中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)電力工業(yè)設(shè)備管理特級(jí)專家 宓正源

輪機(jī)的低壓缸由于體積大，剛性差，加上應(yīng)力釋放，往往會(huì)產(chǎn)生變形。個(gè)別位置用常規(guī)的液壓扳手緊固時(shí)反作用力臂的支點(diǎn)不好找，此外反作用力臂造成的側(cè)向彎扭矩產(chǎn)生的巨大的摩擦力不但損壞了螺栓的螺牙紋，還消耗了大部分液壓扳手的驅(qū)動(dòng)扭矩，使螺栓無(wú)法達(dá)到需要的預(yù)緊力、不能緊固到位，往往在檢修后的低壓缸中分面留有間隙，導(dǎo)致漏氣，降低了機(jī)組的效率，甚至高壓蒸汽在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)中分面法蘭造成吹蝕。

汽輪機(jī)低壓缸泄漏問(wèn)題的解決辦法

中國(guó)電力設(shè)備管理協(xié)會(huì)高級(jí)會(huì)員、中國(guó)電力工業(yè)設(shè)備管理特級(jí)專家 宓正源

汽輪機(jī)的低壓缸由于體積大，剛性差，加上應(yīng)力釋放，往往會(huì)產(chǎn)生變形。個(gè)別位置用常規(guī)的液壓扳手緊固時(shí)反作用力臂的支點(diǎn)不好找，此外反作用力臂造成的側(cè)向彎扭矩產(chǎn)生的巨大的摩擦力不但損壞了螺栓的螺牙紋，還消耗了大部分液壓扳手的驅(qū)動(dòng)扭矩，使螺栓無(wú)法達(dá)到需要的預(yù)緊力、不能緊固到位，往往在檢修后的低壓缸中分面留有間隙，導(dǎo)致漏氣，降低了機(jī)組的效率，甚至高壓蒸汽在設(shè)備運(yùn)行過(guò)程中對(duì)中分面法蘭造成吹蝕。

神華四川能源有限公司江油發(fā)電廠300MW機(jī)組和華電淄博發(fā)電廠5號(hào)機(jī)低壓外缸以及北侖港電廠3號(hào)600MW機(jī)組大修時(shí)用了一個(gè)新技術(shù)就解決了這個(gè)問(wèn)題。

這個(gè)新技術(shù)就是無(wú)偏載、無(wú)反作用力臂的預(yù)緊力控制緊固技術(shù)：這種緊固技術(shù)通過(guò)用一個(gè)特殊的三件式結(jié)構(gòu)的CLAMP拉伸螺母（見(jiàn)圖1:由內(nèi)套筒1,外套筒2和墊圈3組成）代替常規(guī)罩帽螺母或六角螺母，而這種特殊的CLAMP螺母其專利的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在緊固過(guò)程中自身形成一個(gè)完整的力循環(huán)，可以無(wú)需借助外部的反作用力支點(diǎn)（實(shí)物圖見(jiàn)圖2）。

用CLAMP拉伸螺母可以精確控制螺栓的預(yù)緊力，由于沒(méi)有偏載，不同的螺栓緊固時(shí)所克服的摩擦力幾乎一致，相同的施力情況下比傳統(tǒng)的扭矩緊固方式可以得到較大的預(yù)緊力，來(lái)消除一些低壓缸的間隙，并且不同的螺栓之間預(yù)緊力的均勻度精度大幅度提升。

圖1 CLAMP拉伸螺母結(jié)構(gòu)圖

圖2 CLAMP拉伸螺母和驅(qū)動(dòng)機(jī)具照片

1 江油發(fā)電廠300MW機(jī)組低壓缸使用新技術(shù)緊固低壓缸螺栓的案例

螺栓規(guī)格：M36×4 mm，10.9 級(jí)，40顆舊螺栓，中間縮頸直徑30 mm有傷痕。溫度300℃。為了安全，取1.5倍安全系數(shù)，螺栓預(yù)緊力取300 kn相當(dāng)于40%屈服強(qiáng)度極限值（以M30來(lái)校核）。

采用機(jī)具：AVANTI3型機(jī)具5部，其中一部備用。泵站2臺(tái)，螺母驅(qū)動(dòng)器4個(gè)。用CLAMP拉伸螺母代替?zhèn)鹘y(tǒng)罩蓋螺母。

