李 軍

(安康水力發(fā)電廠,陜西省安康市 725000)

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發(fā)電機(jī)上機(jī)架千斤頂套筒拔出專用工具研制

李 軍

(安康水力發(fā)電廠,陜西省安康市 725000)

針對(duì)發(fā)電機(jī)組上機(jī)架支承(套筒式)安全銷剪斷更換，提出了一種新的方法。將原拆卸吊出更換方式，通過(guò)研制的專用工具革新為就地更換方式，簡(jiǎn)化了更換過(guò)程，節(jié)約了人力，提高了工作效率。重點(diǎn)介紹了新方法的使用原理、操作步驟，專用工具的研制過(guò)程和進(jìn)一步的改進(jìn)思路。

上機(jī)架;千斤頂;剪斷銷;拔出;專用工具

安康水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機(jī)組在運(yùn)行中，由于機(jī)械因素或電氣因素的影響，引起發(fā)電機(jī)組轉(zhuǎn)子擺度振動(dòng)過(guò)大[1-2]，產(chǎn)生上機(jī)架千斤頂剪斷銷被剪斷，需要對(duì)剪斷的剪斷銷進(jìn)行更換。被剪斷的剪斷銷因?yàn)榕c套筒一起擠壓到千斤頂座內(nèi)孔里，常用工具無(wú)法在千斤頂安裝位置將剪斷銷與套筒一起拔出，需要先拆除發(fā)電機(jī)上機(jī)架蓋板，再拆除發(fā)電機(jī)上機(jī)架千斤頂，并吊運(yùn)到安裝間，固定在安裝間的地錨上，利用橋機(jī)10 t吊鉤拉拔出套筒(如圖1)，使殘余剪斷銷與安裝孔對(duì)正后沖出，更換新的剪斷銷，整個(gè)工作費(fèi)力費(fèi)時(shí)。由于使用橋機(jī)進(jìn)行拉拔，存在沒(méi)有專用吊點(diǎn)、橋機(jī)拉力沖擊、鋼絲繩松脫崩斷等不安全隱患，參與工作人員也較多，一般參與這項(xiàng)工作的人員在8人左右。

為了提高工作安全性與工作效率，需研發(fā)一種上機(jī)架千斤頂套筒拔出專用工具。

1 原有狀態(tài)

1.1 上機(jī)架千斤頂結(jié)構(gòu)

圖1 原套筒拔出工作方式照片

安康水力發(fā)電廠發(fā)電機(jī)組為SF200-56/12800型發(fā)電機(jī)組，機(jī)組設(shè)置有上、下機(jī)架，上機(jī)架是安置上導(dǎo)軸承的支撐部件，由于發(fā)電機(jī)組是半傘式，無(wú)下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)[2-3]，為了限制發(fā)電機(jī)組上機(jī)架徑向位移，在上機(jī)架支臂外端設(shè)置承受徑向力的千斤頂，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 上機(jī)架千斤頂結(jié)構(gòu)圖

1.2 上機(jī)架工作環(huán)境

上機(jī)架千斤頂上部0.5 m有發(fā)電機(jī)上機(jī)架蓋板覆蓋，下部距離工作面3 m。上機(jī)架工作環(huán)境見圖3。

圖3 上機(jī)架工作環(huán)境照片

2 解決方案

因原有的工作方式存在較大的安全隱患，并且操作工序繁雜、工作效率低下、工人勞動(dòng)強(qiáng)度大，為了解決上機(jī)架千斤頂剪斷銷更換難這個(gè)問(wèn)題，我們決定研制一套上機(jī)架千斤頂套筒拔出專用工具。

2.1 專用工具設(shè)計(jì)目標(biāo)

(1) 千斤頂不需要從安裝位置拆除吊出；

(2) 工具易于搬運(yùn)組裝；

(3) 工具采用液壓系統(tǒng)，操作簡(jiǎn)便省力，行程可控；

(4) 工具使用安全性強(qiáng)，不會(huì)對(duì)施工人員或設(shè)備造成危害。

2.2 專用工具設(shè)計(jì)方案

依據(jù)設(shè)計(jì)目標(biāo)和現(xiàn)場(chǎng)條件，經(jīng)過(guò)廣泛查閱資料、多次探討，根據(jù)上機(jī)架千斤頂結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，借用擴(kuò)張器原理，最終設(shè)計(jì)出一套上機(jī)架千斤頂套筒拔出專用工具，設(shè)計(jì)方案如圖4。

2.3 專用工具結(jié)構(gòu)

專用工具主要由上頂板、扶手、2臺(tái)5 t薄型液壓千斤頂(FPY-5)、下頂板、螺母、銷釘螺栓及1臺(tái)手動(dòng)液壓泵構(gòu)成[4]，結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 專用工具設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

