一种多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装的制作方法

1.本发明属于发电机配套设备维修技术领域，特别是涉及一种多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装。


背景技术：

2.刘家峡水电厂安装有8台立式水轮发电机，是我国自行设计、自行制造安装、自行调试运行的首座百万千瓦级水电站，电站建成后位列亚洲第一，世界第三。电站内使用的主要设备，均为当时国内第一次制造的最大型设备。国内相关的制造厂、研究所为此进行了大量的研究、设计和实验；国内相关制造行业开展了跨行业、跨部门的技术协作进行设备制造。
3.目前，像刘家峡这样运营多年的大型水利发电站并不多见，所以该电站的水轮发电机组检修与维护工艺具有其独特性。水轮机联轴螺栓(共计20个，单个螺栓直径140mm、高度726mm、重量98kg)的拆除传统方法为悠锤震动法，即利用直径250mm、高度900mm、重量近400kg的悠锤连接滑轮、钢丝绳、麻绳用人力拉动(20至25人)以连续震动的方式进行分解；回装螺栓时采用钢制三脚架与手拉葫芦配合的方法进行回装。此方法现场工作人员劳动强度大、工作效率低。
4.水轮机联轴螺栓拆除安装工作是每年水轮机过流部件检修的重要工作之一，这一检修工序在水电行业普遍使用，目前很多单位也在进行水轮机联轴螺栓拆除安装的工作改进，但在安全、快速、省力、高效上，还未达到相应的效果。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装，以解决现有的水轮机联轴螺栓在拆除安装过程中现场工作人员劳动强度大、工作效率低以及费时、费力的问题。
6.一种多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装，包括悬挂机构和动力机构；
7.所述的悬挂机构包括卡盘，滑轨，滑轮，吊环螺栓和花篮螺栓，所述滑轨固定在卡盘的下部；所述滑轮的滑轮部与滑轨连接；吊环螺栓的螺栓部与滑轮连接；所述的吊环螺栓与花篮螺栓连接；
8.所述的动力机构包括千斤顶，电动葫芦，套筒，支撑杆和调整螺帽，所述千斤顶底部在套筒上及水轮机联轴螺栓顶端，千斤顶用于顶出水轮机联轴螺栓；所述电动葫芦顶端与滑轨通过卸扣连接，卸扣用于防止水轮机联轴螺栓拆除后安全匀速下落，也防止了因水轮机联轴螺栓失速下坠造成设备损毁，同时卸扣也用于回装时水轮机联轴螺栓的安装提升；所述套筒底部置于水轮机联轴螺栓顶端，套筒顶部与千斤顶下端连接，套筒用于千斤顶拆除水轮机联轴螺栓时的受力调整与支撑；所述卡盘通过支撑杆和调整螺帽可以调节调节
卡盘的高度与水平；
9.其中，花篮螺栓用于连接固定千斤顶，防止千斤顶在失稳状态下倾覆；
10.所述花篮螺栓作用有两个，一是增加安全性，防止千斤顶将联轴螺栓分解后倾覆发生不安全现象；二是悬吊千斤顶，便于千斤顶在滑轨上移动调整对应联轴螺栓中心，降低工作人员劳动强度。
11.进一步地，所述卡盘以螺栓连接的形式固定于水轮机主轴上，并且卡盘与动力机构形成环形空间，环形空间用于分解和安装水轮机联接螺栓的环形。
12.优选地，所述套筒与水轮机联轴螺栓的螺栓孔之间设有间隙，且间隙的大小能够防止水轮机联轴螺栓与螺栓孔脱离后损伤螺栓孔即可，同时套筒顶端设计法兰，法兰用于防止套筒随水轮机联轴螺栓一同下降。
13.进一步地，所述套筒的外侧设防止剐蹭的保护层。
14.优选地，所述套筒中心处设置通孔，通孔用于解决水轮机联轴螺栓拆除时电动葫芦吊钩无法穿入的问题
15.优选地，所述卡盘采用快装式钢制卡盘结构，主材选用厚度为30mm、q235a 高强度碳素结构钢制作，且卡盘由瓣组成，以螺栓连接的方式固定于主轴转动油盆底盘槽内。
16.优选地，所述卡盘上部设有加强肋，加强肋用于加强卡盘强度。
17.优选地，所述卡盘外边设计个吊耳形支撑点，吊耳形支撑点为非承载装置，吊耳形支撑点减轻了整个卡盘的重量，吊耳形支撑点固定在卡盘侧边上并与卡盘以焊接的方式进行牢固连接。
18.优选地，所述滑轨共计2条,单条滑轨由2段组成，共计4段，为避免破坏卡盘的强度，滑轨以螺栓固定加焊接的方式与卡盘进行连接，且条滑轨安装中心距离为240mm；2条滑轨使作业更加稳定，同时避免了卡盘顶弯变形，增加了卡盘的刚性。
19.优选地，所述千斤顶为电动液压千斤顶，电动液压千斤顶的伸长量为 200mm，可以满足水轮机联轴螺栓200mm的销钉部分的分离，在联轴螺栓顶出过程中不需要考虑行程不足的因素。
20.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益技术效果是：
