蝶閥加工及立式裝配研究
一、前言
水輪機組進(jìn)水管道上一般安裝進(jìn)口閥門(mén)，作為水輪機組的啟閉機構，是水輪機很重要的輔助設備。進(jìn)口閥門(mén)有四個(gè)作用：①作為事故停機裝置。②在停機檢修水輪機時(shí)，不需要放掉壓力管道內的壓力水，就可以安全地進(jìn)行檢修。③在較長(cháng)時(shí)間停機情況下，可以減少導葉縫隙漏水。④分叉管道供水的電站，每臺水輪機上的進(jìn)口閥門(mén)，可以使一臺機組的停機或檢修，不影響其他機組的運行。水輪機行業(yè)目前常用的進(jìn)口閥門(mén)有蝶閥、球閥、針閥、閘閥和筒閥。蝶閥是中、低水頭，大、中型水輪機常用的一種進(jìn)口閥，比其他形式的進(jìn)口閥門(mén)外形尺寸小，重量輕，結構簡(jiǎn)單，操作方便。
二、研究?jì)热?/h2>
1)蝶閥閥體加工工藝。
2)活門(mén)加工工藝。
3)通用水壓工具的提制及水壓試驗。
4)立式裝配及操作試驗。
三、研究方法
1、蝶閥閥體加工工藝的研究
閥體是蝶閥的主要部件，通過(guò)水流，承受水壓力；支持蝶閥的全部部件，承受操作力和操作力矩，有足夠的剛性。一般采用鑄焊結構。加工難點(diǎn)：
(1)如何保證閥體兩端軸孔的同軸度
蝶閥閥軸軸孔是蝶閥上最重要的配合部位，閥軸軸孔與閥軸的配合情況，直接影響到活門(mén)的旋轉開(kāi)啟動(dòng)作是否靈活。為解決這一問(wèn)題，采用在五坐標數控鏜銑床上用小直角銑頭走圓弧插補加工找正段，再單鏜閥軸軸孔的方法來(lái)實(shí)現，具體步驟為：①工件立放，地腳朝上，帶密封槽端法蘭面朝向鏜床，地腳下面墊方箱，背靠彎板，找正工件后將工件壓牢。②工件如圖1所示，先銑A端平面及內孔。③滑枕退回，移動(dòng)立柱到C端，滑枕伸出同樣的長(cháng)度，加工C端平面及內孔。④直角銑頭旋轉180°，用千分表測銑頭上的找正基準全長(cháng)為零，鏜B端平面及內孔。⑤滑枕退回，移動(dòng)立柱到D端，銑D端平面及內孔。
圖1 蝶閥閥軸軸孔加工示意圖
采用上述方案，可保證閥體閥軸軸孔的同軸度及軸孔端面的平面度符合圖樣要求，保證閥體加工精度。
(2)如何保證密封座與橡膠密封條的配合尺寸
中、小機組閥體密封面一般為堆焊不銹鋼結構。對于大中型機組，不宜采用，大堆焊量容易導致閥體焊接變形過(guò)大，加工精度不好控制。大型機組多采用把合密封座，再與閥體同加工密封面的方法。優(yōu)點(diǎn)是加工后的密封面尺寸精度高;密封座為可更換件，磨損后易于更換。密封座上的把合孔難加工，要求分度準確，在數控立車(chē)上加工密封座。依靠數控立車(chē)卡盤(pán)的分度精度來(lái)保證把合孔的分度精度。密封座把合到閥體上后，數控編程加工密封面，保證密封面直線(xiàn)段與圓弧段的準確過(guò)渡。
2、活門(mén)加工工藝的研究
活門(mén)在全關(guān)位置時(shí)承受全部水壓，在全開(kāi)位置，處在水流中心，因此要有足夠的強度和剛度，而且要有良好的水力性能。大、中型活門(mén)一般為中空殼體�；铋T(mén)一般為鑄焊結構。加工難點(diǎn)如下。
(1)保證活門(mén)閥軸軸孔與蝶閥的閥軸、軸孔的同軸度
