激光熔覆技術(shù)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用

1、激光熔覆技術(shù)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用激光熔覆技術(shù)在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子上的應(yīng)用2010.82010.8摘要摘要 前言前言 設(shè)備簡(jiǎn)介設(shè)備簡(jiǎn)介 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn) 激光熔覆技術(shù)激光熔覆技術(shù) 修前測(cè)量修前測(cè)量 激光熔覆實(shí)施激光熔覆實(shí)施 轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工 結(jié)束語(yǔ)結(jié)束語(yǔ) 前前 言言發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是重要的大型轉(zhuǎn)軸部件，在其上面實(shí)施檢修工作必須非常謹(jǐn)慎，國(guó)華盤(pán)電公司在一號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)更換過(guò)程中，為解決發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)下軸頸尺寸小的問(wèn)題，經(jīng)過(guò)認(rèn)真研究、試驗(yàn)、測(cè)量及實(shí)施，成功的使用激光熔覆技術(shù)在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸進(jìn)行了修補(bǔ)。 設(shè)設(shè) 備備 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介天津國(guó)華盤(pán)山發(fā)電有限責(zé)任公司（下稱(chēng)國(guó)華盤(pán)電）在裝兩臺(tái)汽輪發(fā)

2、電機(jī)組，均為俄羅斯產(chǎn)品，發(fā)電機(jī)型號(hào)為T(mén)BB-500-2EY3，500 MW，出口電壓20kV，額定電流17kA，YY接法，轉(zhuǎn)速3000 r/min，水氫氫冷卻方式，1號(hào)發(fā)電機(jī)于1992年出廠，1995年12月投運(yùn)，2號(hào)發(fā)電機(jī)于1993年出廠，1996年5月投運(yùn)。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)共有內(nèi)外兩只，集電環(huán)下為均流環(huán)，均流環(huán)與轉(zhuǎn)軸通過(guò)云母片絕緣，集電環(huán)云母絕緣粘結(jié)在轉(zhuǎn)子軸上，拆下后，不能重復(fù)使用，在兩個(gè)集電環(huán)中間為風(fēng)扇，發(fā)電機(jī)運(yùn)行過(guò)程中，起到為集電環(huán)及電刷冷卻作用。 設(shè)設(shè) 備備 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介設(shè)設(shè) 備備 簡(jiǎn)簡(jiǎn) 介介轉(zhuǎn)子軸云母絕緣套筒均流環(huán)集電環(huán)轉(zhuǎn)子集電環(huán)剖面圖問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn) 國(guó)華盤(pán)電公司一號(hào)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)

3、子集電環(huán)自投產(chǎn)以來(lái)已經(jīng)過(guò)多次車(chē)削，集電環(huán)已經(jīng)沒(méi)有加工裕量，國(guó)華盤(pán)電公司在一號(hào)機(jī)組A級(jí)檢修中，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)進(jìn)行更換，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子集電環(huán)拆下后，對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸進(jìn)行尺寸測(cè)量，發(fā)現(xiàn)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子內(nèi)集電環(huán)下軸頸尺寸為256.88mm，風(fēng)扇環(huán)軸頸為257.02mm，內(nèi)集電環(huán)下軸頸較風(fēng)扇環(huán)軸頸尺寸小。 問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)問(wèn)題的發(fā)現(xiàn) 內(nèi)環(huán)極軸頸為256.88mm，風(fēng)扇環(huán)軸頸為257.02mm，原俄制集電環(huán)下絕緣結(jié)構(gòu)為云母制品，本次檢修更換集電環(huán)決定使用環(huán)氧玻璃布制成的成型絕緣套筒，套筒所用材料的線(xiàn)脹系數(shù)為0.8，計(jì)算漲量為0.20mm，更換整體式絕緣套筒在緊力配合上存在問(wèn)題，絕緣套筒不能經(jīng)過(guò)風(fēng)扇環(huán)軸頸而到達(dá)位置。

