苏ICP备112451047180号-6
125MW汽轮机次末级叶片加工工艺设计
一、本课题的目的和意义
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透平。但是，电力的迅速发展不但造成煤炭供需矛盾的升级，同时降低发电成本，提高经济性也是发电公司的题中之义。因此，降低煤耗，提高发电效率成为新的追求目标。而提高效率的一个重要途径就是提高进汽参数，这其中大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的重要方向，研制更长的末级、次末级叶片，是进一步发展汽轮机的关键。
常见的汽轮机叶片分为动叶片、静叶片，简单的说动叶片就是装配在转子上借助高压锅炉产生的气流带动转子高速旋转，称动叶片；而静叶片则是储存能量的叶片，是装配机组外壳上不动的，由此可见动叶的要求遥远高于静叶片。
本课题的目的是通过改变制造工艺和检查手段来提高产品质量，进而提高利用率和可靠性。
某电厂2号汽轮机为N25-3.43-I型中温中压冷凝式汽轮机，该机组于2005年9月投运2006年3月7号12：50左右听到厂房有异音，就地检查机组运行情况，无异音，但振动明显增大，，当时怀疑是油膜振荡引起的，对油温进行了调整，但震动仍然没有减小，停机对1瓦进行检查，良好，同时对其它几瓦进行了检查，均正常，3月8日重新开机，当转速达到900r/min时各瓦振动均有加大，有清晰的金属摩擦声，当即打闸停机，3月9日打开排汽缸检查发现次末级叶片断裂，，揭缸后发现共有5片次末级叶片断裂，其它叶片严重变形，只好更换这批叶片，同时这批叶片效率一直很低。
二、本课题研究的发展及现状
随着我国国民经济的快速发展，电力工业的装机容量的大幅增长，前几年安装了大量的亚临界100MW和125MW机组。但是，电力的迅速发展不但造成煤炭供需矛盾的升级，同时降低发电成本，提高经济性也是发电公司的题中之义。叶片是汽轮机的核心部件之一，它起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用。汽轮机效率的高低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。目前，国内外大型汽轮机叶片的型面加工均采用五坐标联动机床(手工修磨的叶片除外)。如日本日立公司有70余根主轴的五坐标联动加工中心，三菱公司有25根主轴的五坐标联动加工中心等，但是这些仅适应一些有实力的大公司，对于常规的中小型企业很难拥有这些高档的加工设备。常见的汽轮机叶片分为动叶片、静叶片，简单的说动叶片就是装配在转子上借助高压锅炉产生的气流带动转子高速旋转，称动叶片；而静叶片则是储存能量的叶片，是装配机组外壳上不动的，由此可见动叶的要求遥远高于静叶片。
在大型叶片的加工中也迟迟找不到更好的办法，随着我国汽轮机行业的不断发展，叶片的设计水平也在不断的提高，主要为变截面扭曲叶片，叶片汽道型线部分是空间三坐标数据点，加工精度要求很高，加工难度很大。哈尔滨汽轮机有限责任公司为了提高汽轮机的发电效率、降低热耗，与三维公司进行联合设计。叶片汽道的进、出汽边较薄，叶顶、叶根圆角较小，从加工到检测需全型线投影透视，而且种类变化多样，需多轴数控机床进行加工，对设备及工艺技术水平要求很高。因此，在数控加工进行之前验证数控加工程序的正确性就成了数控加工过程中一个十分重要的环。对于这种大叶片加工，目前绝大多数的厂家的加工过程极为简单，加工汽道部位时就直接将叶片用砂轮抛到尺寸，表面看虽说效率低了一些，但是成本相当低，因为只是利用自己的劳动力和一些廉价的砂轮，没有看到这种大余量的抛光已经非常严重的影响到叶片的材质，还有一些企业粗加工是放在数控机床上通过往复加工的，这样虽说提高了成本但效率相当快，但是在检验数控加工程序时常用的方法有两种：（1）是人工检验法，它的特点是比较方便、灵活。通常检查者阅读加工程序，或借助于坐标纸及其它一些绘图工具检查加工时的刀具轨迹并发现其中的一些错误。由于叶片汽道加工程序繁琐而复杂，人工检验法不仅需耗费很多时间,而且易再次出现错误，因此这种方法已逐渐被淘汰。（2）试验加工法是一种采用叶片试验件或其它材料(多为非金属材料)零件进行加工的方法。由于试验加工直观而真实地反映了加工过程，因此采用这种方法基本上满足程序验证的需要。 虽然试验加工法是一种验证加工程序的有效方法，但它也存在许多缺点，如加工时间长加工费用高等缺点。
