一、前言

　　水輪機(jī)組進(jìn)水管道上一般安裝進(jìn)口閥門，作為水輪機(jī)組的啟閉機(jī)構(gòu)，是水輪機(jī)很重要的輔助設(shè)備。進(jìn)口閥門有四個(gè)作用：①作為事故停機(jī)裝置。②在停機(jī)檢修水輪機(jī)時(shí)，不需要放掉壓力管道內(nèi)的壓力水，就可以安全地進(jìn)行檢修。③在較長時(shí)間停機(jī)情況下，可以減少導(dǎo)葉縫隙漏水。④分叉管道供水的電站，每臺水輪機(jī)上的進(jìn)口閥門，可以使一臺機(jī)組的停機(jī)或檢修，不影響其他機(jī)組的運(yùn)行。水輪機(jī)行業(yè)目前常用的進(jìn)口閥門有蝶閥、球閥、針閥、閘閥和筒閥。蝶閥是中、低水頭，大、中型水輪機(jī)常用的一種進(jìn)口閥，比其他形式的進(jìn)口閥門外形尺寸小，重量輕，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便。

二、研究內(nèi)容

　　1)蝶閥閥體加工工藝。

　　2)活門加工工藝。

　　3)通用水壓工具的提制及水壓試驗(yàn)。

　　4)立式裝配及操作試驗(yàn)。

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(jié)構(gòu)。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，直接影響到活門的旋轉(zhuǎn)開啟動作是否靈活。為解決這一問題，采用在五坐標(biāo)數(shù)控鏜銑床上用小直角銑頭走圓弧插補(bǔ)加工找正段，再單鏜閥軸軸孔的方法來實(shí)現(xiàn)，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(nèi)孔。③滑枕退回，移動立柱到C端，滑枕伸出同樣的長度，加工C端平面及內(nèi)孔。④直角銑頭旋轉(zhuǎn)180°，用千分表測銑頭上的找正基準(zhǔn)全長為零，鏜B端平面及內(nèi)孔。⑤滑枕退回，移動立柱到D端，銑D端平面及內(nèi)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(jī)組閥體密封面一般為堆焊不銹鋼結(jié)構(gòu)。對于大中型機(jī)組，不宜采用，大堆焊量容易導(dǎo)致閥體焊接變形過大，加工精度不好控制。大型機(jī)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(zhǔn)確，在數(shù)控立車上加工密封座。依靠數(shù)控立車卡盤的分度精度來保證把合孔的分度精度。密封座把合到閥體上后，數(shù)控編程加工密封面，保證密封面直線段與圓弧段的準(zhǔn)確過渡。

　　2、活門加工工藝的研究

　　活門在全關(guān)位置時(shí)承受全部水壓，在全開位置，處在水流中心，因此要有足夠的強(qiáng)度和剛度，而且要有良好的水力性能。大、中型活門一般為中空殼體。活門一般為鑄焊結(jié)構(gòu)。加工難點(diǎn)如下。

　　(1)保證活門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實(shí)現(xiàn)。根據(jù)閥體、活門把合螺孔的位置，專門制作了一套固定工具用來把合閥體、活門，具體操作步驟如下(見圖2)：①將閥體組合成整圓，用固定工具將閥體、活門分別通過閥體、活門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(nèi)孔找正工件后夾緊工件。③按閥體的閥軸、軸孔找正鏜桿，再單鏜活門閥軸軸孔，因閥體、活門閥軸軸孔找正基準(zhǔn)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

圖2 閥體與活門加工圖

　　(2)保證把合螺孔的分度精度

　　在數(shù)控立車上加工把合螺孔，依靠數(shù)控立車卡盤的分度精度來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(yàn)的研究

　　閥體是承受水壓的部件，加工后應(yīng)作水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)是檢驗(yàn)蝶閥強(qiáng)度及水力性能的一項(xiàng)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(yàn)工具，與閥體把合后形成一個(gè)封閉的空間，在此空間內(nèi)注入壓力水，在檢測時(shí)間內(nèi)觀察蝶閥閥體的泄漏情況，對于大型蝶閥，水壓試驗(yàn)蓋相對尺寸大，造價(jià)高，故提制水壓蓋時(shí)，將水壓試驗(yàn)蓋作了改進(jìn)，在每個(gè)水壓蓋上開了幾排螺孔，每個(gè)項(xiàng)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(yàn)的研究

