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錐形套液力連接螺栓在汽輪發電機組聯軸器上的應用

更新時間:2018-01-31 點擊數:434

1.T2A-330機組聯軸器介紹
   ALSTOM產T2A-330汽輪發電機組軸系布置為:高壓轉子-中壓轉子-低壓轉子-發電機轉子。各轉子均為實心整鍛件,三個聯軸器均為剛性連接。聯軸器螺栓數量分別為:14(高/中);12(中/低);10(低/發)。所有連接螺栓均為液力拉伸雙頭螺栓,隨機配有專用的拉伸裝置。其原始長度在出廠前都經過嚴格測量,精度為0.01mm,用電腐蝕工藝寫在每顆螺栓的端部。裝配時通過調整拉伸裝置液壓缸的壓力,控制其伸長量,手動旋緊螺帽即可,最后對螺桿長度進行測量,確認其拉伸量無誤后結束操作。拆卸時也是使用拉伸裝置將螺桿拉長,以消除螺帽承受的應力后,將處于自由狀態的螺帽松開,之后卸掉油壓,完成拆卸。在軸系中負荷最大處的低壓缸/發電機對輪處的螺栓才用了特殊的錐形套,帶錐形套的螺栓無論是在結構、原理以及施工工藝上都有其獨特之處。
2.結構特點
這種螺栓相比常規的液力拉伸螺栓有以下幾點不同:
1)  在螺桿的兩端均加工有完全一樣的錐形螺紋
2)  兩端的螺帽外形尺寸一致,但其中一側的螺帽斷面加工有3個軸向通孔,每個通孔由M8的螺孔和φ6的光孔兩部分組成。
3)  在螺桿外表面和聯軸器的螺孔內表面之間有一個錐度為1:100的C形的開口套,該開口槽道在自然狀態下寬約10mm。
4)  在錐形開口套與帶M8螺孔的螺母之間有一個間距套。
3.工作原理
     在正確裝配狀態下,螺桿的伸長量為0.38~0.44mm,對應的緊固力為:61850~70097kgf??梢酝浦麄€聯軸器對輪接觸面之間的正壓力為618500~700970kgf。
就工作原理而言,與普通螺栓不同的是,錐形套及其附件的作用。
3.1 實現無間隙配合
錐形套附件包括間距套、6鎖緊銷釘以及M鎖緊螺釘。在裝配過程中,均勻的旋緊鎖緊螺釘,可以推動銷釘和間距套向錐形套方向移動,進而推動錐形套朝其薄壁端的楔形空間移動。由于錐形套內表面已經被螺桿的配合端限位,錐形配合面會將間距套施加的軸向力轉化為放大了100倍,方向垂直與其表面的正壓力,并最終作用在對輪螺孔的內表面,已實現螺桿、錐形套、對輪三者緊密結合。該過程類似于緊固膨脹螺栓。
由于該聯軸器螺栓孔在機組安裝過程中經過嚴格的配鉸,故理論上正確的裝配工藝完全能夠確保將聯軸器恢復到配鉸時的狀態。從這種意義上,可以認為聯軸器連接螺栓的裝配時對聯軸器找中心結果的一個自動修正過程,而不會再連接過程中產生任何附加的曲柄效應。某臺機組連續3次大修資料的曲柄測試記錄可以清楚的說明這一點。
第一次檢修記錄:最大曲柄出現在4號與5號之間及對側,汽機側對輪在4號與5號之間正向0.015mm。
第二次檢修記錄:最大曲柄出現在3號~8號處,汽機側對輪在3號正向0.02mm
第三次檢修記錄:最大曲柄出現在4號~9號處,汽機側對輪在4號處正向0.02mm。
可見,數次操作所產生最大曲柄值出現的范圍和數值波動的范圍都極其有限,這正是錐形套定位作用的體現。因此,錐形套采用的意義在于自動修正聯軸器找中心后的軸系狀況。
3.2 限制螺桿應力釋放
與常規的無錐形套的連桿螺栓相比,錐形套的加入,使螺桿的受力情況變得較為復雜:旋緊鎖緊螺釘,將錐形套壓進螺桿和螺栓孔之間的楔形空間后,就應力分布而言,將整個螺桿以間距套/錐形套的結合面為界分為了兩部分:左端的拉應力有帶鎖緊孔的螺帽和錐形套保持;右端的拉應力有錐形套和不帶鎖緊孔的螺帽保持;故從理論上講,拆卸(或松開)間距套側螺帽能完全釋放該側的螺桿拉應力;拆卸(或松開)錐形套側螺帽后,也將導致該側拉應力釋放,但隨著拉應力的釋放,螺桿收縮,配合端的徑向回彈增大,錐形套對螺桿配合端的表面正壓力將限制其進一步收縮以釋放拉應力。
可見錐形套增加了螺桿應力釋放的限制條件,客觀上對于運行中的聯軸器起到了螺栓防松動的積極作用,同時也將導致檢修中的解體工作進一步復雜化。
4拆裝工藝
4.1液力拉伸裝置
液力拉伸螺栓的拆裝離不開液力拉伸裝置,該裝置一般由手搖油泵、液壓缸、拉伸頭、槽口操作扳手及手柄組成。
