Сборка и испытание рабочих колес
Сборка рабочего колеса поворотно-лопастной гидротурбины является заключительным и наиболее ответственным этапом его изготовления, в процессе которого устанавливается правильность выполнения сопрягаемых поверхностей деталей всего узла. Высокая ответственность сборочных работ обусловлена также ограниченной доступностью этого узла для ремонта в условиях ГЭС. Многообразие конструктивных вариантов механизма поворота лопастей рабочего колеса не приводит к принципиальным изменениям технологического процесса сборочных работ, особенности которого определяются, в основном, размерами и массой деталей. Поэтому в настоящем разделе наиболее полно будет рассмотрена сборка бескрестовинного рабочего колеса со стаканами. Технологический процесс сборки делится на промежуточную сборку звеньев и общую сборку узла.
Промежуточная сборка. Назначение — контрольная проверка сопряжений, расцентровка и спаривание деталей, испытание отдельных частей узла. Детали с вертикальной осью (поршень, шток, крышка, днище и обтекатель) расцентровываются в корпусе относительно оси вращения рабочего колеса. Базой для центровки является цилиндр сервомотора. Детали с горизонтальной осью (бронзовые втулки под цапфы лопастей, лопасть, рычаг, цапфа) центрируются относительно оси поворота лопасти. Технологически требуемая соосность обеспечивается тем, что в процессе механической обработки деталей рабочего колеса поверхности, влияющие на взаимное смещение и перекос осей, стремятся обрабатывать с одной установки на станке.
Установка бронзовых втулок. Преимущественным методом в настоящее время является запрессовка путем охлаждения бронзовой втулки в твердой углекислоте, обеспечивающей охлаждение деталей до —80° С. Тепловой расчет показывает, что для втулок с наружным диаметром от 400 до 1500 мм усадка будет от 0,72 до 2,7 мм на диаметр. Если учесть, что натяг в этом сопряжении, определяемый посадкой А/Пл, колеблется соответственно от 0,15 до 0,5 мм, то становится очевидным, что остающийся зазор вполне гарантирует сопрягаемые поверхности от сцепления до посадки втулки на всю глубину.
Необходимо иметь в виду, что действующая в настоящее время методика расчета внутреннего диаметра бронзовой втулки опирающаяся на принцип максимума—минимума, не всегда обеспечивает получение требуемого размера после запрессовки. При этом возникает необходимость в слесарной пригонке (шабровке) их внутренних поверхностей, что отрицательно сказывается на форме поперечного сечения, приводя к увеличенным местным зазорам с сопрягаемыми деталями, а следовательно, к резкому росту протечек масла. Это совершенно недопустимо для бронзовых втулок диафрагмы, уплотняющих стаканы между зонами высокого и низкого давления в рабочем колесе. Поэтому внутренний диаметр этих втулок перед запрессовкой выполняют с припуском 1—2 мм на сторону, а потом растачивают до необходимого размера совместно с корпусом.
Спаривание лопасти, цапфы и рычага. Как уже отмечалось, погрешность расположения пальца рычага относительно профиля лопасти является одной из существенных в размерной цепи, определяющей идентичность углов установки лопастей в рабочем колесе. Поэтому допустимое отклонение не Должно превышать ±5'. Размерный анализ свидетельствует о невозможности обеспечения указанного допуска, если сборку под спаривание блока лопасть—цапфа—рычаг вести путем совмещения осей w и z, размеченных на каждой из этих деталей.
Таким образом, необходима контрольная проверка координат пальца рычага относительно оси расчетного положения лопасти.
Предварительно собранный по базовым рискам блок деталей, скрепленных четырьмя сборочными болтами, устанавливается на разметочной плите вместе с пространственным шаблоном, уложенным на лопасть (рис. 5.26). Вся система выставляется с помощью домкратов так же, как и в случае разметки лопасти, т. е. ось поворота лопасти и ось х должны находиться в горизонтальной плоскости. После этого проверяются координаты х и у центра пальца рычага и при необходимости выдаются рекомендации ла корректировку его положения. Расчеты, проведенные для рабочих колес различных размеров, показывают, что при допускаемых отклонениях координат центра пальца рычага ±0,5 мм погрешности углов установки лопастей будут находиться в пределах следующих значений: в крупных турбинах с диаметром рабочих колес от 6 до 10 м — ±3', в средних турбинах с диаметром рабочих колес от 3 до 6 м — ±6'.
Рис. 5.26. Схема контроля координат центра пальца рычага, собранного с лопастью и цапфой.
Весь узел в сборе устанавливается перед расточной колонкой (цапфой к станку) таким образом, чтобы ось поворота лопасти была параллельна оси шпинделя станка. Контроль установки производится с помощью индикатора по плоскости рычага с точностью 0,02 мм. Ось шпинделя расцентровывается по рискам разметки и производится расточка и разворачивание двух отверстий под шпонки.
Центрирование крышки на цилиндре по штоку. После установки в цилиндре сервомотора поршня, собранного со штоком, и расцентровки его по зазору между поршнем и цилиндром с точностью 0,05 мм на корпус рабочего колеса устанавливается крышка. Центрирование ее производится по зазору между штоком и внутренним отверстием бронзовой втулки с точностью 0,03—0,04 мм. После этого производится совместная обработка отверстий под закладные цилиндрические шпонки.
В тех случаях, когда для обработки указанных отверстий необходимо демонтировать поршень со штоком, производят временную фиксацию крышки к корпусу с помощью четырех диаметрально расположенных конических штифтов диаметром 30 мм. Отверстия под эти штифты могут быть разделаны вручную с использованием пневматических машинок. Детали узла маркируются и разбираются, затем крышка вновь собирается с корпусом (без поршня и штока) на конических штифтах уже для расточки отверстий под закладные шпонки.
Сборка остальных сопрягаемых деталей. Предварительной сборке и взаимной фиксации коническими штифтами, цилиндрическими шпонками или припассованными болтами подлежат также;
1) крышка рабочего колеса с валом; обработка отверстий под припассованные болты производится на расточной колонке. При этом вал устанавливается на роликовых призмах таким образом, что его ось параллельна оси расточного шпинделя. Расточка отверстий ведется со стороны крышки;
2) корпус с днищем и обтекателем; технологический процесс аналогичен процессу сборки вала с корпусом;
3) корпус бронзовой втулки штока с крышкой или валом;
4) стакан с промежуточной втулкой и пальцем для совместной обработки под фиксирующую шпонку;
5) шток со штангами маслоприемника;
6) стаканы с поршнем; при этом контролируется полнота контакта верхней торцевой поверхности стакана с базовой (нижней) поверхностью поршня. При необходимости производится шабровка площадок под стаканы (каждый стакан на своем месте) до уровня прилегания, при котором на 1 см2 поверхности приходится одна точка контакта.
Испытание деталей. В процессе промежуточной сборки проводится испытание отдельных деталей и узлов гидравлическим давлением. Наиболее ответственным является испытание полости сервомотора полуторакратным рабочим давлением, осуществляемое с использованием цеховой маслонасосной установки.