　　蝶閥試驗(yàn)操作是蝶閥廠內(nèi)試驗(yàn)的重要項(xiàng)目，操作試驗(yàn)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(tǒng)的操作試驗(yàn)是將蝶閥臥放，用起重機(jī)拉動轉(zhuǎn)臂重錘，觀察轉(zhuǎn)臂重錘的旋轉(zhuǎn)角度與活門旋轉(zhuǎn)角度之間的關(guān)系。這種方法接力器不參加操作試驗(yàn)，無法保證接力器行程與轉(zhuǎn)臂重錘、活門之間的連接開啟動作一致，操作試驗(yàn)可能成功完成，但在電站實(shí)際安裝過程中，卻無法保證接力器行程的問題。對大型蝶閥采用立式裝配及操作試驗(yàn)，優(yōu)點(diǎn)是試驗(yàn)位置即為蝶閥的工作位置，試驗(yàn)成功可保證蝶閥在工作過程中接力器行程、轉(zhuǎn)臂重錘與活門之間的開啟動作更和諧。但由于蝶閥尺寸大，裝配不便，根據(jù)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。

　　(3)兩個(gè)支承架放置到方箱的同側(cè) 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，測量兩彎板中心把合孔間距，符合要求后將彎板固定。

　　(4)閥體上劃線 通過閥軸中心劃水平、垂直中心線，劃重錘全關(guān)、全開位置線(在兩軸端面上、指示裝置底板上)，盡量使其延長，以便于裝配過程中觀察。

　　(5)將閥體活門組合體翻轉(zhuǎn)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(jī)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(zhuǎn)臂上劃出中心線并引至大孔外圓上 在全關(guān)位置裝轉(zhuǎn)臂重錘，按線對正后用搭焊板將轉(zhuǎn)臂與閥軸搭焊在一起，焊時(shí)注意不應(yīng)使轉(zhuǎn)臂與閥軸有相對位置移動。

　　(8)劃定位銷孔加工線 用可移式鏜床鉆、擴(kuò)、鉸定位銷孔并裝銷。

　　(9)裝銷后將搭焊塊磨平 端面及搭焊處磨平后裝壓蓋。

　　(10)鎖錠接力器裝配 打壓試驗(yàn)完畢。

　　(11)鎖錠鉤壓瓦后檢查內(nèi)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(yùn)至總裝現(xiàn)場。

　　(13)按圖樣尺寸裝接力器和支座 注意先將支座裝于基礎(chǔ)板上，再裝在接力器上。全關(guān)位置調(diào)整后將基礎(chǔ)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(zhuǎn)臂裝在一起。

　　(14)割去活門、閥體上的搭焊拉筋。

　　(15)裝蝶閥操作接力器油管路系統(tǒng) 接力器內(nèi)充油。

　　(16)用鎖錠接力器打開鎖錠鉤，操作蝶閥接力器作活門開關(guān)試驗(yàn)，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關(guān)。配裝蝶閥指示裝置。在蝶閥全開位置劃定位銷孔加工線，吊可移式鏜床至裝配現(xiàn)場鉆、鏜定位銷孔。

　　(17)在設(shè)計(jì)油壓范圍內(nèi)時(shí)，接力器能靈活操作活門開關(guān)。

　　(18)在全開位置，鎖錠接力器鎖錠重錘，逐步卸油壓，當(dāng)主接力器油壓為零時(shí)，用起重機(jī)吊重錘，打開鎖錠鉤，緩慢落下重錘，做重錘自關(guān)閉試驗(yàn)。

　　實(shí)際操作試驗(yàn)過程中，完全能達(dá)到接力器行程與轉(zhuǎn)臂重錘及活門旋轉(zhuǎn)角度之間的聯(lián)系關(guān)系符合設(shè)計(jì)要求。具體蝶閥加工工藝如圖3所示。

(a)蝶閥加工工藝 (b)轉(zhuǎn)臂重錘及活門旋轉(zhuǎn)角度

1.大方箱 2.小方箱 3.支撐架 4.閥體 5.閥體活門 6.定位銷 7.轉(zhuǎn)臂 8.轉(zhuǎn)臂中心線 9.接力器10.裝配平臺

圖3 蝶閥加工工藝圖

四、結(jié)語

　　實(shí)踐證明，蝶閥廠內(nèi)立式裝配及操作試驗(yàn)是整個(gè)蝶閥生產(chǎn)制造過程中不可缺少的一部分，它除了要完成必要的技術(shù)指標(biāo)外還可以檢驗(yàn)出設(shè)計(jì)、制造過程中各種不合理因素，并及時(shí)修正過來。為用戶提供保質(zhì)、保量，滿意的產(chǎn)品。通過對蝶閥閥體、活門加工和水壓試驗(yàn)工具制造工藝分析研究，目的是對蝶閥設(shè)計(jì)、制造、試驗(yàn)有個(gè)總體認(rèn)識和歸納總結(jié)，為我國在新世紀(jì)生產(chǎn)大型蝶閥奠定扎實(shí)的工藝基礎(chǔ)。