同时在工件的装夹方面也没有脱离以往那种直接将叶片放在工作台上或平板上，这样做大大影响了产品质量，很难保证汽道相对于叶片装配部分的位置。这就要求必须探索新的加工方法，新的工装夹具，不断的改进加工工艺才能更好更高效的加工出高质量的产品。
实验表明导致大叶片的强度不够和效率不高的主要原因，只有在这两个方面作进一步的调整方可加工出合格的产品，强度的增加主要是加大检验的力度，要严格按照顾客的产品图进行检测，不好因为汽道内背弧哪一侧铣多向另一侧借量。还要求有更合理的工装夹具以及合理的加工顺序，在加工汽道时可采用三顶尖顶住的装夹方式来保证汽道部位和装配部位的相对位置。合理的加工顺序是指不论是装配部分还是汽道部分都不能一次性的加工到位，要留有一定的余量好调整因装夹或测量时所引起的误差，这样在很大程度上减少了因装夹等造成误差而最终导致
125MW的次末级叶片的制造工艺和检验方法来提高效率和采用磁粉探伤来提高叶片的可靠性。
因为叶片一圈装好每相临的两个叶片间的喉部尺寸保持一至是效率最高的时候，当然要保证这一点必须要求叶片的型线不能偏，不然那样就无法保证喉部尺寸的一致性了。只有严格按照以上操作要求干，当然还有很多注意点及测量要求方才达到预期的目标，从而达到提高效率和增加强度的作用。
三、论文完成的主要工作
通过对汽轮机和叶片作进一步的说明让大家对此有更多的认识，了解一下汽轮机与日常生活的密切关系。
具体的对叶片断裂的原因进行分析，进行实地考察吸取别人好的加工方法，更可行的夹具、量具以及更合理的加工工艺路线。
在论文将具体的阐述在加工每一道工序时应该注意的地方、如何装夹以及加工完毕以后应该如何测量。
四、进度安排
1．3月1～3月15分析一下具体要求以及可写的内容；
2. 3月16～4月1查阅相关手册和资料，以及咨询相关人士并收集有关资料，并且根据实际选出合理有效的方案；
3. 4月5～4月15开始着手写开题报告；
4. 4月20～5月2围绕开题报告写毕业论文；
5. 5月3～5月25绘制工艺图、量具图纸、主要夹具的装配图和数控加工程序.
五、参考文献
[1] 吴非文.火力发电厂高温金属运行[M].北京：水利电力出版社，1979。
[2] 刘志江，等.一台300MW汽轮机次末级叶片断裂损伤原因分析[J].中国电力，
[3] 高淑文，等。热电厂叶片断裂事故分析[J].汽轮机技术，2005.
[4] 张秋菊.汽轮机技术. 汽轮机技术编辑陈福部,2006.
[5] 陈非凡，张锡富，汽轮机叶片叶型测量综述[J]，航空计测技术，1995.
[6] 董正卫，田立中。付宜利.UG/OPEN API 编程基础[M].北京清华大学出，版社.2002.
[7] 孟庆集,安宁,徐自力,等.叶片寿命研究的国内外现状[J].汽轮机技术,1996,38(2):25-27.
[8] 韩奎善,继忠民,张仲秋.低碳马氏体不锈钢水轮机叶片感应强化工艺的研究[J] 铸造,1996,(3):1-3.
[9] 朱蓓蒂,曾晓雁,胡项,等.汽轮机末级叶片的激光熔覆研究[J].中国激光,1994,21(6):526-528
参考文献
[1] 星,张秋菊.汽轮机技术. 汽轮机技术编辑陈福部,2006.
[2] 陈非凡，张锡富，汽轮机叶片叶型测量综述[J]，航空计测技术，1995.
[3] 董正卫，田立中.付宜利.UG/OPEN API 编程基础[M].北京清华大学出，版社.2002.
