磨方式相比，该工艺具有明显优势，为打造“国优工程”奠定了坚实的基础，可对其他水电站的座环打磨提供参考。 关键词：座环；座环上法兰；座环下法兰；动力铣刀头；打磨工具；丰满水电站
doi ：10.13928/jki.wrahe.2021.S1.009中图分类号：TV213.4
文献标志码：A
自行车防盗架文章编号：1000-0860（2021）S1-0047-05
On grinding of stay ring of Fengman Hydropower Station
JIA Yu 1，XIAO Jun 1，WANG Changying 2，ZUO Jian 2
（1.Sinohydro Bureau 6Co．，Ltd ，Shenyang
110179，Liaoning ，China ； 2.Fengman Dam Ｒeconstruction
Project Construction Burean ，Songhuajiang Hydraopower Co．，Ltd．，Jilin
130012，Jilin ，China ）
Abstract ：The traditional seat ring grinding technology of hydropower station is not suitable for the current intelligent hydropower station．To solve this problem ，the seat ring grinding technology of Fengman Hydropower Station is compared with the traditional seat ring grinding method and existing
grinding equipment ，and the seat ring grinding tool is redesigned and reformed from the angle of artificial intelligence and efficiency improvement ，and the existing hand-push rotary grinding wheel grinding is trans-formed into variable speed automatic rotary milling cutter grinding．The modified grinding tool was installed and debugged ，and the grinding precision of seat ring of Fengman Hydropower Station was improved by repeatedly controlling the levelness of grinding beam and power milling head ，and monitoring the processing points such as flange levelness and roughness after grinding in real time．Compared with the original grinding method ，it has obvious advantages．It lays a solid foundation for building a national excellent project and has certain reference value for polishing the seat ring of other power stations．
Keywords ：stay ring ；flange on stay ring ；lower flange of stay ring ；power milling head ；grinding tools ；Fengman Hydropower Station
0引言
丰满水电站全面治理（重建）工程水轮机座环分
为四瓣，螺栓把合；座环外径 9830mm ，内径 7020mm ，高3644mm ，重171000kg 。座环打磨包括座环上法兰面打磨、座环下法兰面打磨等。根据
