發(fā)電機上機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)

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發(fā)電機上機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)

針對發(fā)電機組上機架支承(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，通過研制的專用工具革新為就地更換方式，簡化了更換過程，節(jié)約了人力，提高了工作效率。重點介紹了新方法的使用原理、操作步驟，專用工具的研制過程和進(jìn)一步的改進(jìn)思路。

上機架;千斤頂;剪斷銷;拔出;專用工具

安康水力發(fā)電廠水輪發(fā)電機組在運行中，由于機械因素或電氣因素的影響，引起發(fā)電機組轉(zhuǎn)子擺度振動過大[1-2]，產(chǎn)生上機架千斤頂剪斷銷被剪斷，需要對剪斷的剪斷銷進(jìn)行更換。被剪斷的剪斷銷因為與套筒一起擠壓到千斤頂座內(nèi)孔里，常用工具無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)電機上機架蓋板，再拆除發(fā)電機上機架千斤頂，并吊運到安裝間，固定在安裝間的地錨上，利用橋機10 t吊鉤拉拔出套筒(如圖1)，使殘余剪斷銷與安裝孔對正后沖出，更換新的剪斷銷，整個工作費力費時。由于使用橋機進(jìn)行拉拔，存在沒有專用吊點、橋機拉力沖擊、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)一種上機架千斤頂套筒拔出專用工具。

1 原有狀態(tài)

1.1 上機架千斤頂結(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)電機組為SF200-56/12800型發(fā)電機組，機組設(shè)置有上、下機架，上機架是安置上導(dǎo)軸承的支撐部件，由于發(fā)電機組是半傘式，無下導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)[2-3]，為了限制發(fā)電機組上機架徑向位移，在上機架支臂外端設(shè)置承受徑向力的千斤頂，其結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 上機架千斤頂結(jié)構(gòu)圖

1.2 上機架工作環(huán)境

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

圖3 上機架工作環(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、工人勞動強度大，為了解決上機架千斤頂剪斷銷更換難這個問題，我們決定研制一套上機架千斤頂套筒拔出專用工具。

2.1 專用工具設(shè)計目標(biāo)

(1) 千斤頂不需要從安裝位置拆除吊出；

(2) 工具易于搬運組裝；

(3) 工具采用液壓系統(tǒng)，操作簡便省力，行程可控；

(4) 工具使用安全性強，不會對施工人員或設(shè)備造成危害。

2.2 專用工具設(shè)計方案

依據(jù)設(shè)計目標(biāo)和現(xiàn)場條件，經(jīng)過廣泛查閱資料、多次探討，根據(jù)上機架千斤頂結(jié)構(gòu)特點，借用擴張器原理，最終設(shè)計出一套上機架千斤頂套筒拔出專用工具，設(shè)計方案如圖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5 t薄型液壓千斤頂(FPY-5)、下頂板、螺母、銷釘螺栓及1臺手動液壓泵構(gòu)成[4]，結(jié)構(gòu)如圖4。

圖4 專用工具設(shè)計結(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整體，分別固定在上機架千斤頂鎖緊螺母(工作時，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個薄型液壓千斤頂，用手壓泵給2臺薄型液壓千斤頂同時供油，2臺薄型液壓千斤頂頂住上頂板，而上頂板頂住鎖緊螺母，帶動頂絲、套筒位移，將剪斷銷孔對齊，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

(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，連接管路延長可以讓工作人員在一個相對安全寬敞的工作環(huán)境進(jìn)行受力操作，提高了工作人員的操作安全性，同時也減少了人員工作強度，由于是手動操作液壓泵，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齊，對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，減少了上機架千斤頂拆卸、調(diào)運、回裝等工作步驟，使檢修工序簡化，節(jié)省了大量人力及檢修時間。

(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用，但專用工具組裝精度得到保障，2個薄型液壓千斤頂能夠同時受力，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 兩種材料機械性能比較表

通過比較，我們認(rèn)為45號鋼雖然也符合我們的工作要求，但安全系數(shù)有點低，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

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>

雖然我們在連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，對工具容易產(chǎn)生傷害。為了解決這個問題，我們又在上頂板上設(shè)計了一個可調(diào)節(jié)螺栓，與薄型液壓千斤頂接觸面設(shè)計為球面，這樣就很好地解決了問題，如圖7所示。圖8是改造后的工具設(shè)計圖。

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組裝成一個整體，分別固定在上機架千斤頂鎖緊螺母和千斤頂座上，并檢測2個擋板的平整度、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，帶動套筒位移，檢查工具動作無卡澀，工具基本性能具備。

3 實際使用效果

在2015年安康水力發(fā)電廠4號機組大修中，需要更換2個上機架千斤頂剪斷銷，這次我們在上機架千斤頂工作位置，只用了4個試驗人員，經(jīng)過0.5 h的作業(yè)培訓(xùn)，工作用了0.5 h就順利地將1個剪斷銷取出，工具沒有受到任何損傷變形，拆除第2個剪斷銷只用3個工作人員就可勝任這項工作。

4 使用中發(fā)現(xiàn)的問題

我們在拆卸第2個剪斷銷時，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，校對了上下頂板連接螺栓強度，認(rèn)為強度滿足2個10 t薄型液壓千斤頂(FPY-10)工作力，更換后順利將這個上機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，我們及時更換耐壓等級更高的液壓手泵與管路，檢查機械部件完好，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

發(fā)電機上機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題，并且專用工具受力均勻不易變形，增強了專用工具易用性；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，還能根據(jù)上機架千斤頂鎖緊螺母與千斤頂座距離不同，進(jìn)行再調(diào)整，彌補了薄型液壓千斤頂行程短的缺點。

通過這次工具研發(fā)，我們收獲的不僅是一個好用、實用的工具，還增強了不斷進(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用好用的創(chuàng)新成果。

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

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

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

[4] 王克.新版五金手冊[M].鄭州：河南科技出版社，2014.

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

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

[7] 邵堃.機械制造技術(shù)[M].上海：上?？萍汲霭嫔?，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，高級技師，主要從事水力發(fā)電設(shè)備機械維護(hù)與檢修工作.

TV698.1

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.020