4、 激光熔覆技術(shù)是材料表面改性技術(shù)的一種重要方法，他是利用高能密度的激光束將具有不同成分、性能的合金與基材表面快速熔化，在基材表面形成與基材具有完全不同成分和性能的合金層的快速凝固過(guò)程。原理是在需處理的零部件表面預(yù)置一層能滿(mǎn)足使用要求的特制粉末材料,然后用高能激光束（聚焦后功率密度為104 W/cm2106 W/cm2）對(duì)涂層進(jìn)行快速掃描處理,預(yù)置粉末在瞬間熔化并凝固（冷卻速度達(dá)104/s106/s）,涂層下基體金屬隨之熔化一薄層，二者之間的界面在很窄的區(qū)域內(nèi)迅速產(chǎn)生分子或原子級(jí)的交互擴(kuò)散,同時(shí)形成牢固的冶金結(jié)合。在快速熱作用下,基體受熱影響極小,無(wú)變形。熔層合金自成體系，其組織致密，晶粒細(xì)化,

5、硬度和強(qiáng)韌性提高,表面性能大大改善。激光熔覆技術(shù)解決了傳統(tǒng)電焊、氬弧焊等熱加工過(guò)程中不可避免的熱變形、熱疲勞損傷等一系列技術(shù)難題。 激光熔覆技術(shù)激光熔覆技術(shù) 這是盤(pán)電公司首次在關(guān)鍵部件上引進(jìn)該技術(shù)，所以在開(kāi)工前進(jìn)行了試驗(yàn)。選取和轉(zhuǎn)子相近材質(zhì)基材進(jìn)行試焊，對(duì)焊樣進(jìn)行檢測(cè)，檢驗(yàn)內(nèi)容包括：著色、超聲、硬度，并對(duì)剖面進(jìn)行金屬組織分析，確認(rèn)該項(xiàng)技術(shù)是可行的。 激光熔覆技術(shù)激光熔覆技術(shù) 修修 前前 測(cè)測(cè) 量量 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子是放置在滾輪托架上的，為準(zhǔn)確測(cè)量發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸的彎曲度、圓跳動(dòng)等，以便與修后對(duì)比，在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量采用兩種架表方法。 第一種測(cè)量方法：表架固定在滾輪托架上，百分表測(cè)量頭接觸在大軸水平母線(xiàn)上，盤(pán)轉(zhuǎn)子

6、360，測(cè)量8點(diǎn)數(shù)值。 軸頸偏心測(cè)量：?jiǎn)挝唬ńz）123456781A0121521.52029322834B01316.522.52131343035C01518.52526333732.539D01518.52729.538423643E013182728.53941.53743修修 前前 測(cè)測(cè) 量量修 復(fù)軸 段表 面基 準(zhǔn)面 第二種測(cè)量方法：將表架固定在靜止隨形模上（該模為特別制造），表頭垂直在轉(zhuǎn)子最上端，盤(pán)轉(zhuǎn)子360，測(cè)量8點(diǎn)數(shù)值測(cè)量值 修 復(fù) 軸 段 表 面基 準(zhǔn) 面修修 前前 測(cè)測(cè) 量量偏心測(cè)量：(單位：絲)1234567812A01122.5321.510.5B00.5-0.500

7、0-2-1.5-10軸頸圓跳動(dòng)測(cè)量：(單位：絲)15263748A2.5210.5B00.51.51.5修修 前前 測(cè)測(cè) 量量 第一種方法，因轉(zhuǎn)子放置在滾輪托架上，盤(pán)動(dòng)轉(zhuǎn)子時(shí)有竄軸現(xiàn)象，固使用第一種測(cè)量方法時(shí)，共進(jìn)行三次測(cè)量，測(cè)量值有較大變化（見(jiàn)表），第二種方法不受竄軸影響，測(cè)量數(shù)據(jù)較穩(wěn)定（見(jiàn)表），綜合分析兩種測(cè)量方法取得的數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)子軸在實(shí)施熔覆之前，沒(méi)有彎曲現(xiàn)象。 修修 前前 測(cè)測(cè) 量量 激激 光光 熔熔 覆覆 實(shí)實(shí) 施施1、熔覆前對(duì)轉(zhuǎn)軸進(jìn)行無(wú)損探傷檢測(cè)。2、使用隨形加工方法，去除轉(zhuǎn)軸表面疲勞層，深度0.10.2mm。3、熔覆材料選用激光熔覆專(zhuān)用鎳基合金粉末。4、激光熔覆操作工藝參數(shù)優(yōu)化確定