手搖油泵產生的壓力油通過液壓缸上的油管接頭進入油缸內部,驅動活塞膨脹,并通過拉伸頭部將拉伸力傳遞到螺桿,實現螺桿的拉伸。操作扳手右端的槽口與螺帽端面的槽口配合,當油壓升至預定值后,就可操作手柄將螺帽旋轉。底部墊圈為保持架提供一個憑證的支持平面。在充分認識了其結構特點和工作原理之后,就不難理解錐形套液力拉伸螺栓的拆裝工藝了。
4.2裝配工藝
4.2.1準備工作
1)聯軸器中心找正工作結束,滿足規程要求:端面張口≤0.02mm,外園偏差0.04mm。
2)螺桿的自由長度測量記錄
3)仔細清掃對輪螺孔內、螺栓的各個零件冰涼感表面的清洗油。
4)為每個螺栓準備3顆M8的臨時用的螺釘,規格同原件。
4.2.2就位
1)將錐形套套在各自的螺桿上,并穿入對應的對輪螺孔中,并調整錐形套的開口面朝轉子的軸線。
由于錐形套的開口使得螺栓的質量分布出現圓周方向不均,這樣做可以防止聯軸器出現質量不平衡。
2)輕輕用手將帶鎖緊孔的螺母旋緊。這樣做是為了確保螺桿/錐形套之間以及錐形套/對輪螺孔之間能夠接觸。
3)就位對側的螺母。
4)就位鎖緊銷及臨時鎖緊螺釘。
4.2.3緊固
總體順序同常規的緊固方法,再手動盤車裝置的配合下,對稱進行。
1)組裝拉伸裝置于間距套的對側。
2)就中拉伸:拉伸油壓為最終拉伸壓力的50%,均勻緊固臨時鎖緊螺釘(并不操作手柄旋動螺帽),將錐形套沿軸向壓緊后卸掉油壓。
3)初步拉伸:再次以50%最終拉伸壓力進行拉伸,旋緊螺帽后泄壓。
4)最終拉伸:將油壓提升到100%拉伸壓力,旋緊螺帽及臨時鎖緊螺釘,之后泄壓并拆除拉伸裝置。
5)檢查拉伸量:實踐證明,只要嚴格控制拉伸油壓,螺栓的生產量均能滿足要求,如果出現較大偏差,可以松開螺帽后,調整壓力,重新操作。
6)更換臨時鎖緊螺釘并涂抹適當的鎖固膠。
4.3拆卸工藝
從螺栓結構上可以看到整根螺桿的拉伸量被錐形套/間距套的結合面沿軸向分為兩個部分,錐形套側的伸長量約為總伸長的2/3,故拆卸螺栓應考慮先從錐形套側的螺母入手。
1)就位拉伸裝置于間距套對側的螺母上,拆卸螺母。提升油壓直至螺母松動(拆卸油壓一般略高于裝配油壓),在保持油壓的情況下再松開螺母一圈以上,擰松并退出鎖緊螺釘,之后卸掉油壓。
2)檢查螺桿是否松動。如果在機組運行過程中,螺桿/錐形套/螺孔之間的徑向正壓力減小或消失,拆卸間距套對側的螺母很可能導致整根螺桿的內應力釋放而松動。如果松動,就取下間距套側的螺母、螺桿等完成拆卸工作。
3)如果螺桿/錐形套/螺孔之間的徑向正壓力依然保持在較高水平,拆卸間距套對側的螺母只能部分釋放錐形套側螺桿的拉應力。而且隨著應力的釋放,螺桿收縮,徑向正壓力對其產生限位作用,將其壓的更緊導致拉應力無法進一步釋放。
此時需要通過拉伸間距套側的螺桿來釋放該段的拉應力:在該側組裝拉伸裝置,提升油壓以松開間距套側的螺母。在松開雙側螺母的情況下,一般適當敲打便可輕松取下。
4)如果螺桿仍然無法松動,需要在螺桿與錐形套之間施加一個軸向的內力將二者分離。
可以去下間距套和帶鎖緊孔的螺帽就位于錐形套的薄壁側,并組裝好鎖緊銷及鎖緊螺釘,通過緊固鎖緊螺釘將錐形套與螺桿分離,完成拆卸過程。為安全起見,應將螺桿的另一段旋上螺母,防止錐形套彈出傷人。
4.4裝配中典型的操作誤區
1)隨意選擇拉伸方向。如果選擇間距套側進行拉伸,在拉伸過程中一旦將錐形套脹緊后,錐形套側的螺桿便被限位無法繼續拉伸,此后繼續施加的拉力將由間距套側的螺桿單獨承受,無法達到規定的拉伸量。極端情況下,當錐形套脹緊時,無鎖緊孔的螺帽尚未緊貼對輪沉孔平面,所有拉伸力均有間距套側的螺桿承受,此時螺桿的伸長量最?。s為0.12~0.15mm),且拉伸完成后,錐形套側的螺帽仍然為松動狀態。
2)省略就中拉伸步驟。無法保證裝配后的螺桿與螺孔同心,將導致聯軸器部分的質量分布難以控制,同時也無法實現聯軸器曲柄的自動校正,沒有發揮出錐形套的功能。
3)最終拉伸后沒有及時擰緊鎖緊螺釘。在高速旋轉的軸系中,錐形套在螺孔內的任何位移都是危及安全的隱患。
5結論
錐形套液力連接螺栓具有液力連接螺的一般特點:緊固力的大小與調整活塞油壓可以很精確的控制,可以保證整個聯軸器的總壓力和壓力分布的均勻;無間隙配合更是其獨到之處,可以對聯軸器中心找到結果自動修正,確保安裝精度。其優越的性能特點,使得它在大容量的汽輪發電機組上得到了日益廣泛的應用。同時其特殊的結構也決定了拆裝工藝的特殊性,只有按照正確的工藝施工,才能充分發揮其長處,實現其應有的功能,避免不必要的損壞。

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