閥軸、軸孔的同軸度，工藝上采用同鏜的方法來(lái)實(shí)現。根據閥體、活門(mén)把合螺孔的位置，專(zhuān)門(mén)制作了一套固定工具用來(lái)把合閥體、活門(mén)，具體操作步驟如下(見(jiàn)圖2)：①將閥體組合成整圓，用固定工具將閥體、活門(mén)分別通過(guò)閥體、活門(mén)上的把合螺孔把合在一起，用定位塊搭焊牢固。②將閥體、活門(mén)的組合體吊在鏜床工作臺上，按閥體上的一端軸孔平面及內孔找正工件后夾緊工件。③按閥體的閥軸、軸孔找正鏜桿，再單鏜活門(mén)閥軸軸孔，因閥體、活門(mén)閥軸軸孔找正基準相同，故兩閥軸軸孔同軸度好。
1.閥體 2.定位塊 3.固定工具 4.活門(mén)
圖2 閥體與活門(mén)加工圖
(2)保證把合螺孔的分度精度
在數控立車(chē)上加工把合螺孔，依靠數控立車(chē)卡盤(pán)的分度精度來(lái)保證把合螺孔的分度精度。
3、通用水壓工具的提制及水壓試驗的研究
閥體是承受水壓的部件，加工后應作水壓試驗。水壓試驗是檢驗蝶閥強度及水力性能的一項重要檢測手段。工藝提制閥體上、下法蘭悶頭及兩閥軸軸孔蓋板作為水壓試驗工具，與閥體把合后形成一個(gè)封閉的空間，在此空間內注入壓力水，在檢測時(shí)間內觀(guān)察蝶閥閥體的泄漏情況，對于大型蝶閥，水壓試驗蓋相對尺寸大，造價(jià)高，故提制水壓蓋時(shí)，將水壓試驗蓋作了改進(jìn)，在每個(gè)水壓蓋上開(kāi)了幾排螺孔，每個(gè)項目蝶閥打壓時(shí)，用不上的把合螺孔堵上。
4、立式裝配及操作試驗的研究
蝶閥試驗操作是蝶閥廠(chǎng)內試驗的重要項目，操作試驗的完成情況是決定蝶閥能否正常啟閉的關(guān)鍵，因大型蝶閥裝配尺寸高，裝配難度大。傳統的操作試驗是將蝶閥臥放，用起重機拉動(dòng)轉臂重錘，觀(guān)察轉臂重錘的旋轉角度與活門(mén)旋轉角度之間的關(guān)系。這種方法接力器不參加操作試驗，無(wú)法保證接力器行程與轉臂重錘、活門(mén)之間的連接開(kāi)啟動(dòng)作一致，操作試驗可能成功完成，但在電站實(shí)際安裝過(guò)程中，卻無(wú)法保證接力器行程的問(wèn)題。對大型蝶閥采用立式裝配及操作試驗，優(yōu)點(diǎn)是試驗位置即為蝶閥的工作位置，試驗成功可保證蝶閥在工作過(guò)程中接力器行程、轉臂重錘與活門(mén)之間的開(kāi)啟動(dòng)作更和諧。但由于蝶閥尺寸大，裝配不便，根據這一情況，制訂了合理的裝配工藝，完全能順利地完成裝配工作。
5、具體工藝過(guò)程
(1)清理裝配平臺 在裝配平臺上放兩組等高方箱并找方箱水平，找正后將方箱壓牢在裝配平臺上。
(2)在大方箱上放置小方箱 保證兩組方箱之間的距離與蝶閥地腳支腿的距離相等。將方箱全部固定不可松動(dòng)。
(3)兩個(gè)支承架放置到方箱的同側 用螺釘、壓板壓牢，下墊墊板。然后將支承架彎板安放在支承架上，測量?jì)蓮澃逯行陌押峡组g距，符合要求后將彎板固定。
(4)閥體上劃線(xiàn) 通過(guò)閥軸中心劃水平、垂直中心線(xiàn)，劃重錘全關(guān)、全開(kāi)位置線(xiàn)(在兩軸端面上、指示裝置底板上)，盡量使其延長(cháng)，以便于裝配過(guò)程中觀(guān)察。