21.本发明工艺系统的刚性好。多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装使用环形框架结构，并采用六根螺杆支撑，增加了稳定性。整体机构采用部件能承受较大载荷，选用把合力较大的螺栓，工艺系统的刚性足，使联轴螺栓拆除及安装过程稳定可靠。多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装装设好之后不用拆卸，可保持其位置精度不变，节约了调整工装的准备时间。
22.本发明增加了安全性。专用卡盘采用高强度钢材加工制作和把和力大的螺栓进行连接，加强了卡盘整体稳定性，防止卡盘出现受力后破损的情况。由于多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装一般不需移动和调整，也避免了装卸时工具砸落的危险。多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装的使用可靠性和安全性提高，大大提高了劳动生产率。
23.根据水轮机主轴设计了卡盘，使得动力机构有了有效的支撑点；采用电动液压油泵作为液压千斤顶的动力，使液压千斤顶自动伸缩；采用滑轨，通过滑轮使各个构件与联轴螺栓对中，降低移动阻力；千斤顶与联轴螺栓之间设计了套筒，套筒与联轴螺栓孔之间设计
合适的间隙防止联轴螺栓与螺栓孔脱离后损伤螺栓孔，并在专用套筒顶端设计法兰，防止专用套筒随联轴螺栓一同下降。
24.整个工装成为一个独立的机构，各部件预先安装、固定并调整好位置，不再像传统的悠锤(400kg)振动法需要大量的工作人员(20-25人)拉动悠锤拆除水轮机联轴螺栓；同时也不需要在回装水轮机联轴螺栓时采用钢制三脚架挂接手拉葫芦以人力(3-5人)驱动的方式进行回装。
附图说明
25.图1为多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装的剖视图；
26.图2为卡盘结构示意图；
27.图3为套筒结构示意图；
28.图中，卡盘1，滑轨2，滑轮3，吊环螺栓4，花篮螺栓5，千斤顶6，套筒8，支撑杆9，调整螺帽10，水轮机联轴螺栓11，加强肋12，吊耳形支撑点13，法兰14。
具体实施方式
29.为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
30.实施例1
31.在本实施例中，一种多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装，包括悬挂机构和动力机构；
32.所述的悬挂机构包括卡盘1，滑轨2，滑轮3，吊环螺栓4和花篮螺栓5，所述滑轨2固定在卡盘1的下部；所述滑轮3的滑轮部与滑轨2连接；吊环螺栓4的螺栓部与滑轮3连接；所述的吊环螺栓4与花篮螺栓5连接；
33.所述的动力机构包括千斤顶6，电动葫芦7，套筒8，支撑杆9和调整螺帽 10，所述千斤顶6底部在套筒8上及水轮机联轴螺栓11顶端，千斤顶6用于顶出水轮机联轴螺栓11；所述电动葫芦7顶端与滑轨3通过卸扣连接，卸扣用于防止水轮机联轴螺栓11拆除后安全匀速下落，也防止了因水轮机联轴螺栓11 失速下坠造成设备损毁，同时卸扣也用于回装时水轮机联轴螺栓11的安装提升；所述套筒8底部置于水轮机联轴螺栓11顶端，套筒8顶部与千斤顶6下端连接，套筒8用于千斤顶6拆除水轮机联轴螺栓11时的受力调整与支撑；所述卡盘1 通过支撑杆9和调整螺帽10可以调节调节卡盘1的高度与水平；
34.其中，花篮螺栓5用于连接固定千斤顶6，防止千斤顶6在失稳状态下倾覆；
35.所述卡盘1以螺栓连接的形式固定于水轮机主轴上，并且卡盘1与动力机构形成环形空间，环形空间用于分解和安装水轮机联接螺栓11的环形；
36.所述花篮螺栓5作用有两个，一是增加安全性，防止千斤顶6将联轴螺栓分解后倾覆发生不安全现象；二是悬吊千斤顶6，便于千斤顶6在滑轨上移动调整对应联轴螺栓中心，降低工作人员劳动强度。
37.实施例2
38.在本实施例中，所述套筒8与水轮机联轴螺栓11的螺栓孔之间设有间隙，且间隙的
大小能够防止水轮机联轴螺栓11与螺栓孔脱离后损伤螺栓孔即可，同时套筒8顶端设计法兰14，法兰14用于防止套筒8随水轮机联轴螺栓11一同下降；所述套筒8的外侧设防止剐蹭的保护层；所述套筒8中心处设置通孔，通孔用于解决水轮机联轴螺栓11拆除时电动葫芦7吊钩无法穿入的问题
39.实施例3