[4] 吴非文.火力发电厂高温金属运行[M].北京：水利电力出版社，1979。
[5] 刘志江，等.一台300MW汽轮机次末级叶片断裂损伤原因分析[J].中国电力，
[6] 高淑文，等.热电厂叶片断裂事故分析[J].汽轮机技术，2005.
[7] 孟庆集,安宁,徐自力,等.叶片寿命研究的国内外现状[J].汽轮机技术,1996,38(2):25-27.
[8] 韩奎善,继忠民,张仲秋.低碳马氏体不锈钢水轮机叶片感应强化工艺的研究[J] 铸造,1996,(3):1-3.
[9] 朱蓓蒂,曾晓雁,胡项,等.汽轮机末级叶片的激光熔覆研究[J].中国激光,1994,21(6):526-528
一、本课题的目的和意义
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透平。但是，电力的迅速发展不但造成煤炭供需矛盾的升级，同时降低发电成本，提高经济性也是发电公司的题中之义。因此，降低煤耗，提高发电效率成为新的追求目标。而提高效率的一个重要途径就是提高进汽参数，这其中大型汽轮机组的研制是汽轮机未来发展的重要方向，研制更长的末级、次末级叶片，是进一步发展汽轮机的关键。
常见的汽轮机叶片分为动叶片、静叶片，简单的说动叶片就是装配在转子上借助高压锅炉产生的气流带动转子高速旋转，称动叶片；而静叶片则是储存能量的叶片，是装配机组外壳上不动的，由此可见动叶的要求遥远高于静叶片。
本课题的目的是通过改变制造工艺和检查手段来提高产品质量，进而提高利用率和可靠性。
某电厂2号汽轮机为N25-3.43-I型中温中压冷凝式汽轮机，该机组于2005年9月投运2006年3月7号12：50左右听到厂房有异音，就地检查机组运行情况，无异音，但振动明显增大，，当时怀疑是油膜振荡引起的，对油温进行了调整，但震动仍然没有减小，停机对1瓦进行检查，良好，同时对其它几瓦进行了检查，均正常，3月8日重新开机，当转速达到900r/min时各瓦振动均有加大，有清晰的金属摩擦声，当即打闸停机，3月9日打开排汽缸检查发现次末级叶片断裂，，揭缸后发现共有5片次末级叶片断裂，其它叶片严重变形，只好更换这批叶片，同时这批叶片效率一直很低。
二、本课题研究的发展及现状
随着我国国民经济的快速发展，电力工业的装机容量的大幅增长，前几年安装了大量的亚临界100MW和125MW机组。但是，电力的迅速发展不但造成煤炭供需矛盾的升级，同时降低发电成本，提高经济性也是发电公司的题中之义。叶片是汽轮机的核心部件之一，它起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用。汽轮机效率的高低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。目前，国内外大型汽轮机叶片的型面加工均采用五坐标联动机床(手工修磨的叶片除外)。如日本日立公司有70余根主轴的五坐标联动加工中心，三菱公司有25根主轴的五坐标联动加工中心等，但是这些仅适应一些有实力的大公司，对于常规的中小型企业很难拥有这些高档的加工设备。常见的汽轮机叶片分为动叶片、静叶片，简单的说动叶片就是装配在转子上借助高压锅炉产生的气流带动转子高速旋转，称动叶片；而静叶片则是储存能量的叶片，是装配机组外壳上不动的，由此可见动叶的要求遥远高于静叶片。
在大型叶片的加工中也迟迟找不到更好的办法，随着我国汽轮机行业的不断发展，叶片的设计水平也在不断的提高，主要为变截面扭曲叶片，叶片汽道型线部分是空间三坐标数据点，加工精度要求很高，加工难度很大。哈尔滨汽轮机有限责任公司为了提高汽轮机的发电效率、降低热耗，与三维公司进行联合设计。叶片汽道的进、出汽边较薄，叶顶、叶根圆角较小，从加工到检测需全型线投影透视，而且种类变化多样，需多轴数控机床进行加工，对设备及工艺技术水平要求很高。因此，在数控加工进行之前验证数控加工程序的正确性就成了数控加工过程中一个十分重要的环。