液力连接螺栓在汽轮发电机组联轴器上的应用

1 T2A-330机组联轴器介绍

      ALSTOM 产T2A-330汽轮发电机组轴系布置为：高压转子-中压转子-低压转子-发电机 转子。各转子均为实心整锻件，三个联轴器均为刚性连接。联轴器螺栓数量分别为：14（高 /中）；12（中/低）；10（低/发）。所有连接螺栓均为液力拉伸双头螺栓，随机配有专用 的拉伸装置。其原始长度在出厂前都经过严格测量，精度为0.01 mm，用电腐蚀工艺写在每 颗螺栓的端部。装配时通过调整拉伸装置液压缸的压力，控制其伸长量，手动旋紧螺帽即可 ，*后对螺杆长度进行测量，确认其拉伸量无误后结束操作。拆卸时也是使用拉伸装置将螺 杆拉长，以消除螺帽承受的应力后，将处于自由状态的螺帽松开，之后泄掉油压，完成拆卸 。在轴系中负荷*大处的低压缸/发电机对轮处的螺栓采用了特殊的锥形套，带锥形套的螺 栓无论是在结构、原理以及施工工艺上都有其独特之处。

2 结构特点

      这种螺栓相比常规的液力拉伸螺栓有以下几点不同：

      1) 在螺杆的两端均加工有完全一样的锥形螺纹。
      2) 两端的螺帽外形尺寸一致，但其中一侧的螺帽端面加工有3个轴向通孔，每个通孔由M 8的螺孔和?6的光孔两部分组成。
      3) 在螺杆外表面和联轴器的螺孔内表面之间有一个锥度为1∶100的C形的开口套，该开口槽 道在自然状态下宽约10 mm。
      4) 在锥形开口套与带M8螺孔的螺母之间有一个间距套。

3 工作原理

      在正确装配状态下，螺杆的伸长量为0.38～0.44 mm，对应的紧固力为：61 850～70 09 7 kgf。可以推知整个联轴器对轮接触面之间的正压力为618 500～700 970 kgf。

就工作原理而言，与普通螺栓不同的是，锥形套及其附件的作用。

3.1 实现无间隙配合

      锥形套附件包括间距套、6锁紧销钉以及M8锁紧螺钉。在装配过程中，均匀地旋紧锁 紧螺钉，可以推动销钉和间距套向锥形套方向移动，进而推动锥形套朝其薄壁端的楔形空间 移动。由于锥形套内表面已经被螺杆的配合段限位，锥形配合面会将间距套施加的轴向力转 化为放大了100倍，方向垂直与其内表面的正压力，并*终作用在对轮螺孔的内表面，以实 现螺杆、锥形套、对轮三者紧密结合。该过程类似于紧固膨胀螺栓。

      由于该联轴器螺栓孔在机组安装过程中经过严格的配铰，故理论上正确的装配工艺完全 能够确保将联轴器恢复到配绞时的状态。从这种意义上，可以认为联轴器连接螺栓的装配是 对联轴器找中心结果的一个自动修正过程，而不会在连接过程中产生任何附加的曲柄效应。 某台机组连续3次大修资料的曲柄测试记录可以清楚地说明这一点。

*次检修记录：*大曲柄出现在4 号与5号之间及对侧，汽机侧对轮在4号与5号之间正 向0.015 mm。

*次检修记录：*大曲柄出现在3号～8号处，汽机侧对轮在3号正向0.02 mm。

第三次检修记录 ：*大曲柄出现在4号～9号处，汽机侧对轮在4号处正向0.02 mm。

      可见，数次操作所产生*大曲柄值出现的范围和数值波动的范围都极其有限，这正是锥形 套定位作用的体现。因此，锥形套采用的意义在于自动修正联轴器找中心后的轴系状况。

3.2 限制螺杆应力释放

      与常规的无锥形套的连接螺栓相比，锥形套的加入，使螺杆的受力情况变得较为复杂： 旋紧锁紧螺钉，将锥形套压进螺杆和螺栓孔之间的楔形空间后，就应力分布而言，将整个螺 杆以间距套/锥形套的结合面为界分成了两部分：左端的拉应力由带锁紧孔的螺帽和锥形套 保持；右端的拉应力由锥形套和不带锁紧孔的螺帽保持；故从理论上讲，拆卸（或松开）间 距套侧螺帽能完全释放该侧的螺杆拉应力；拆卸（或松开）锥形套侧螺帽后，也将导致该侧 拉引力释放，但随着拉应力的释放，螺杆收缩，配合段的径向回弹增大，锥形套对螺杆配合 段的表面正压力将限制其进一步收缩以释放拉应力。 {TodayHot}