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厂家图纸的信息，座环上、下法兰面存在着1.5mm 的现场加工余量，利用座环打磨工具对上、下法兰面1.5mm的加工余量进行现场机加工。
座环打磨主要是保证底环和顶盖的安装水平、顶盖与座环的止水密封、导叶上下端面间隙，保证导水机构的操作机构动作灵活。
1座环打磨工具的设计及改造
丰满水电站水轮机座环法兰面经过座环组装焊接、蜗壳挂装焊接、蜗壳座环二期混凝土浇筑等施工工序，导致座环法兰面变形，必须对座环各法兰面进行现场打磨加工。以往的座环打磨加工有手工打磨、手推式半自动打磨等，这些方式打磨时间长且现场打磨后法兰面波浪度大，法兰面加工精度低，工作效率低，打磨耗时费力，人员设备投入较大。
针对上述问题，根据马马崖水电站的手推式座环打磨工具设计并改造出一种座环平面可变速旋转打磨工具，实现了座环平面可变速旋转打磨，达到了机械自动化、简捷化。设计以及改造的技术内容如下：座环平面可变速旋转打磨工具以打磨简便、节约人工、提高效率、保证加工精度为理念，大胆地利用车床式动力头铣刀加工为原理，根据丰满水电站座环、基础环、锥管的实际尺寸设计座环打磨梁
并利用斜支撑增加刚度。通过车床式动力铣刀头的安装在打磨梁的一头加工出安装位置，并将车床式动力铣刀头安装在打磨梁上；根据座环上、下法兰面的宽度选取合适的车刀盘。在推动中心轴承上设计一个自动变速装置，调节打磨梁的转速快慢；在中心柱设计8个支撑梁，保正整个打磨机床的稳定以及打磨梁的水平跳动，从而确保座环法兰面的加工精度。
其中车床式动力铣刀头如图1所示，根据现有型号以及座环法兰面宽度进行选取或定制车刀盘（丰满水电站座环上法兰宽度165mm，选取 200mm车刀盘，座环下法兰面宽度325mm，选取 350mm车刀盘）。动力铣刀头的铣刀片为常用硬合金材料，刀片为四边形刀片，4个角可以轮换使用，1片刀片可以使用4次，刀片更换简便。
其自动变速旋转轴承如图2所示由变速齿轮、三相异步电动机以及轴承组成。座环变形加工采用车床式机械自动化，减少施工人员及设备投入，缩短机电安装的直线工期，降低了工作量和工作强度，提高了工作效率。
根据文献［3］，中心柱上设计8个支撑梁，其为 100无缝钢管、M42双头螺杆、M42螺母、δ40
mm
图1动力
铣刀头
图2自动变速旋转轴承
钢板以及工字钢组合焊接成，利用螺母、螺杆的旋扣来加固中心柱的稳定（见图3）。根据座环、基础环尺寸，将原打磨工具的基础主副梁、中心立柱、主平衡梁进行相应尺寸改造，达到满足座环打磨工具的安装要求。整体改造完成后的情况如图3、图4、图5所示。后轮驱动
2座环打磨工具的安装调试
根据已改造完成的座环打磨工具以及座环磨削设备图纸要求，将座环打磨工具支腿、主梁、副梁、底座依次安装固定，在主副梁上铺设踏板，踏板进行满铺。主要的安装固定方式为焊接和螺栓把合。打磨平台安装完成后，依次安装立柱、自动变速旋转轴承、主平衡梁、接长梁、动力铣刀头。
根据座环法兰半径调整平衡梁的打磨半径和配重，利用底座调整螺栓调整平衡梁水平（水平保证在0.20mm以内）；利用磨削主机头两侧的调整螺栓调整动力头的水平（利用合象水平仪进行测量），水平保证在0.10mm以内；安装调整车刀盘的刀具开始进行座环打磨工具试运行，检查首次打磨效果以及打磨过程中的跳动等，通过调整支撑梁螺栓或降低自动变速旋转轴承的旋转速度降低跳动值。通过对打磨工具多次调试，将打磨工具调整至最佳状态后进行座环法兰面的正式打磨加工。
3座环打磨加工
座环打磨主要是根据座环图纸上的加工余量以及
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图3
座环上法兰加工
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图4
座环下法兰加工
座环通过蜗壳的安装、
蜗壳二期混凝土浇筑等产生的变形量进行座环上、下法兰面的加工，主要目的是保证座环上、下法兰面的水平度满足设计规范要求，保证底环与顶盖的安装水平、导叶的端面间隙，使得各项技术指标一次性达到设计要求。3.1
座环上、下法兰打磨加工工艺
3.1.1座环打磨前上、下法兰数据测量及计算
把座环上、下法兰面根据导叶位置分成24点，
利用电子水准仪测量座环上、下法兰水平并记录。分析上、下法兰面测量数据并记录，把座环上、下法兰面的最高点和最低点标出并测量最高最低点的附近位
置进行比较得出实际的最高、最低点，计算出各法兰面的水平差值。根据上、下法兰面测量的数据，