对于这种大叶片加工，目前绝大多数的厂家的加工过程极为简单，加工汽道部位时就直接将叶片用砂轮抛到尺寸，表面看虽说效率低了一些，但是成本相当低，因为只是利用自己的劳动力和一些廉价的砂轮，没有看到这种大余量的抛光已经非常严重的影响到叶片的材质，还有一些企业粗加工是放在数控机床上通过往复加工的，这样虽说提高了成本但效率相当快，但是在检验数控加工程序时常用的方法有两种：（1）是人工检验法，它的特点是比较方便、灵活。通常检查者阅读加工程序，或借助于坐标纸及其它一些绘图工具检查加工时的刀具轨迹并发现其中的一些错误。由于叶片汽道加工程序繁琐而复杂，人工检验法不仅需耗费很多时间,而且易再次出现错误，因此这种方法已逐渐被淘汰。（2）试验加工法是一种采用叶片试验件或其它材料(多为非金属材料)零件进行加工的方法。由于试验加工直观而真实地反映了加工过程，因此采用这种方法基本上满足程序验证的需要。 虽然试验加工法是一种验证加工程序的有效方法，但它也存在许多缺点，如加工时间长加工费用高等缺点。
同时在工件的装夹方面也没有脱离以往那种直接将叶片放在工作台上或平板上，这样做大大影响了产品质量，很难保证汽道相对于叶片装配部分的位置。这就要求必须探索新的加工方法，新的工装夹具，不断的改进加工工艺才能更好更高效的加工出高质量的产品。
实验表明导致大叶片的强度不够和效率不高的主要原因，只有在这两个方面作进一步的调整方可加工出合格的产品，强度的增加主要是加大检验的力度，要严格按照顾客的产品图进行检测，不好因为汽道内背弧哪一侧铣多向另一侧借量。还要求有更合理的工装夹具以及合理的加工顺序，在加工汽道时可采用三顶尖顶住的装夹方式来保证汽道部位和装配部位的相对位置。合理的加工顺序是指不论是装配部分还是汽道部分都不能一次性的加工到位，要留有一定的余量好调整因装夹或测量时所引起的误差，这样在很大程度上减少了因装夹等造成误差而最终导致
125MW的次末级叶片的制造工艺和检验方法来提高效率和采用磁粉探伤来提高叶片的可靠性。
因为叶片一圈装好每相临的两个叶片间的喉部尺寸保持一至是效率最高的时候，当然要保证这一点必须要求叶片的型线不能偏，不然那样就无法保证喉部尺寸的一致性了。只有严格按照以上操作要求干，当然还有很多注意点及测量要求方才达到预期的目标，从而达到提高效率和增加强度的作用。
三、论文完成的主要工作
通过对汽轮机和叶片作进一步的说明让大家对此有更多的认识，了解一下汽轮机与日常生活的密切关系。
具体的对叶片断裂的原因进行分析，进行实地考察吸取别人好的加工方法，更可行的夹具、量具以及更合理的加工工艺路线。
在论文将具体的阐述在加工每一道工序时应该注意的地方、如何装夹以及加工完毕以后应该如何测量。
四、进度安排
1．3月1～3月15分析一下具体要求以及可写的内容；
2. 3月16～4月1查阅相关手册和资料，以及咨询相关人士并收集有关资料，并且根据实际选出合理有效的方案；
3. 4月5～4月15开始着手写开题报告；
4. 4月20～5月2围绕开题报告写毕业论文；
5. 5月3～5月25绘制工艺图、量具图纸、主要夹具的装配图和数控加工程序.
五、参考文献
[1] 吴非文.火力发电厂高温金属运行[M].北京：水利电力出版社，1979。
[2] 刘志江，等.一台300MW汽轮机次末级叶片断裂损伤原因分析[J].中国电力，
[3] 高淑文，等。热电厂叶片断裂事故分析[J].汽轮机技术，2005.
[4] 张秋菊.汽轮机技术. 汽轮机技术编辑陈福部,2006.
[5] 陈非凡，张锡富，汽轮机叶片叶型测量综述[J]，航空计测技术，1995.
[6] 董正卫，田立中。付宜利.UG/OPEN API 编程基础[M].北京清华大学出，版社.2002.
[7] 孟庆集,安宁,徐自力,等.叶片寿命研究的国内外现状[J].汽轮机技术,1996,38(2):25-27.
[8] 韩奎善,继忠民,张仲秋.低碳马氏体不锈钢水轮机叶片感应强化工艺的研究[J] 铸造,1996,(3):1-3.