40.在本实施例中，所述卡盘1采用快装式钢制卡盘结构，主材选用厚度为 30mm、q235a高强度碳素结构钢制作，且卡盘由2瓣组成，以螺栓连接的方式固定于主轴转动油盆底盘槽内，所述卡盘1上部设有加强肋12，加强肋12用于加强卡盘强度，所述卡盘1外边设计6个吊耳形支撑点13，吊耳形支撑点13为非承载装置，吊耳形支撑点13减轻了整个卡盘的重量，吊耳形支撑点13固定在卡盘1侧边上并与卡盘1以焊接的方式进行牢固连接。
41.实施例4
42.在本实施例中，所述滑轨2共计2条,单条滑轨由2段组成，共计4段，为避免破坏专用卡盘1的强度，滑轨2以螺栓固定加焊接的方式与卡盘1进行连接，且2条滑轨2安装中心距离为240mm；2条滑轨2使作业更加稳定，同时避免了卡盘1顶弯变形，增加了卡盘1的刚性。
43.实施例5
44.在本实施例中，所述千斤顶6为电动液压千斤顶6，电动液压千斤顶6的伸长量为200mm，可以满足水轮机联轴螺栓200mm的销钉部分的分离，在联轴螺栓顶出过程中不需要考虑行程不足的因素。
45.如图1所示操作大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装进行联轴螺栓拆除工作流程为：
46.准备工作，需要工人3名，将滑轮3穿入卡盘1上的滑轨2中；利用桥机将卡盘1吊放至水轮机主轴安装位置并用连接螺栓固定可靠；再用支撑杆和调整螺帽9进行支撑；吊环螺栓4的螺栓部分与第一组滑轮3相连接；花篮螺栓5 顶端与花篮螺栓4相连接；千斤顶6与花篮螺栓5相连接，形成一个环形承载机构；套筒8中心与水轮机联轴螺栓11中心相对应；千斤顶6底部放置于套筒 8法兰上，并移动专用滑轮3使千斤顶6与套筒8中心相对应；电动葫芦7与第二组专用滑轮3连接；将电动葫芦7的吊钩自套筒8法兰开口处穿入并与水轮机联轴螺栓11用吊环连接，防止千斤顶6将水轮机联轴螺栓11顶出后联轴螺栓失速坠落损坏丝扣。
47.以上准备工作完毕后，打开液压泵正转开关，使电动液压千斤顶6伸出，液压千斤顶6对套筒8施加正压力，使水轮机联轴螺栓11被套筒8的均匀力压下。当套筒8法兰下沿和水轮机主轴法兰上端面顶住的时候立刻关闭液压泵，水轮机联轴螺栓11已与水轮机主轴法兰脱开，接着打开液压泵反转开关，使液压千斤顶6缩回，推开第一组滑轮3，水轮机联轴螺栓11的自重使电动葫芦7 与第二组滑轮3自动与水轮机联轴螺栓11孔对中，操作电动葫芦7使水轮机联轴螺栓11缓慢匀速下降，下降至预定地点后拆除电动葫芦7与水轮机联轴螺栓 11的连接点，将水轮机联轴螺栓11移出水轮机，拆除工作结束。安装水轮机联轴螺栓时只需用电动葫芦7与水轮机主轴螺栓11孔对中，操作电动葫芦7匀速上升，将水轮机联轴螺栓11提升至指定位置后拧紧螺帽，安装工作结束。
48.以上可见，本发明所述的多功能大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装具有很多优点，大型立式水轮发电机组水轮机联轴螺栓拆除安装工装省略了繁琐的拆装过程和反复补偿行程的调整过程，调整工装系统的位置精度，不需要人力进行重复操作，
节约了人力，提高了工作效率。
49.表一
[0050][0051]
表1为以往的拆装时间与使用本发明所述工具后的拆装时间对照表，其中对照组为以往的拆装时间，实验组为使用本发明所述本工具的时间。
[0052]
从表1可以看出以往正常拆除1个联轴螺栓需要时间15分钟，使用本发明所述的工具后提升到现在的4分钟，效率提高了近4倍。
[0053]
按照拆除1个联轴螺栓15分钟的准备时间计算工时：
[0054]
以往拆除20个联轴螺栓用时：20
×
(30min 15min)/60min/h＝15小时采用专用工装拆除20个联轴螺栓用时：(20
×
4min 20min)/60min/h＝1.6小时；以往的螺栓丝扣损伤率是每20个螺栓损伤3-4个，现在则完全没有破损。
[0055]
节约了拆除安装联轴螺栓的工时：15-1.6＝13.4小时，共节约工时：13小时，比以往能提前1.5天完成联轴螺栓拆除工作，相当于能提前机组扩修时间13小时。
[0056]
本发明单机容量最小一台机组250mw—300mw，按最小容量机组250mw 计算提前13小时能多发3462500度电，每度电按0.1元计算，为国家创造多发电经济效益346250元。
[0057]
20至25人每人每天按照180元计，桥机每个台班按照8000元计，25
×ꢀ
180＝4500元，4500 8000＝12500元，346250 12500＝358750元，创直接经济效益358750元。
[0058]
尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。