一種優(yōu)化汽輪機主汽閥螺栓拉伸工藝的方法

三門核電有限公司維修處 浙江 三門 317112

1 引言

2018年9月三門核電1#機組汽輪發(fā)電機組在正式商運前進行了小修,小修工期緊張,由于每臺主汽閥內部安裝了一個臨時濾網(wǎng)。該臨時濾網(wǎng)較薄,設計方明確表示該濾網(wǎng)適用于調試階段,正式商運前需要取出,因此同時解體4臺主汽閥拆除臨時濾網(wǎng)成了成為了小修的主線任務。如何控制拉伸器油壓大小和控制拉伸過程的時間是使維修人員必須深思的問題,為了更加安全高效的進行現(xiàn)場工作,并節(jié)省維修周期提高電站的效益,筆者就此展開討論,具體報道如下。

2 計算螺栓拉伸機油壓

廠家并沒有給出將主汽閥螺栓拉至要求長度時的拉伸器油壓,因此解體工作前需要計算出該油壓值的大小,這樣方便工作組可以提前可以對工具的可用性、現(xiàn)場執(zhí)行方案提前進行相關準備工作。螺栓拉伸機在實際使用時,螺栓預加載荷從拉伸機上的反作用螺母傳遞到蓋板螺母時會有一個載荷傳遞損失系數(shù)。載荷損失的原因是有以下幾個原因:(1)螺栓伸長量的減少導致殘留在螺栓內部載荷的減少,這部分損失為直接損失;(2)當載荷從拉伸設備上轉移至螺栓螺母上時,其他因素可能導致載荷的損失,比如螺紋偏差,螺母嵌入,連接件的壓縮等等。

通過廠家給出該載荷損失系數(shù),可以計算出螺栓拉伸器相關參數(shù),通過計算發(fā)現(xiàn)在油壓為88Mpa時,在螺母擰緊后卸掉油壓時,理論上主汽閥螺栓將被拉長了0.42mm,在實際拉伸過程中也驗證了方法的正確性,主汽閥螺栓在拉伸器油壓值為88Mpa時,螺栓拉伸量總在0.42mm左右。在實際工作中,我們精確控制油壓值為88Mpa,但實際螺栓拉伸量在0.39～0.44mm之間,并不是一個固定值,筆者認為有以下幾個原因:(1)測量誤差:由于使用深度千分尺測量,且工作人員在旋緊深度千分尺時可能力度不同,造成測量結果不同;(2)異物:本人在實際測量過程中發(fā)現(xiàn)個別螺栓內部很臟,存在鐵銹,鐵銹的存在會嚴重影響到測量結果,所以在安裝螺栓前一定要清洗,吹掃測量孔;(3)螺栓本身性能:本人認為螺栓包括螺紋加工精度、螺紋長度,螺桿本身可能存在不一樣導致拉伸存在誤差;(4)螺栓栽入深度:螺栓栽入的深度會影響螺栓的有效長度,我們一般在螺栓載到底部時會回旋半圈至一圈,不同工作人員不一樣,在相同拉力情況下,螺栓栽入的有效長度不一樣會影響到有效拉伸長度。

另外需要知道螺栓最大能承受多大的油壓值才能滿足在彈性變形之內,此時油壓最大為多少,這樣我們在實際拉伸的時候剛開始就可以適當提高油壓,減少螺栓拉伸的次數(shù),經(jīng)過計算發(fā)現(xiàn),因為拉伸器最大油壓不得超過150 Mpa,所以只要油壓控制在150Mpa之內,理論上螺栓就不會被損壞掉,但是實際上會考慮安全系數(shù),一般安全系數(shù)為不大于螺栓屈服應力的80%,也就是不得大于Pmax1=80%Pmax=144.8Mpa。

