液力連接螺栓在汽輪發(fā)電機組聯(lián)軸器上的應(yīng)用

1 T2A-330機組聯(lián)軸器介紹

      ALSTOM 產(chǎn)T2A-330汽輪發(fā)電機組軸系布置為：高壓轉(zhuǎn)子-中壓轉(zhuǎn)子-低壓轉(zhuǎn)子-發(fā)電機 轉(zhuǎn)子。各轉(zhuǎn)子均為實心整鍛件，三個聯(lián)軸器均為剛性連接。聯(lián)軸器螺栓數(shù)量分別為：14（高 /中）；12（中/低）；10（低/發(fā)）。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(jīng)過嚴格測量，精度為0.01 mm，用電腐蝕工藝寫在每 顆螺栓的端部。裝配時通過調(diào)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 ，*后對螺桿長度進行測量，確認其拉伸量無誤后結(jié)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(yīng)力后，將處于自由狀態(tài)的螺帽松開，之后泄掉油壓，完成拆卸 。在軸系中負荷*大處的低壓缸/發(fā)電機對輪處的螺栓采用了特殊的錐形套，帶錐形套的螺 栓無論是在結(jié)構(gòu)、原理以及施工工藝上都有其獨特之處。

2 結(jié)構(gòu)特點

      這種螺栓相比常規(guī)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(cè)的螺帽端面加工有3個軸向通孔，每個通孔由M 8的螺孔和?6的光孔兩部分組成。
      3) 在螺桿外表面和聯(lián)軸器的螺孔內(nèi)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(tài)下寬約10 mm。
      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(tài)下，螺桿的伸長量為0.38～0.44 mm，對應(yīng)的緊固力為：61 850～70 09 7 kgf。可以推知整個聯(lián)軸器對輪接觸面之間的正壓力為618 500～700 970 kgf。

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(xiàn)無間隙配合

      錐形套附件包括間距套、6鎖緊銷釘以及M8鎖緊螺釘。在裝配過程中，均勻地旋緊鎖 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(nèi)表面已經(jīng)被螺桿的配合段限位，錐形配合面會將間距套施加的軸向力轉(zhuǎn) 化為放大了100倍，方向垂直與其內(nèi)表面的正壓力，并*終作用在對輪螺孔的內(nèi)表面，以實 現(xiàn)螺桿、錐形套、對輪三者緊密結(jié)合。該過程類似于緊固膨脹螺栓。

      由于該聯(lián)軸器螺栓孔在機組安裝過程中經(jīng)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(lián)軸器恢復(fù)到配絞時的狀態(tài)。從這種意義上，可以認為聯(lián)軸器連接螺栓的裝配是 對聯(lián)軸器找中心結(jié)果的一個自動修正過程，而不會在連接過程中產(chǎn)生任何附加的曲柄效應(yīng)。 某臺機組連續(xù)3次大修資料的曲柄測試記錄可以清楚地說明這一點。

*次檢修記錄：*大曲柄出現(xiàn)在4 號與5號之間及對側(cè)，汽機側(cè)對輪在4號與5號之間正 向0.015 mm。

*次檢修記錄：*大曲柄出現(xiàn)在3號～8號處，汽機側(cè)對輪在3號正向0.02 mm。

第三次檢修記錄 ：*大曲柄出現(xiàn)在4號～9號處，汽機側(cè)對輪在4號處正向0.02 mm。

      可見，數(shù)次操作所產(chǎn)生*大曲柄值出現(xiàn)的范圍和數(shù)值波動的范圍都極其有限，這正是錐形 套定位作用的體現(xiàn)。因此，錐形套采用的意義在于自動修正聯(lián)軸器找中心后的軸系狀況。

3.2 限制螺桿應(yīng)力釋放

      與常規(guī)的無錐形套的連接螺栓相比，錐形套的加入，使螺桿的受力情況變得較為復(fù)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(yīng)力分布而言，將整個螺 桿以間距套/錐形套的結(jié)合面為界分成了兩部分：左端的拉應(yīng)力由帶鎖緊孔的螺帽和錐形套 保持；右端的拉應(yīng)力由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(cè)螺帽能完全釋放該側(cè)的螺桿拉應(yīng)力；拆卸（或松開）錐形套側(cè)螺帽后，也將導(dǎo)致該側(cè) 拉引力釋放，但隨著拉應(yīng)力的釋放，螺桿收縮，配合段的徑向回彈增大，錐形套對螺桿配合 段的表面正壓力將限制其進一步收縮以釋放拉應(yīng)力。 {TodayHot}

      可見錐形套增加了螺桿應(yīng)力釋放的限制條件，客觀上對于運行中的聯(lián)軸器起到了螺栓防 松動的積極作用，同時也將導(dǎo)致檢修中的解體工作進一步復(fù)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(chǎn)生的壓力油通過液壓缸上的油管接頭進入油缸內(nèi)部，驅(qū)動活塞膨脹，并通過 拉伸頭將拉伸力傳遞到螺桿，實現(xiàn)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(dāng)油壓升至預(yù)定值后，就可操作手柄將螺帽旋動。底部墊圈為保持架提供一個平整的支持 平面。

      在充分認識了其結(jié)構(gòu)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(lián)軸器中心找正工作結(jié)束，滿足規(guī)程要求：端面張口≤0.02 mm，外園偏差0.04 mm。 
      2）螺桿的自由長度測量記錄。
      3）仔細清掃對輪螺孔內(nèi)、螺栓的各個零件并晾干表面的清洗油。 
      4）為每個螺栓準備3顆M8的臨時用的螺釘，規(guī)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(yīng)的對輪螺孔中，并調(diào)整錐形套的開口面朝轉(zhuǎn)子 的軸線。
由于錐形套的開口使得螺栓的質(zhì)量分部出現(xiàn)圓周方向不均，這樣做可以防止聯(lián)軸器出現(xiàn)質(zhì) 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(cè)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(guī)的緊固方法，在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(cè)。
     2）就中拉伸：拉伸油壓為*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泄掉油壓。
     3）初步拉伸：再次以50％*終拉伸壓力進行拉伸，旋緊螺帽后泄壓。
     4）*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。

4.3 拆卸工藝

     從螺栓結(jié)構(gòu)上可以看到整根螺桿的拉伸量被錐形套/間距套的結(jié)合面沿軸向分為兩部分， 錐形套側(cè)的伸長量約占總伸長的2/3，故拆卸螺栓應(yīng)考慮先從錐形套側(cè)的螺母入手。

     1）就位拉伸裝置于間距套對側(cè)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在松開 螺母一圈以上，擰松并退出鎖緊螺釘，之后泄掉油壓。

     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(cè)的螺母很可能導(dǎo)致整根螺桿的內(nèi)應(yīng)力釋放而松動。如果松動， 就取下間距套側(cè)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(cè)的螺 母只能部分釋放錐形套側(cè)螺桿的拉應(yīng)力。而且隨著應(yīng)力的釋放，螺桿收縮，徑向正壓力對其 產(chǎn)生限位作用，將其壓得更緊導(dǎo)致拉應(yīng)力無法進一步釋放。

     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(nèi)力將二者分離。

可以取下間距套和帶鎖緊孔的螺帽就位于錐形套的薄壁側(cè)，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(yīng)將螺桿的另一段 旋上螺母，防止錐形套彈出傷人。

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