低壓缸緊固螺栓過(guò)程：

在實(shí)施螺栓緊固過(guò)程中，每個(gè)人孔門用一部機(jī)具緊固，四個(gè)人孔門同時(shí)進(jìn)行,保持同步。首先施加40%預(yù)緊力，由外向里順序?qū)γ款w螺栓進(jìn)行初始預(yù)緊，再用70%、100%力緊固，最終再進(jìn)行一次校核，整個(gè)過(guò)程相當(dāng)順利，用時(shí)一小時(shí)?？紤]到螺栓使用年限較長(zhǎng)，且中心段直徑略小為M30，最終預(yù)緊力即載荷為300kn。

圖3 低壓缸緊固螺栓

圖3 低壓缸緊固螺栓

圖4 安裝完成后測(cè)量圖

安裝完成后測(cè)量：所有螺栓緊固后，用0.03mm塞尺測(cè)量間隙，間隙小于0.03mm，效果很好。

2 華電淄博發(fā)電廠5號(hào)機(jī)低壓外缸安裝的案例

由于存在較為嚴(yán)重的缸體形變，黃色區(qū)域一直是泄漏點(diǎn)。之前他們也想過(guò)很多辦法，包括研缸、加盤(pán)根、塞銅條等多種方式，鑒于他們是一個(gè)三段式缸體，連接全靠螺栓連接，這四個(gè)連接角處的漏氣情況一直沒(méi)有解決。

淄博電廠5號(hào)機(jī)缸體螺栓工況：

（1）螺栓直徑：M42x4.5；原螺母對(duì)邊：S36；原螺母形狀：罩帽；螺栓等級(jí)及材質(zhì)：8.8級(jí)；螺栓長(zhǎng)度：170 mm。

（2）螺栓直徑：M36x4；原螺母對(duì)邊：S 27；原螺母形狀：罩帽；螺栓等級(jí)及材質(zhì)：8.8級(jí)；螺栓長(zhǎng)度：270 mm。

以前用大錘敲擊緊固，一直沒(méi)有解決泄漏問(wèn)題。

負(fù)責(zé)檢修的電建三公司用CLAMP拉伸螺母緊固后消除了泄漏（見(jiàn)圖5）。

圖5 用CLAMP拉伸螺母緊固

3 北侖港4號(hào)機(jī)汽輪機(jī)A、B低壓缸內(nèi)缸進(jìn)汽口、抽汽口安裝的案例

螺栓規(guī)格及數(shù)量：1-1/2”-8UN (28顆/臺(tái) x2 = 56顆）；M36X3（40顆/臺(tái)x 2 = 80顆）共計(jì)136顆螺栓。

安裝工具：AVANTI，3型 4部；驅(qū)動(dòng)器：090173S（4副）；液壓泵：JETPRO10.3 2臺(tái) 及相關(guān)油管。

安裝過(guò)程：

第一步，安裝進(jìn)汽口1-1/2”-8UN 螺栓（如圖6紅色區(qū)域內(nèi)），每臺(tái)有28顆，兩邊對(duì)稱分布，緊固分三個(gè)步驟，先用50%的預(yù)緊力由外向內(nèi)對(duì)稱緊固，緊固順序如所標(biāo)數(shù)字順序，再用100%的預(yù)緊力緊固，緊固完畢后校驗(yàn)一遍，確定緊固到位為止。

第二步，安裝抽汽口M36X3螺栓（如圖6綠色區(qū)域內(nèi)），每臺(tái)有40顆，四個(gè)角點(diǎn)對(duì)稱分布，緊固分三個(gè)步驟，先用50%的預(yù)緊力由外向內(nèi)對(duì)稱緊固，緊固順序?yàn)橛赏鈧?cè)向內(nèi)側(cè)依次緊固，再用100%的預(yù)緊力緊固，緊固完畢后校驗(yàn)一遍，確定緊固到位為止。