把座环上、下法兰面相对应点的高差计算并记录（高差值h ）；把计算出的高差实际数据与座环装配图中含导叶端面间隙的上、下法兰面理论高差数据比较记录。
根据测量数据计算上法兰面
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图5座环打磨平台及主副梁俯视
最高最低点的差值D，复测座环上法兰面至导叶中心
线的距离D1（D1应在设计值1209ʃ1范围内）。当D1－
D＞1207.5ʃ1，则按照图纸要求进行打磨，打磨量为
1.50mm；当D1－D=1207.5ʃ1，则以最低点为基准进
行打磨，上法兰面的打磨量为D；当D1－D＜1207.5ʃ1
时，则在上法兰面其他点与最高点的数据差值（D2）中
取（D1－D2=1207.5ʃ1）的点为基准点进行打磨，打磨
量为D2，最低点采取补焊方式来满足座环上法兰面的
水平和高程。
3.1.2座环打磨过程中的控制及要点
每次打磨都从最高点开始，当用百分表监测座环
水平跳动不超过0.50mm后，利用水准仪对座环上
法兰面进行测量记录检查磨削效果。利用合象水平仪
监测打磨机头的水平，保证动力头水平在0.10mm
以内，控制座环法兰面的打磨精度。将座环上法兰水
平打磨加工至0.30mm以内。
座环下法兰打磨加工方式与座环上法兰打磨加工方式一致。座环下法兰打磨完成后利用水准仪复测座环上、下法兰面的水平并记录，并用内径千分尺校核水准仪测量的上、下法兰间距数据，核实座环上、下法兰面的水平和上、下法兰面的间距应满足导叶端面间隙。3.2座环正式打磨
加工
座环打磨工具安装完成后根据座环打磨工艺进行1号机座环打磨加工。通过数据测量并计算取号机座环上法兰面需打磨加工2.00mm，座环下法兰面需打磨加共
3.25mm。座环打磨加工量较大，利用车刀盘加工，透明的距离
每次下刀达到0.10 0.40mm，自动旋转速度最慢时
一圈需8h，自动旋转速度最快时一圈需2h。由于
利用可自动变速旋转轴承，在设备安装完成后，打磨
加工人员只需2 3人就可进行座环打磨，打磨过程
中进行数据监测，时刻调整打磨量，上法兰打磨完成
并验收共用时10d，下法兰打磨完成并验收共用时
20d。原定座环变形加工计划工期为45d，现只需
30d将座环变形打磨加工完成，缩短施工工期，节
约成本。1号机座环打磨加工完成后，座环上、下法
兰面水平在0.15mm以内，法兰面光洁度均在
3.2μm以内，远超国标以及优良标准，满足图纸要
求（数据对比如表1所列）。1#机导水机构预装时测量
导叶端面总间隙为1.05 1.50mm，在设计总间隙
1.00 1.70mm以内，符合要求。
表1座环上、下法兰打磨后水平数据［1－2］
项次检查项目
评定等级/mm
合格优良
1#机座环打磨后法兰水平/mm
1座环上、下法兰周向水平0.350.30上法兰周向、径向水平0.13 2座环上、下法兰径向水平0.250.20下法兰周向、径向水平0.15
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4结语
丰满水电站1 6号机座环打磨加工实践证明，座环打磨工具的设计改造非常成功，座环打磨工具的工作效率、加工精度得到了较大的提升。座环打磨加工后上、下法兰水平均在0.15mm以内，光洁度均在3.2μm以内，导水机构安装后导叶端面间隙满足设计要求，导水机构的操作机构动作灵活无卡阻，为建设“国优工程”奠定了坚实的基础。
参考文献：
［1］国家能源局．水电水利基本建设工程单元工程质量等级评定标
法兰加工设备准：第3部分［S］．北京：中国电力出版社，2012．
［2］中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局．水轮发电机组安装技术规范：GB/T8564—2003［S］．北京：中国标准出版社，2003．
［3］实用五金手册［M］．北京：机械工业出版社，2015．
［4］翟志顺，朱丽华．金沙江向家坝座环加工工艺研究［J］．锅炉制造，2010（5）：54-56．
［5］钟程斌．仙居抽水蓄能电站座环打磨工艺研究［J］．科技创新与应用，2016（26）：41-42．
［6］黄义楷．阿海水电站水轮机基础环/座环现场加工工艺控制［J］．水力发电，2012，38（11）：75-77．
（责任编辑陈海燕）
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