(5)將閥體活門(mén)組合體翻轉90° 垂直吊放到裝配平臺的方箱上，對正彎板的把合孔用螺釘將閥體和彎板把合在一起，然后將組合體把緊、壓牢在方箱上。
(6)用小起重機吊另外兩個(gè)支承架至裝配平臺 平靠在閥體端面上，不允許超出軸頭端面，用螺釘、壓板將其固定在平臺上，支承架底部墊墊板。吊支承架彎板至支承架上，貼合閥體端面，對正把合孔擰上螺釘(與閥體和支承架)。
(7)在轉臂上劃出中心線(xiàn)并引至大孔外圓上 在全關(guān)位置裝轉臂重錘，按線(xiàn)對正后用搭焊板將轉臂與閥軸搭焊在一起，焊時(shí)注意不應使轉臂與閥軸有相對位置移動(dòng)。
(8)劃定位銷(xiāo)孔加工線(xiàn) 用可移式鏜床鉆、擴、鉸定位銷(xiāo)孔并裝銷(xiāo)。
(9)裝銷(xiāo)后將搭焊塊磨平 端面及搭焊處磨平后裝壓蓋。
(10)鎖錠接力器裝配 打壓試驗完畢。
(11)鎖錠鉤壓瓦后檢查內徑尺寸合格 研配鎖錠鉤，按實(shí)際位置配鉆、攻把鎖錠接力器螺孔，裝接力器，將接力器與鎖錠鉤連在一起。
(12)接力器裝配完畢 運至總裝現場(chǎng)。
(13)按圖樣尺寸裝接力器和支座 注意先將支座裝于基礎板上，再裝在接力器上。全關(guān)位置調整后將基礎板固定在裝配平臺上。在裝配平臺上放置墊片，然后將接力器與轉臂裝在一起。
(14)割去活門(mén)、閥體上的搭焊拉筋。
(15)裝蝶閥操作接力器油管路系統 接力器內充油。
(16)用鎖錠接力器打開(kāi)鎖錠鉤，操作蝶閥接力器作活門(mén)開(kāi)關(guān)試驗，記錄油壓 按接力器行程鉆底板上的安裝孔，并裝刻度板及行程開(kāi)關(guān)。配裝蝶閥指示裝置。在蝶閥全開(kāi)位置劃定位銷(xiāo)孔加工線(xiàn)，吊可移式鏜床至裝配現場(chǎng)鉆、鏜定位銷(xiāo)孔。
(17)在設計油壓范圍內時(shí)，接力器能靈活操作活門(mén)開(kāi)關(guān)。
(18)在全開(kāi)位置，鎖錠接力器鎖錠重錘，逐步卸油壓，當主接力器油壓為零時(shí)，用起重機吊重錘，打開(kāi)鎖錠鉤，緩慢落下重錘，做重錘自關(guān)閉試驗。
實(shí)際操作試驗過(guò)程中，完全能達到接力器行程與轉臂重錘及活門(mén)旋轉角度之間的聯(lián)系關(guān)系符合設計要求。具體蝶閥加工工藝如圖3所示。
(a)蝶閥加工工藝 (b)轉臂重錘及活門(mén)旋轉角度
1.大方箱 2.小方箱 3.支撐架 4.閥體 5.閥體活門(mén) 6.定位銷(xiāo) 7.轉臂 8.轉臂中心線(xiàn) 9.接力器10.裝配平臺
圖3 蝶閥加工工藝圖
四、結語(yǔ)
實(shí)踐證明，蝶閥廠(chǎng)內立式裝配及操作試驗是整個(gè)蝶閥生產(chǎn)制造過(guò)程中不可缺少的一部分，它除了要完成必要的技術(shù)指標外還可以檢驗出設計、制造過(guò)程中各種不合理因素，并及時(shí)修正過(guò)來(lái)。為用戶(hù)提供保質(zhì)、保量，滿(mǎn)意的產(chǎn)品。通過(guò)對蝶閥閥體、活門(mén)加工和水壓試驗工具制造工藝分析研究，目的是對蝶閥設計、制造、試驗有個(gè)總體認識和歸納總結，為我國在新世紀生產(chǎn)大型蝶閥奠定扎實(shí)的工藝基礎。
