新制与返修燃气轮机转子的质量控制要点

新制与返修燃气轮机转子的质量控制要点
本文通过对新制燃气轮机转子与返修燃气轮机转子不同的质量控制要点和方法的研究，结合本公司的实际情况与生产任务总结而出。

覆盖了燃气轮机所需要的大部分质量控制方法和质量检验手段，与莆田3#和惠州3#相结合，具体到生产过程和检验过程中，得出的自己的观点。

标签：质量控制;燃气轮机转子;加工控制;检验控制
随着我公司的国产首台701F3大型燃气轮机转子莆田3#的装配成功，和三菱返修燃气轮机转子惠州3#在厂返修，它们之间的质量控制模式和实施要点也不尽相同。

如果我们能够全部的掌握其主要的质量控制方法，那么对我公司以后的燃气轮机生产和返修以及全面的燃气轮机国产化起到很重要的作用。

莆田3#是我公司自主生产加工主要部件和自主总装的首台701F3大型燃气轮机转子，在三菱TA的技术支持和严格的质量控制下，我们实现了FAI对加工过程的控制和总装的实时监控。

在出现严重的缺陷和解决不了的技术难题时，我们主动要求三菱给予技术评判和技术援助。

从中学到了宝贵的经验，为下一步燃机转子生产质量控制的额度和类似问题的处理提供了依据。

惠州3#是我公司帮助三菱返修的第一台燃气轮机转子，也是我公司返修的第一台燃气轮机转子，所有的技术支持和质量控制均由三菱负责，我们主要是扮演的是学习者，学习返修转子的检验方法和检验内容、控制方法和控制内容、检验量具和检验设备，以及其中应该注意的要点。

为以后公司的返修燃机转子和返厂大修燃机转子积累重要的经验。

1 加工控制方法要点
主要针对新制的燃气轮机转子而言，重点的质量控制从超精加工开始。

采用节点控制的方法，有效地对各个部件工序完成后的尺寸测量，跳动检查，接触检查，粗糙度检查，孔的位置度检查、圆柱度检查，倒角检查，间隙检查，无损检查等相关的检查，由自检到专检，最后实施FAI见证对整个产品工序的合格性负责，并且要对FAI见证记录整理和会签。

返修的燃气轮机转子相对的加工数量很少，若需加工可以套用新制燃机转子的质量控制方法和记录。

1.1 尺寸测量检查（控制等级4）
我公司主要采用QCS记录卡对尺寸进行检查，适用于精加工和超精加工的交检和记录。

QCS记录卡集合了图示、设计值和公差，包含了图纸上对该工序所有尺寸的测量点。

重点是控制超差尺寸点，对于止口、接配面（接触面）等重要的部位，尺寸公差小，加工精度要求高，出现超差后将很难调整，所以在精加工时都必须留0.50mm的余量，而且在超精加工时，床子精度一定要达到0.002mm。

我公司现就一台3.2m立车能达到要求，严重影响了公司的生产进度。

1.2 跳動检查（控制等级4）
作为检验转子加工是否合格的最重要依据就是在总装完成后的无叶片转子跳动。

这取决于轮盘在加工时的精确加工和严格控制。

轮盘的跳动一般分为端面跳动和圆跳动。

端面跳动主要控制的是：轮盘的水平（做基准面时）或端面相对于基准面的水平（做加工面时）。

圆跳动主要控制的是：轮盘的中心（做基准圆时）或圆相对于轮盘中心的圆度（做加工圆时）。

燃机转子的加工精度要求很高，如果床子的精度不够或未找正就进行加工的话很容易造成跳动超差，所以在加工一个轮盘时，一般只选择一个基准面，这样可以减少累积误差的产生。

出现超差后，一般是重新找正轮盘后对修正面进行最微小量的再加工或者是抛磨。

在莆田3#的检查过程中，出现了跳动超差的现象。

通过对接手环的进汽侧接配面进行了0.02mm的再加工，成功的解决了整体转子中间轴部位的跳动超差问题。

1.3 接触检查（控制等级5）
在燃气轮机加工的最后阶段，往往要对两两轮盘间的接触进行检查。

在透平轮盘和接手环之间采用预装配或与母盘（分凹齿母盘和凸齿母盘）装配的方式检查接触情况，要求：180个齿面至少要超过75%齿面接触，且不能出现连续不接触现象，接触均匀，充分等等。

