Соединение частей разъемного рабочего колеса при монтаже турбины
При соединении разъемных рабочих колес сваркой по ободу необходимо учитывать усадку сварного шва, которая для обода, имеющего коническую форму, толщиной 120—180 мм составляет 3—5 мм. Помимо прямого искажения формы обода такая деформация может привести к излому плоскости ступицы, сопрягаемой с фланцем вала турбины. Как показал опыт, величина излома не превышает 10% радиального перемещения обода при достаточно жестком соединении половин ступицы. Кроме болтов фланцевого соединения по периметру разъема ступицы применяется закрепление приваркой фиксирующих планок. Для того чтобы избежать столь значительных деформаций, после сборки рабочего колеса, затяжки болтов фланцевого соединения ступицы и приварки планок с помощью клиньев производят раздвижку обода на размер ожидаемой усадки. Положение фиксируют установкой прокладок соответствующей толщины в разъем обода (в трех точках по высоте). В процессе сварки прокладки должны расплавляться и не препятствовать усадке шва.
Для равномерности деформаций оба разъема должны свариваться одновременно четырьмя сварщиками. Особенно целесообразно это при заполнении первых валиков, так как К-образная разделка позволяет удалять корень швов.
Во избежание образования трещин в процессе сварки применяется предварительный и сопутствующий подогрев. При сварке ободов рабочих колес из стали марки 20ГС-Л на Братской ГЭС температура подогрева поддерживалась 100—150° С. После сварки зоны швов подвергались местной термической обработке — отпуску [18], которая выполнялась по технологии ЦНИИТмаша. Нагрев и охлаждение при этом осуществлялись индукционным электронагревом токами промышленной частоты.
Технологическая последовательность процесса такого соединения складывается из следующих операций [4].
1. Установка половин колеса на подставки и выравнивание их взаимного расположения.
2. Подтяжка половин и соединение штифтами и болтами фланцевого соединения ступицы и болтами технологических фланцев, приваренных к ободу.
3. Приварка фиксирующих планок по контуру разъема ступицы.
4. Проверка контрольной линейкой, установленной перпендикулярно к разъему плоскости фланца ступицы. Допускается зазор в средней части линейки не более 0,03 мм.
5. Освобождение болтового соединения обода.
6. Расклинивание обода и установка мерных прокладок.
7. Измерение излома плоскости фланца ступицы щупом от контрольной линейки с двух сторон центрального отверстия. Результаты измерений заносят в формуляр.
8. Нагрев зон сварки обода переносными нагревательными устройствами с измерением температуры металла.
9. Сварка обоих швов (одновременно) с поддержанием температуры подогрева до окончания процесса.
10. Установка индукторов и термообработка сварных соединений.
11. Измерение после полного охлаждения остаточного излома плоскости фланца ступицы (допускается излом не более 0,05 мм).
12. Установка вала турбины на ступице и соединение с рабочим колесом шестью припасованными болтами.
13. Монтаж шлифовального приспособления, которое базируется на шейке вала турбины. Приспособление имеет пневмопривод, с помощью которого может осуществлять возвратно-поступательное и круговое движение в пределах определенного сектора. Вмонтированное в него устройство с радиальной подачей шлифовального круга позволяет выполнять обработку посадочных мест под уплотнительные кольца на ободе и ступице. Приспособление имеет индикаторное устройство, которое позволяет контролировать форму шлифуемой поверхности. При обработке съем металла ведется на участках, выступающих за пределы допустимого биения (0,2 мм) [18]. Смонтированная установка показана на рис. 4.26. Опыт соединения 18 рабочих колес гидротурбин Братской ГЭС показал, что деформация обода после сварки не превышает 0,8 мм на контролируемой цилиндрической поверхности.
Рис. 4.26. Обработка посадочной поверхности обода после сварки с помощью шлифовального устройства.
14. Установка уплотнительных колец на ступице и ободе (без демонтажа приспособления), контроль формы и шлифование (при необходимости) их наружного диаметра. Для гидростанций с малым количеством агрегатов, для которых изготовление сложного приспособления неоправданно, исправление формы обода осуществляется ручным шлифовальным пневмоинструментом. В этом случае контроль формы осуществляется индикаторным устройством, которое поворачивается вокруг вала турбины без специального привода.