圖6 北侖港4號(hào)機(jī)汽輪機(jī)A、B低壓缸內(nèi)缸進(jìn)汽口安裝

開(kāi)始安裝，隊(duì)員分兩組，每組兩個(gè)人，安裝完畢后，檢修公司人員檢測(cè)低壓缸內(nèi)缸進(jìn)汽口和兩側(cè)抽汽口結(jié)合面間隙，最后經(jīng)電廠技術(shù)人員確認(rèn)：結(jié)合面間隙符合緊固要求。

圖7 北侖港4號(hào)機(jī)汽輪機(jī)A、B低壓缸內(nèi)缸進(jìn)汽口安裝過(guò)程

圖8 進(jìn)氣口安裝完畢

圖9 抽氣口安裝完畢

CLAMP拉伸螺母可以精確控制螺栓預(yù)緊力的大小和偏差，配合使用高質(zhì)量的密封墊圈，可以解決電廠以下關(guān)鍵設(shè)備的泄漏問(wèn)題和縮短檢修工期：

（1）可消除燃?xì)廨啓C(jī)水平中分面法蘭、垂直中分面法蘭、火電、核電汽機(jī)（內(nèi)、外缸法蘭）的泄漏?？蓪?duì)火電、水電（水輪機(jī)對(duì)輪）的大直徑螺栓進(jìn)行冷緊、冷松施工，不但能保證預(yù)緊力的值和精度，還因?yàn)槿∠思訜崧菟ǖ倪^(guò)程，可縮短1～2天檢修工期。這1～2天發(fā)電量的價(jià)值差不多可抵消購(gòu)買拉伸螺母的費(fèi)用。

（2）可消除高壓缸主蒸汽進(jìn)氣導(dǎo)管和調(diào)速導(dǎo)管法蘭、中壓缸再熱汽進(jìn)導(dǎo)管法蘭、主汽門、調(diào)速汽門、高壓旁路閥蓋的泄漏。這些部位通常采用耐高溫的合金鋼雙頭螺栓連接，采用耐高溫合金鋼制作的拉伸螺母代替常規(guī)的螺帽后，由于CLAMP拉伸螺母的內(nèi)套筒和螺栓的細(xì)螺牙在緊固時(shí)沒(méi)有相對(duì)位移，螺栓的細(xì)螺牙不會(huì)受損傷，只要按規(guī)定涂抹合格的螺紋潤(rùn)滑劑及控制好螺紋副之間的間隙，在大修時(shí)就可輕松拆下。

而用傳統(tǒng)液壓扳手緊固時(shí)，靠近螺母底部的3-4圈螺牙受力最大，尤其是用大錘敲擊的方式緊固調(diào)主汽門的合金鋼螺栓后，由于巨大的側(cè)向力，有些螺栓的螺牙已經(jīng)變形損壞。所以，拆卸時(shí)再用大錘敲下去，有的螺栓就齊根斷了。需要在斷的螺栓上鉆孔，用火焰切割，取出斷的螺栓后再用絲錐套扣，還要配新的螺栓，過(guò)程非常費(fèi)時(shí)、費(fèi)力又費(fèi)錢。干過(guò)這項(xiàng)工作的人員一定深有體會(huì)。

（3）可消除低壓缸導(dǎo)汽管法蘭、低壓內(nèi)、外缸法蘭（可以解決低壓缸變形引起內(nèi)部泄漏，降低機(jī)組效率的問(wèn)題）、發(fā)電機(jī)端蓋、高壓給水泵端蓋、高壓加熱器端蓋及人孔門、高排逆止閥蓋、高壓給水截止閥蓋、調(diào)節(jié)閥蓋、逆止閥蓋的泄漏?？煞乐怪?低壓、低壓-發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子聯(lián)軸節(jié)的螺栓以及各種轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)械地腳螺栓的松動(dòng)。

（4）高壓抗燃液系統(tǒng)的法蘭泄漏，會(huì)污染設(shè)備并粘上灰塵，另外也污染車間的空氣，而潤(rùn)滑油系統(tǒng)法蘭的泄漏可能會(huì)引起火災(zāi)。消除這類泄漏，除了注意螺栓緊固的順序以及預(yù)緊力的大小、預(yù)緊力的精度以外，還要注意密封墊片以及涂料的質(zhì)量和選型?？梢宰稍兠芊鈮|片制造廠家的專業(yè)人員，采用正確的緊固方法和選用合適的墊片來(lái)解決。