水轮机检修中的大型螺栓拆装研究

水轮机检修中的大型螺栓拆装研究

于一飞

大唐重庆分公司渝能集团公司 重庆 400000

摘要：水轮机是我国各大水电站用以发电的机组，主要可分为反击式和冲击式两种。其中反击式中的轴流式是常用款式之一。水轮机中有一个重要部件——大型螺栓，因其尺寸较大，又处在十分重要的位置，所以它的拆装方法也十分重要。经过数十年的发展变化，目前已经有足够成熟的工艺来承担起水轮机中大型螺栓的拆装这一任务。在各种各样的拆装方法中，有一些缺点太过明显逐渐被淘汰；而另一些，则随着时间的流逝保存的下来。本文将对水轮机的大型螺栓拆装工艺进行探究。

关键词：水轮机；大型螺栓拆装；检修

1.水轮机中的大型螺栓类别

大型螺栓又被称为高强螺栓，在水轮机的运作中，大型螺栓大多用于各部件之间的连接。根据大型螺栓在水轮机中的不同连接部位和用途，大致可以将其分为以下几种：

1.1发电机转子联轴螺栓

在额定转速下，发电机转子的边缘线上的速度最高可达150千米每小时以上，甚至在某些机组转子上，边缘线速度可达600千米每小时，在这种高速运转的情况下，联轴螺栓的质量便起着稳定整个转子的作用，只有螺栓牢牢的将各部位连接起来，才能保证整个转子工作运转的顺畅以及安全性——万一有螺栓在高速运作下飞出，进入到发电机中，对发电机的损害是巨大的，越是大型的发电机组，损失就会越大。这就对发电机转子联轴螺栓的要求很高，对于发电机转子联轴螺栓的连接预紧力，以及螺纹连接配合长度等也都有着很高的要求。因此，发电机转子联轴螺栓要用高强螺栓，即大型螺栓。

1.2转轮联轴螺栓

水轮机的转轮式水轮机中的主要工作部位，是整个水轮机将水能转化为机械能的关键位置。正因为转轮处受水的冲击，此处的螺栓，常因各种原因出现断裂的现象，例如螺栓材质存在缺陷，螺栓安装工艺不精，螺栓疲劳等原因，都可能会造成螺栓的断裂。一旦此处联轴螺栓断裂，便会严重影响水轮机的运作，因此转轮联轴螺栓的材料和尺寸等都应经过详细计算，安装工艺也应十分完备。

1.3轴流转桨式转轮叶片的连接螺栓

在轴流转桨式转轮中，叶片是关键部位，而每个叶片上都分布着数个连接螺栓，连接螺栓很有效的促进了轴流转浆式转轮叶片的运转。但同时，螺栓咬死的现象也经常发生，一旦发生，便只有对其进行修理后，水轮机才能继续恢复运作。

1.4水轮机发电机大轴法兰链接螺栓

水轮机发电机的大轴一般能达到数米长，是整个水轮机中十分重要的部件，大轴的运作良好与否，对整个水轮机的影响都是十分巨大的。因此，大轴的法兰链接螺栓也是水轮机螺栓中起着很大作用的一种。

1.5其他大型螺栓

水轮机中的大型螺栓，除了以上四种螺栓以外，还有转轮接力器活塞座的团定螺栓等，这些螺栓在整个水轮机中遍布在不同的部位，起着连接作用，之所以采用高强螺栓，也是考虑到水轮机所受力的大小和螺栓所需耐用程度。

2.水轮机大型螺栓拆装方法

2.1安装前的准备工作

在安装水轮机中的大型螺栓之前，需要先做好相应的准备工作——将正在使用中的大型螺栓进行拆卸。水轮机的工作环境特殊，有些大型螺栓的一部分会常年浸泡在水中，很容易发生气蚀、锈蚀等现象。因此，在动手拆卸前，工人应当用钢丝刷等相应工具，将露出来的螺丝部分进行清理，打磨，以便拆卸工作能够顺利进行。清理完毕后，工人便动手将大型螺栓拆解下来，首先对其外表进行检查，将混入螺纹的杂质等进行清理，以免影响到大型螺栓今后的工作。对于大型螺栓上有高精度要求的部分，则需要用研磨的方法来使其恢复使用状态。打磨工作结束，便应当对螺栓进行涂油保护。对于部分安装位置特殊的螺栓，在无法顺利将螺栓拆卸下来的情况下，要将机组的部分部件一同拆卸下来工作量会陡然增加。因此在螺栓安装时也应当注意安装位置选择。以上工作做好后，便可以开始大型螺栓的安装工作。

2.2螺栓初装方法

在不同的水电站，水轮机大型螺栓安装方法也是多种多样的，在这里，笔者只介绍一下三种方法：

2.2.1绕绳法

绕绳法是指一个人拉着绳子的一端，而另一个人将绳子固定在螺母上，或是顺着螺纹固定在螺栓上，然后通过向上拉动绳子来使螺栓快速旋转，以达到完成初装的目的。这种方法的优点在于操作简单，同时适用于各种不同地方的螺栓初装。