3 三門核電主汽閥螺栓拉伸工藝過程

主汽閥在修前閥蓋間隙值為0.30。三門核電每臺汽輪機主汽閥擁有30顆拉伸螺栓,螺栓拉伸機為1托2形式,每拉完一整圈共需要15次,之前提到將螺栓拉至額定伸長量拉伸器需要88Mpa,根據(jù)經(jīng)驗,如果總是按照這個壓力為最大拉伸器油壓拉,至少拉3整圈多,原因是因為剛開始已經(jīng)拉伸合格的螺栓由于閥蓋的移動拉伸量值變小而不合格,本人就是改變幾組拉伸螺栓油壓大小的前提下進而優(yōu)化整個拉伸過程,增大幾組油壓值可以使閥門閥蓋迅速安裝到位,當閥門安裝到位后,再按照88Mpa進行拉伸。這種方式比如剛開始幾組螺栓拉伸時適當增大油壓至100Mpa,肯定閥蓋安裝到位要比按照最大88Mpa快得多,但是這個值并不是隨意改變的,因為必須考慮:(1)螺栓最大能承受油壓,根據(jù)前面所述三門核電主汽閥螺栓理論拉伸油壓不得超過144.8Mpa。(2)為了保證閥蓋安裝到位后不能出現(xiàn)螺栓拉伸的值超過要求值0.42mm(0.38～0.46),如果超過此值,必須將閥門螺栓拆卸安裝,這樣可能造成該螺栓周圍墊片由于反復壓縮造成密封不嚴,時刻監(jiān)視閥蓋間隙并與修前0.3mm比較,以及選擇選擇適當?shù)挠蛪褐荡笮?當閥蓋間隙過小時,禁止使用過大油壓值進行拉伸,應該使用額定油壓88Mpa進行拉伸。(3)閥蓋并不是安裝越快越好,因為如果最初就使用最大油壓進行拉伸,可能將會造成閥蓋拉偏,墊片壓縮不均勻,會導致在拉伸過程中閥蓋與閥體上下左右間隙出現(xiàn)嚴重不等,由于閥蓋存在止口與閥體存在配合關系,拉偏可能會損壞止口造成拉毛或者損壞現(xiàn)象。

基于以上考慮,筆者根據(jù)經(jīng)驗總結出一套拉伸方法,并總結出該拉伸過程有以下特點:

(1)首先1～4組螺栓使用70MPa的油壓大小進行拉伸,使用該油壓的大小是首先使該閥蓋止口順利的進入止口,并且閥蓋不會產(chǎn)生偏斜,墊片初始也會均勻的適量壓縮,現(xiàn)場實際過程中,前四組拉伸完成之后閥蓋間隙還是比較大,這四組螺栓在閥蓋完全進入后拉伸量基本為0,所以后面需要對這幾組螺栓重新進行拉伸。

(2)當止口完全進入后,接下來5～8組螺栓分別使用120MPa、130MPa、110MPa、110MPa的油壓進行壓縮,這時候閥蓋會迅速進入閥體,但是閥蓋間隙并不會達到修前0.30的值,剛開始由于這四組螺栓屬于過拉伸,在后續(xù)的拉伸過程中,隨著閥蓋的逐漸安裝到位,這四組螺栓拉伸量有幾個出現(xiàn)合格現(xiàn)象,比如第4顆、第19顆、第27顆、第2顆,其他螺栓拉伸量需要重新調整。接下來為了保證不出現(xiàn)螺栓過拉伸現(xiàn)象,不宜使用超過88Mpa的油壓值進行拉伸,所以后面所有的按照88Mpa進行拉伸;

(3)9～25組螺栓使用88Mpa進行拉伸,這些螺栓包括沒有進行拉伸的、以及前面1～4組所有螺栓、5～8組中的4顆螺栓。9～25組螺栓中所有的螺栓有25顆螺栓不需要再進行拉伸調整。為此進行所有的螺栓拉伸次數(shù)分析,分析得知有11顆螺栓進行了一次拉伸合格,有18顆螺栓2次拉伸合格,只有1顆螺栓進行了三次拉伸合格。

4 結論

按照上文所述的拉伸方法一共拉伸25組,如果完全按照不超過88Mpa值的大小進行拉伸,需要至少45組以上,我們按照這種方法拉伸每臺閥門節(jié)省了4小時的螺栓拉伸時間。由于只有一套拉伸機,每臺機組4臺閥門可節(jié)省16小時的時間。