具体检验标准为：MSFDC-12500。

在压气机轮盘之间采用平尺接触的方法检查接触情况，要求：要超过75%的面积接触，且不出现断线情况，接触均匀，充分等等。

作为最重要的一个控制环节，他往往能反映出转子在总装完成后或者是工作后的接触状态，接触不好的话很容易形成应力集中和变形等等。

在质量控制方面，在出现不符合检验标准的情况时，根据具体的情况做出最微小量的再加工或者是回用。

1.4 粗糙度检查（控制等级3）
表面粗糙度是加工零件的重要特性指标之一。

对摩擦和磨损、疲劳强度、耐腐蚀性、配合性能、接触刚度、密封性都有一定的影响。

我公司一般采用便携式HOMMEL T1000型触针式粗糙度仪，它是利用仪器的测针与被测表面相接触，并使测针沿其表面轻滑过测量表面粗糙度的测量方法。

在燃气轮机转子零部件的加工过程中粗糙度一直是其中的一个软肋，往往达不到图纸的要求，需要进行手工抛磨和机械抛磨来达到要求，甚至只能现状使用。

相比三菱加工的产品，他的控制方法很特别，但是很实用。

比如：三菱对轮盘加工时，在工作部位或接触部位使用精密的刀具和降低了进给速度，使加工出来的粗糙度远远的好于图纸的要求。

而在其他的地方使用了一般的刀具和提高进给速度，这样粗糙度达不到图纸的要求，但是不会影响轮盘的整体质量，在加快了生产进度的同时也保证了产品的质量。

还有就是再加工透平一级轮盘空气冷却孔时，三菱采用的是内冷钻头，冷却液很好的冷却了钻头，同时减少了钻头的震动量，加工出来的孔都能满足图纸要求。

而我公司采用的是实心钻头，加工出的孔基本已经超出了粗糙度仪的测量范围，但是没有有效的补救措施，只能现状使用。

1.5 其他加工控制方法（控制等级3）
燃气轮机转子的零部件包含了很多孔的加工。

其中拉杆孔和连接螺栓孔的加工最为重要。

对于孔的检验方法主要包括孔的位置度检查和孔的圆度检查。

对于孔的位置度检查，根据Z孔中心的实际坐标，算出其他11个孔中心的理论坐标，依次测出11个孔的实际中心尺寸。

比较实际中心和理论中心的坐标差值，不能大于孔的公差范围。

还有一种比较特殊的方法来检测倒角的问题，由于有很多倒角是没法用测量工具来进行测量的，所以我公司一般采用轮廓仪来测量倒角半径。

由于是近似测量，不能真正的反映出倒角的实际情况，所以测量结果也只做参考。

2 检验控制方法要点
主要针对返修的燃气轮机转子而言，由于使用过一段时间，其部件的理化性能和结构都发生了微小的变化。

为了确认轮盘、拉杆等是否还可继续使用，需要对所有轮盘、拉杆、螺栓和螺母等进行无损检查，对个别轮盘进行金相检查和硬度检查，和部分尺寸检查。

因为惠州3#为三菱在我厂返修转子，我公司对返修转子不作任何质量评定。

我们承担了配合和学习的角色，我们通过学习《金相组织检查要领》、《硬度测定要领》、《返修转子无损检查要领》等，系统的了解了返修转子的返修全过程和质量控制方向。

新制的燃气轮机转子已经在进厂复验后合格，具备使用条件。

2.1 金相组织和硬度检查
金相组织和硬度检查只在压气机3级轮盘、4级轮盘、10级轮盘、11级轮盘和17级轮盘以及透平1级轮盘和4级轮盘进行，这主要取决于轮盘的材质。

压气机11～17级采用的是ABM（硬度要求：269Hv～320Hv），压气机1～10级和透平轮盘使用的材料为10325TG（硬度要求：≥331Hv）。

在硬度试验前，要对里氏硬度计和不同硬度的标准试件进行比对，出现差异过大的情况时要对测量结果进行差补。

例如：
2.2 止口检查
止口检查主要是指止口尺寸的确定。

由于止口高度不够，使用内径千分尺测量很容易差生误差，对于返修转子而言，止口很容易出现拉毛的情况，这样误差产生的概率就更大了。

三菱采用了特殊的测量工具，特点如下：
（1）采用特制双头百分摇表。

摇表的刻度与一般的不一样，不能直接进行测量和读数。

通过背面的调节开关可以调节摇表指针的振动方向。

同时，指针的位置可以进行调节，方便测量位置的变化。

（2）内径和外径都可以测量。

设有两个测量头，配合摇表不同的振动方向，可以测量内径和外径。

测量的方法也基本一致。

（3）三步定位。

首先调节尾翼到合适的位置后固定。

再通过螺栓微调，使指针与被测物基本接触。

最后旋转摇表的刻度表，把指针的最小位置调到0 刻度。

这样就测量出了被测物的尺寸，但是不能直接读数。

（4）它只是测量工具并不是量具。

需要配合相同规格的内径千分尺和外徑千分尺才能真正的测量出被测物的尺寸。

但是，三菱使用的止口卡尺有个盲点：不能测量尺寸比较小的止口，像压气机的其他止口，使用它测量都比较吃力。

我建议我们公司可以仿造三菱的设计方案，设计出一个测量间距在175mm～200mm的止口卡尺，能满足大部分止口的测量。

这样既可以消除使用内径千分尺容易产生的误差，又可以避免使用大止口卡尺那样的费劲。

2.3 无损检查
燃气轮机转子的全部零部件都需要做无损检查。

在新制燃机转子中，轮盘的机加工完成后都需要进行无损，确认完好后才能进入到下一工序。

在返修燃机转子中，轮盘的除锈很关键，只有达到无损检验的标准时才能进行无损。

参考文献：
[1]许志春.燃机联合循环国产化质量控制研究与实施[J].。