8、，調(diào)整光斑直徑，掃描速度及單層熔覆厚度等工藝參數(shù)。5、根據(jù)基材溫升情況確定每次熔覆寬度，熔覆區(qū)域按軸面圓周對(duì)稱(chēng)熔覆。6、基材溫度控制在80以下（檢測(cè)位置距熔覆區(qū)域10-30mm）。7、熔覆后，預(yù)留機(jī)加余量不小于0.5 mm。8、在修復(fù)軸段中心兩側(cè)選定位置的軸徑的同一斷面垂直直徑方向均打表監(jiān)控。 轉(zhuǎn)子軸頸第一段熔覆后，對(duì)大軸跳動(dòng)值進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量方法：將表架在靜止隨形模上，表頭垂直在轉(zhuǎn)子最上端，盤(pán)轉(zhuǎn)子360，測(cè)量8點(diǎn)數(shù)值。通過(guò)表中測(cè)量數(shù)據(jù)看，大軸無(wú)彎曲變形。 大軸偏心度測(cè)量值（單位：絲）1234567812A0000+1+0.500-0.5B0-0.5-3-2.50-1-3-2-1大軸圓跳動(dòng)測(cè)量值

9、：(單位：絲)15263748A-1-0.500B0+0.50-0.5激光熔覆實(shí)施激光熔覆實(shí)施轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工 轉(zhuǎn)子軸頸在激光熔覆后，還需要進(jìn)行車(chē)削加工，達(dá)到軸頸圓柱度及表面粗糙度的要求，軸頸修復(fù)部位的車(chē)削，因現(xiàn)場(chǎng)條件限制，不能采用大型車(chē)床對(duì)轉(zhuǎn)子軸頸修補(bǔ)部位進(jìn)行車(chē)削加工，而是采用隨形加工設(shè)備，轉(zhuǎn)子不動(dòng)，刀具通過(guò)隨形加工設(shè)備旋轉(zhuǎn)對(duì)轉(zhuǎn)子激光熔覆修補(bǔ)部位進(jìn)行車(chē)削。 發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸經(jīng)過(guò)激光熔覆及車(chē)削處理后，對(duì)軸晃度、圓柱度、硬度、著色探傷等檢測(cè)，大軸沒(méi)有彎曲變形情況，表面未見(jiàn)裂紋、橫向缺陷，達(dá)到預(yù)期效果。 晃度測(cè)量值（單位：絲）123456781A0-2-2-3-10-1.5-2+0.

10、5B0-2-2-4-1+0.5-2-20C0-2-0.5-3-1.5-1-3.5-2-0.5D00+0.5-2-1-1.5-2.5-1.50E0+1.5-1.50-1.5-0.50轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工 圓柱度測(cè)量值（單位：mm） 截面方位向角15263748平均值橢圓度a257.165257.18257.17257.17257.170.015b257.16257.17257.16257.17257.1650.01c257.17257.16257.165257.17257.1660.005d257.18257.17257.17257.175257.1740.01錐度0.020.020.010.005257.169硬度測(cè)量值：12345678平均值檢測(cè)值220208220220244227212216220.875檢驗(yàn)結(jié)果符合修復(fù)前焊樣檢驗(yàn)值轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工 轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工轉(zhuǎn)軸修復(fù)部位加工 應(yīng)用激光熔覆技術(shù)成功的對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸進(jìn)行了應(yīng)用激光熔覆技術(shù)成功的對(duì)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸進(jìn)行了修復(fù)，修復(fù)后的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸圓柱度、晃度、表面硬修復(fù)，修復(fù)后的發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子軸頸圓柱度、晃度、表面硬度、著色探傷