2.2.2吊环法

吊环法是利用螺栓顶部的小螺孔。在其中安装一个小吊环，使吊环和螺栓整体连接在一起并牢牢固定。随后取来一根钢管以辅助安装，将钢管插进安装好的吊环内，随后通过扳动钢管来带动吊环旋转，吊环旋转带动螺栓旋转，继而顺利完成安装工作。这种做法的优点在于操作简单，同时对于双头螺栓的安装也十分有效。

2.2.3链条钳法

链条钳也是螺栓初装中可以起到极大帮助的工具。在进行初装时，可以将链条钳固定在螺栓上面没有螺纹的地方（以免破坏螺纹影响螺栓工作），扣紧后通过拧动链条钱来带动螺栓旋转，继而完成初装。若工人为了省力，也可以取来钢管和链条钱固定住，而后通过拧动钢管来省力。

2.3螺栓拉伸方法

螺栓在水轮机中工作时常常承受着很大的力。因此，为了使螺栓的连接更加稳固，更加紧密，需要在螺栓上加一个预紧力，以保证螺栓连接的稳固。因此螺栓安装的第二步便是拉伸。笔者在这里介绍三种拉伸方法：

2.3.1液压扳手法

液压扳手试液压力矩扳手的简称，是螺栓安装中常用的螺栓上紧工具。正因其具有实用性和便携性，他是螺栓拉伸时的首选工具，液压扳手法也是本文介绍的螺栓拉伸首选方法。水轮机中空间有限且由于其工作特性和结构特性，水轮机中大量的使用了大型螺栓，液压板手的便携性对于大型螺栓得拉伸起了极大的帮助，液压扳手的拧紧力矩则可通过对应公式求出。

2.3.2拉伸器法

液压拉伸器是液压螺栓拉伸器的简称，也是螺栓安装中的经常会用到的工具。和液压扳手不同的是，液压拉伸器可以同时对多个螺栓进行操作，这大大提高了工作效率。

2.3.3桥机法

这是一种目前很少使用的方法，需要用到场内桥机和地锚，这两者彼此配合，就可以带动固定在螺栓上的大班手，以达到拧紧螺栓的目的。但在实际的操作过程中，扳手很容易断裂，给工作场所造成危险。

2.4涉水孔门螺栓的防水处理

在涉水孔门处，螺栓的防水等工作也不能忽视。此时为了使螺栓防水，可以适当采用草绳，生胶带，专用胶等来增强防水性，让整个水轮机运转更安全。

3.水轮机大型螺栓拆装注意事项

3.1水轮机大型螺栓拆卸时注意事项

如果在大型螺栓的拆卸时，遇到拆不下来或卡住的现象，可以用以下两种方案来解决。第一种是加热法，用螺栓加热器将整个螺栓进行加热，而后等其冷却后再将螺栓取出。需要注意的是，在螺栓尚未冷却时，其仍旧保持着高温状态，工作人员不得触摸。螺栓加热器是通电的，因此也要注意防漏电。第二种方案是破坏法，直接从螺栓顶部开始凿空，将螺栓破坏后取出，这种方法要在加热法等方法无效的情况下使用。

拆压力钢管、蜗壳人孔门螺栓的最后阶段，应该制定限位的措施，以免排水未排空，导致水所带来的压力将人孔门冲开，对人员造成伤害。而拆螺丝的顺序也有不一样的要求，螺丝不能不能一颗颗地往下拆，要先将螺丝全部对称拧松，拧松后才能往下拆。往上装螺栓时也是一样的，要全部拧上之后再一颗颗对称拧紧。

3.2水轮机大型螺栓初装注意事项

再进行螺栓初装时，有可能会遇到螺栓无法拧动，或卡住的现象。此时工人不应当在用蛮力强行拧动，一旦在这种时候强行拧动螺栓，有可能会造成螺栓断裂，造成意外损失，甚至可能会出现危险。而是应当敲击螺栓使其震动，而后边敲边拧或敲后再拧。

3.3水轮机大型螺栓拉伸注意事项

螺栓拉伸时，虽然是先对每个大型螺栓进行独立操作，但所有螺栓都是整个水轮机的一部分，水轮机是作为整体工作的。因此，在所有螺栓拉伸结束后，要结合水轮机的整体特点和结构特性来对拉伸力进行调整，力求保证所有螺栓的拉伸力一致，尤其是对称角度的螺栓，唯有如此，才能使螺栓使用时间更长，使水轮机工作正常。

结语

在水轮机中遍布着各种各样的大型螺栓，它们为水轮机的整体稳定性和各部件之间的连接稳定性，贡献出了自己的力量。但即使如此，螺栓的损毁和报废依然是存在的。因此，熟练的螺栓拆装工艺，对整个水轮机而言都十分必要。除此之外，螺栓拆装的各种注意事项也是操作过程中应对突发事件的处理方式，同样应当给予重视。

参考文献

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