[9] 朱蓓蒂,曾晓雁,胡项,等.汽轮机末级叶片的激光熔覆研究[J].中国激光,1994,21(6):526-528
摘 要
汽轮机是将蒸汽的能量转换为机械功的的旋转式动力机械，是蒸汽动力装置的主要设备之一。汽轮机是一种透平机械，又称蒸汽透平。
125MW汽轮机其末叶片在运行中会发生叶片断裂及发电效率一直不高等问题，本文通过对叶片细致分析，并对其进行加工来增加叶片的强度和提高发电效率。
效率低则是由于叶片汽道型线相对于叶根、叶冠位置不对，影响到任意相临两个叶片间的喉部尺寸不一致而导致运行效率不高。经过对叶片加工工艺、夹具、以及检验方法的改进，已经在这两个方面取得了很大改进。
关键词： 汽轮机，叶片，次末级，汽道型线
目录
第一章 概述 ………………………………………………………………… 1
1.1.1汽轮机简介 1
1.1.2汽轮机叶片简介 1
第二章 汽轮机次末级叶片加工工艺分析 …………………………………………1
2.1 汽轮机次末级叶片故障分析 1
2.2汽轮机次末级叶片具体工序分析 3
2.2.1叶片整体加工的注意事项…………………………………………………… 3
2.2.2装夹要点……………………………………………………………………… 6
2.2.3测量方法……………………………………………………………………… 8
第三章 总结……………………………………………………………………… 11
第四章 参考献…………………………………………………………………… 16
附录………………………………………………………………………………… 17
第一章 概述
1.1 汽轮机简介
汽轮机这个词语对于很多人来说是陌生的，但它却与我们有着密切的关系是使用电站锅炉产生的过热蒸汽去冲动汽轮机叶片，并使之转动，从而带动汽轮机和汽轮发电机发电的一种动力机械。它是发电设备中的一种原动机。
汽轮机本体主要由静子和转子两大部分组成。静子包括汽缸、隔板、静叶栅、进排汽部分、端汽封以及轴承、轴承座等。转子包括主轴、叶轮、动叶片(或直接装有动叶片的鼓形转子，整锻转子)和联轴器等。在汽轮机中，一对静叶栅和其后的动叶栅，以及有关的结构部分，组成将蒸汽热能转变成机械功的基本单元，称之为汽轮机的级。由级的多少分为单级和多级汽轮机。为了保证安全和有效工作，汽轮机还配置有调节安全系统、油系统等。
1.2汽轮机叶片简介
叶片是汽轮机的核心部件之一，它起着将蒸汽的动能转换为机械能的作用。汽轮机效率的高低，很大程度上取决于叶片型面的设计和制造水平。目前，国内外大型汽轮机叶片的型面加工均采用五坐标联动机床(手工修磨的叶片除外)。如日本日立公司有70余根主轴的五坐标联动加工中心，三菱公司有25根主轴的五坐标联动加工中心等。常见的汽轮机叶片分为动叶片、静叶片，简单的说动叶片就是装配在转子上借助高压锅炉产生的气流带动转子高速旋转，称动叶片；而静叶片则是储存能量的叶片，是装配机组外壳上不动的，由此可见动叶的要求遥远高于静叶片。
参考文献
[1] 星,张秋菊.汽轮机技术. 汽轮机技术编辑陈福部,2006.
[2] 陈非凡，张锡富，汽轮机叶片叶型测量综述[J]，航空计测技术，1995.
[3] 董正卫，田立中.付宜利.UG/OPEN API 编程基础[M].北京清华大学出，版社.2002.
[4] 吴非文.火力发电厂高温金属运行[M].北京：水利电力出版社，1979。
[5] 刘志江，等.一台300MW汽轮机次末级叶片断裂损伤原因分析[J].中国电力，
[6] 高淑文，等.热电厂叶片断裂事故分析[J].汽轮机技术，2005.
[7] 孟庆集,安宁,徐自力,等.叶片寿命研究的国内外现状[J].汽轮机技术,1996,38(2):25-27.
[8] 韩奎善,继忠民,张仲秋.低碳马氏体不锈钢水轮机叶片感应强化工艺的研究[J] 铸造,1996,(3):1-3.
[9] 朱蓓蒂,曾晓雁,胡项,等.汽轮机末级叶片的激光熔覆研究[J].中国激光,1994,21(6):526-528