      可见锥形套增加了螺杆应力释放的限制条件，客观上对于运行中的联轴器起到了螺栓防 松动的积极作用，同时也将导致检修中的解体工作进一步复杂化。

4 拆装工艺

4.1 液力拉伸装置

      液力拉伸螺栓的拆装离不开液力拉伸装置，该装置一般由手摇油泵、液压缸、拉伸头、 槽口操作扳手及手柄组成。

      手摇油泵产生的压力油通过液压缸上的油管接头进入油缸内部，驱动活塞膨胀，并通过 拉伸头将拉伸力传递到螺杆，实现螺杆的拉伸。操作扳手右端的槽口与螺帽端面的槽口配合 ，当油压升至预定值后，就可操作手柄将螺帽旋动。底部垫圈为保持架提供一个平整的支持 平面。

      在充分认识了其结构特点和工作原理之后，就不难理解锥形套液力拉伸螺栓的拆装工艺 了。

4.2 装配工艺

4.2.1 准备工作

      1）联轴器中心找正工作结束，满足规程要求：端面张口≤0.02 mm，外园偏差0.04 mm。 
      2）螺杆的自由长度测量记录。
      3）仔细清扫对轮螺孔内、螺栓的各个零件并晾干表面的清洗油。 
      4）为每个螺栓准备3颗M8的临时用的螺钉，规格同原件。

4.2.2 就位

     1）将锥形套套在各自的螺杆上，并穿入对应的对轮螺孔中，并调整锥形套的开口面朝转子 的轴线。
由于锥形套的开口使得螺栓的质量分部出现圆周方向不均，这样做可以防止联轴器出现质 量不平衡。      2）轻轻用手将带锁紧孔的螺母旋紧。这样做是为了确保螺杆/锥形套之间以及锥形套/对 轮螺孔之间能够接触。
     3）就位对侧的螺母。
     4）就位锁紧销及临时锁紧螺钉。

4.2.3 紧固

     总体顺序同常规的紧固方法，在手动盘车装置的配合下，对称进行。

     1）组装拉伸装置于间距套的对侧。
     2）就中拉伸：拉伸油压为*终拉伸压力的50％，均匀紧固临时锁紧螺钉（并不操作手柄 旋动螺帽），将锥形套沿轴向压紧后泄掉油压。
     3）初步拉伸：再次以50％*终拉伸压力进行拉伸，旋紧螺帽后泄压。
     4）*终拉伸：将油压提升到100％拉伸压力，旋紧螺帽及临时锁紧螺钉，之后泄压并拆除拉 伸装置。

4.3 拆卸工艺

     从螺栓结构上可以看到整根螺杆的拉伸量被锥形套/间距套的结合面沿轴向分为两部分， 锥形套侧的伸长量约占总伸长的2/3，故拆卸螺栓应考虑先从锥形套侧的螺母入手。

     1）就位拉伸装置于间距套对侧的螺母上，拆卸螺母。提升油压直至螺母松动（拆卸油压一般略高于装配油压），在保持油压的情况下在松开 螺母一圈以上，拧松并退出锁紧螺钉，之后泄掉油压。

     2）检查螺杆是否松动。如果在机组运行过程中，螺杆/锥形套/螺孔之间的径向正压力 减小或消失，拆卸间距套对侧的螺母很可能导致整根螺杆的内应力释放而松动。如果松动， 就取下间距套侧的螺母、螺杆等完成拆卸工作。

     3）如果螺杆/锥形套/螺孔之间的径向正压力依然保持在较高水平，拆卸间距套对侧的螺 母只能部分释放锥形套侧螺杆的拉应力。而且随着应力的释放，螺杆收缩，径向正压力对其 产生限位作用，将其压得更紧导致拉应力无法进一步释放。

     4）如果螺杆仍然无法松动，需要在螺杆与锥形套之间施加一个轴向的内力将二者分离。

可以取下间距套和带锁紧孔的螺帽就位于锥形套的薄壁侧，并组装好锁紧销及锁紧螺钉 ，通过紧固锁紧螺钉将锥形套与螺杆分离，完成拆卸过程。为安全起见，应将螺杆的另一段 旋上螺母，防止锥形套弹出伤人。

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