2.4 專用工具工作原理

專用工具采用銷釘螺栓將分瓣的上、下頂板各自組裝成一個(gè)整體，分別固定在上機(jī)架千斤頂鎖緊螺母(工作時(shí)，需要將鎖緊螺母從鎖緊位置退開，用于放置上頂板)和千斤頂座上，在下頂板上固定2個(gè)薄型液壓千斤頂，用手壓泵給2臺(tái)薄型液壓千斤頂同時(shí)供油，2臺(tái)薄型液壓千斤頂頂住上頂板，而上頂板頂住鎖緊螺母，帶動(dòng)頂絲、套筒位移，將剪斷銷孔對(duì)齊，這樣就可以用沖子將損壞的剪斷銷退出，更換新的剪斷銷。實(shí)際使用如圖5。

圖5 專用工具工作照片

2.5 專用工具性能特點(diǎn)

(1) 采用液壓部件，操作人員省力、工具行程可控

采用液壓手壓泵和薄型液壓千斤頂，人員在操作上省力，連接管路延長(zhǎng)可以讓工作人員在一個(gè)相對(duì)安全寬敞的工作環(huán)境進(jìn)行受力操作，提高了工作人員的操作安全性，同時(shí)也減少了人員工作強(qiáng)度，由于是手動(dòng)操作液壓泵，操作人員可以方便控制薄型液壓千斤頂行程，方便剪斷銷與安裝孔對(duì)齊，對(duì)拆卸與安裝剪斷銷十分有利。

(2) 專用工具上下頂板采用分瓣組裝形式

這種形式可以方便地將工具安裝在工作位置，減少了上機(jī)架千斤頂拆卸、調(diào)運(yùn)、回裝等工作步驟，使檢修工序簡(jiǎn)化，節(jié)省了大量人力及檢修時(shí)間。

(3) 專用工具上下頂板連接螺栓采用銷釘螺栓形式

這種形式雖然增加了專用工具加工難度和費(fèi)用，但專用工具組裝精度得到保障，2個(gè)薄型液壓千斤頂能夠同時(shí)受力，減少了總功率的輸出。

2.6 材料選擇

由于天車起吊力10 t，作為銷釘螺栓承受的額定拉力，根據(jù)不同材料的機(jī)械性能參數(shù)，選擇制作銷釘螺栓的材料[5]，如表1。

表1 兩種材料機(jī)械性能比較表

通過(guò)比較，我們認(rèn)為45號(hào)鋼雖然也符合我們的工作要求，但安全系數(shù)有點(diǎn)低，40CR合金鋼完全能夠滿足工作安全要求，因此選擇40CR鋼為連接銷釘螺栓制作材料。

2.7 專用工具制造難點(diǎn)

2.7.1 連接銷釘螺栓及孔加工

為了保證頂板組合后能夠最大化地保持平整，并且便于拆裝，將連接螺栓設(shè)計(jì)為銷釘螺栓，螺栓中部與孔的配合，選用間隙配合，配合公差控制在0.05～0.1 mm之間，銷釘?shù)呐浜铣叽缍伍L(zhǎng)度依據(jù)工件的限位原理選擇[6-7]，保證組合后的頂板平整，螺栓銷釘段與螺紋段設(shè)計(jì)成錐度，便于螺栓拆裝，如圖6所示。

2.7.2 上、下?lián)醢迤叫卸?/p>

雖然我們?cè)谶B接螺栓上采用了銷釘方式，最大化地保證了組合后頂板的平面度，但這樣做還是存在接觸夾角，薄型液壓千斤頂工作面受力不均，對(duì)工具容易產(chǎn)生傷害。為了解決這個(gè)問(wèn)題，我們又在上頂板上設(shè)計(jì)了一個(gè)可調(diào)節(jié)螺栓，與薄型液壓千斤頂接觸面設(shè)計(jì)為球面，這樣就很好地解決了問(wèn)題，如圖7所示。圖8是改造后的工具設(shè)計(jì)圖。

圖6 連接螺栓圖 單位：mm

圖7 調(diào)節(jié)螺栓圖

圖8 改造后的工具設(shè)計(jì)圖

2.8 專用工具組裝使用

如圖5所示，用銷釘螺栓將上、下?lián)醢宸謩e組裝成一個(gè)整體，分別固定在上機(jī)架千斤頂鎖緊螺母和千斤頂座上，并檢測(cè)2個(gè)擋板的平整度、薄型液壓千斤頂與上擋板調(diào)節(jié)螺栓接觸情況，連接油管路，用手壓泵給2臺(tái)薄型液壓千斤頂供油，薄型液壓千斤頂能夠順利的將上擋板頂起，帶動(dòng)套筒位移，檢查工具動(dòng)作無(wú)卡澀，工具基本性能具備。

3 實(shí)際使用效果

在2015年安康水力發(fā)電廠4號(hào)機(jī)組大修中，需要更換2個(gè)上機(jī)架千斤頂剪斷銷，這次我們?cè)谏蠙C(jī)架千斤頂工作位置，只用了4個(gè)試驗(yàn)人員，經(jīng)過(guò)0.5 h的作業(yè)培訓(xùn)，工作用了0.5 h就順利地將1個(gè)剪斷銷取出，工具沒(méi)有受到任何損傷變形，拆除第2個(gè)剪斷銷只用3個(gè)工作人員就可勝任這項(xiàng)工作。

4 使用中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題

我們?cè)诓鹦兜?個(gè)剪斷銷時(shí)，發(fā)現(xiàn)剪斷銷與千斤頂座內(nèi)孔卡死嚴(yán)重，工具操作力不足，校對(duì)了上下頂板連接螺栓強(qiáng)度，認(rèn)為強(qiáng)度滿足2個(gè)10 t薄型液壓千斤頂(FPY-10)工作力，更換后順利將這個(gè)上機(jī)架千斤頂剪斷銷拆除，但在工作中，發(fā)現(xiàn)液壓泵接頭有部分也產(chǎn)生了滲漏，我們及時(shí)更換耐壓等級(jí)更高的液壓手泵與管路，檢查機(jī)械部件完好，由于10 t薄型液壓千斤頂外形尺寸與5 t有差距，需要對(duì)上頂板調(diào)節(jié)螺栓安裝位置進(jìn)行調(diào)整。

5 改進(jìn)措施

(1) 更換耐壓等級(jí)更高的液壓設(shè)備，并在油管路上增設(shè)壓力表，監(jiān)視液壓泵工作壓力情況，保證液壓系統(tǒng)在額定工作范圍內(nèi)工作，保障人員及設(shè)備安全。

(2) 依據(jù)10 t薄型液壓千斤頂外形尺寸，調(diào)整上下頂板受力位置。

6 結(jié) 語(yǔ)

發(fā)電機(jī)上機(jī)架千斤頂套筒拔出專用工具的研制，由于采用了液壓系統(tǒng)，專用工具體積小、操作方便，減少了人員的體力支出。人員可以處在安全的工作環(huán)境下操作，提高了工作安全性，工具行程可控，方便孔位對(duì)正，減少調(diào)整次數(shù)，提高了整體工作效率；銷釘螺栓鏈接方式，解決了工具裝入與退出問(wèn)題，并且專用工具受力均勻不易變形，增強(qiáng)了專用工具易用性；調(diào)節(jié)螺栓的使用在保證薄型液壓千斤頂正常工作的同時(shí)，還能根據(jù)上機(jī)架千斤頂鎖緊螺母與千斤頂座距離不同，進(jìn)行再調(diào)整，彌補(bǔ)了薄型液壓千斤頂行程短的缺點(diǎn)。

通過(guò)這次工具研發(fā)，我們收獲的不僅是一個(gè)好用、實(shí)用的工具，還增強(qiáng)了不斷進(jìn)取勇于創(chuàng)新的信心。希望在以后的工作中能夠研制出更多實(shí)用好用的創(chuàng)新成果。

[1] 王玲花.水輪發(fā)電機(jī)組振動(dòng)及分析[M].鄭州：黃河水利出版社，2011.

[2] 安康水力發(fā)電廠機(jī)械檢修規(guī)程[S].安康:安康水力發(fā)電廠，2009.

[3] 單文培.水輪發(fā)電機(jī)組及其輔助設(shè)備運(yùn)行與維修[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2009.

[4] 王克.新版五金手冊(cè)[M].鄭州：河南科技出版社，2014.

[5] 王兵.金屬切削手冊(cè)[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.

[6] 方昆凡.公差與配合實(shí)用手冊(cè) [M].2版.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2012.

[7] 邵堃.機(jī)械制造技術(shù)[M].上海：上海科技出版社，2012.

Study and Manufacturing of Special Tool for Pulling Jack Sleeve of Upper Bracket of Generator

LI Jun

(Ankang Hydropower Plant, Ankang, Shaanxi 725000,China)

A new method for replacement of the safety pin sheared for the (sleeve type) bearing of the upper bracket of generator is proposed. Application of the newly studied and manufactured special tool , instead of dismantling and lifting for replacement, simplifies the replacing process, reduces manpower and improves work efficiency. In the paper, application principle and operational step of the new method are focused as well as the studying & manufacturing process and further improving concept are described.Key words: upper bracket; jack; shearing pin; pulling out; special tool

1006—2610(2016)05—0079—04

2016-04-26

李軍(1970- )，男，陜西省華縣人，高級(jí)技師，主要從事水力發(fā)電設(shè)備機(jī)械維護(hù)與檢修工作.

TV698.1

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.020