发电机上机架千斤顶套筒拔出专用工具研制

李 军

(安康水力发电厂,陕西省安康市 725000)



发电机上机架千斤顶套筒拔出专用工具研制

李 军

(安康水力发电厂,陕西省安康市 725000)

针对发电机组上机架支承(套筒式)安全销剪断更换，提出了一种新的方法。将原拆卸吊出更换方式，通过研制的专用工具革新为就地更换方式，简化了更换过程，节约了人力，提高了工作效率。重点介绍了新方法的使用原理、操作步骤，专用工具的研制过程和进一步的改进思路。

上机架;千斤顶;剪断销;拔出;专用工具

安康水力发电厂水轮发电机组在运行中，由于机械因素或电气因素的影响，引起发电机组转子摆度振动过大[1-2]，产生上机架千斤顶剪断销被剪断，需要对剪断的剪断销进行更换。被剪断的剪断销因为与套筒一起挤压到千斤顶座内孔里，常用工具无法在千斤顶安装位置将剪断销与套筒一起拔出，需要先拆除发电机上机架盖板，再拆除发电机上机架千斤顶，并吊运到安装间，固定在安装间的地锚上，利用桥机10 t吊钩拉拔出套筒(如图1)，使残余剪断销与安装孔对正后冲出，更换新的剪断销，整个工作费力费时。由于使用桥机进行拉拔，存在没有专用吊点、桥机拉力冲击、钢丝绳松脱崩断等不安全隐患，参与工作人员也较多，一般参与这项工作的人员在8人左右。

为了提高工作安全性与工作效率，需研发一种上机架千斤顶套筒拔出专用工具。

1 原有状态

1.1 上机架千斤顶结构

图1 原套筒拔出工作方式照片

安康水力发电厂发电机组为SF200-56/12800型发电机组，机组设置有上、下机架，上机架是安置上导轴承的支撑部件，由于发电机组是半伞式，无下导轴承结构[2-3]，为了限制发电机组上机架径向位移，在上机架支臂外端设置承受径向力的千斤顶，其结构如图2所示。

图2 上机架千斤顶结构图

1.2 上机架工作环境

上机架千斤顶上部0.5 m有发电机上机架盖板覆盖，下部距离工作面3 m。上机架工作环境见图3。

图3 上机架工作环境照片

2 解决方案

因原有的工作方式存在较大的安全隐患，并且操作工序繁杂、工作效率低下、工人劳动强度大，为了解决上机架千斤顶剪断销更换难这个问题，我们决定研制一套上机架千斤顶套筒拔出专用工具。

2.1 专用工具设计目标

(1) 千斤顶不需要从安装位置拆除吊出；

(2) 工具易于搬运组装；

(3) 工具采用液压系统，操作简便省力，行程可控；

(4) 工具使用安全性强，不会对施工人员或设备造成危害。

2.2 专用工具设计方案

依据设计目标和现场条件，经过广泛查阅资料、多次探讨，根据上机架千斤顶结构特点，借用扩张器原理，最终设计出一套上机架千斤顶套筒拔出专用工具，设计方案如图4。

2.3 专用工具结构

专用工具主要由上顶板、扶手、2台5 t薄型液压千斤顶(FPY-5)、下顶板、螺母、销钉螺栓及1台手动液压泵构成[4]，结构如图4。

图4 专用工具设计结构图

2.4 专用工具工作原理

专用工具采用销钉螺栓将分瓣的上、下顶板各自组装成一个整体，分别固定在上机架千斤顶锁紧螺母(工作时，需要将锁紧螺母从锁紧位置退开，用于放置上顶板)和千斤顶座上，在下顶板上固定2个薄型液压千斤顶，用手压泵给2台薄型液压千斤顶同时供油，2台薄型液压千斤顶顶住上顶板，而上顶板顶住锁紧螺母，带动顶丝、套筒位移，将剪断销孔对齐，这样就可以用冲子将损坏的剪断销退出，更换新的剪断销。实际使用如图5。

图5 专用工具工作照片

2.5 专用工具性能特点

(1) 采用液压部件，操作人员省力、工具行程可控

采用液压手压泵和薄型液压千斤顶，人员在操作上省力，连接管路延长可以让工作人员在一个相对安全宽敞的工作环境进行受力操作，提高了工作人员的操作安全性，同时也减少了人员工作强度，由于是手动操作液压泵，操作人员可以方便控制薄型液压千斤顶行程，方便剪断销与安装孔对齐，对拆卸与安装剪断销十分有利。

(2) 专用工具上下顶板采用分瓣组装形式

这种形式可以方便地将工具安装在工作位置，减少了上机架千斤顶拆卸、调运、回装等工作步骤，使检修工序简化，节省了大量人力及检修时间。

(3) 专用工具上下顶板连接螺栓采用销钉螺栓形式

这种形式虽然增加了专用工具加工难度和费用，但专用工具组装精度得到保障，2个薄型液压千斤顶能够同时受力，减少了总功率的输出。

2.6 材料选择

由于天车起吊力10 t，作为销钉螺栓承受的额定拉力，根据不同材料的机械性能参数，选择制作销钉螺栓的材料[5]，如表1。

表1 两种材料机械性能比较表

通过比较，我们认为45号钢虽然也符合我们的工作要求，但安全系数有点低，40CR合金钢完全能够满足工作安全要求，因此选择40CR钢为连接销钉螺栓制作材料。

2.7 专用工具制造难点

2.7.1 连接销钉螺栓及孔加工

为了保证顶板组合后能够最大化地保持平整，并且便于拆装，将连接螺栓设计为销钉螺栓，螺栓中部与孔的配合，选用间隙配合，配合公差控制在0.05～0.1 mm之间，销钉的配合尺寸段长度依据工件的限位原理选择[6-7]，保证组合后的顶板平整，螺栓销钉段与螺纹段设计成锥度，便于螺栓拆装，如图6所示。

2.7.2 上、下挡板平行度

虽然我们在连接螺栓上采用了销钉方式，最大化地保证了组合后顶板的平面度，但这样做还是存在接触夹角，薄型液压千斤顶工作面受力不均，对工具容易产生伤害。为了解决这个问题，我们又在上顶板上设计了一个可调节螺栓，与薄型液压千斤顶接触面设计为球面，这样就很好地解决了问题，如图7所示。图8是改造后的工具设计图。

图6 连接螺栓图 单位：mm

图7 调节螺栓图

图8 改造后的工具设计图

2.8 专用工具组装使用

如图5所示，用销钉螺栓将上、下挡板分别组装成一个整体，分别固定在上机架千斤顶锁紧螺母和千斤顶座上，并检测2个挡板的平整度、薄型液压千斤顶与上挡板调节螺栓接触情况，连接油管路，用手压泵给2台薄型液压千斤顶供油，薄型液压千斤顶能够顺利的将上挡板顶起，带动套筒位移，检查工具动作无卡涩，工具基本性能具备。

3 实际使用效果

在2015年安康水力发电厂4号机组大修中，需要更换2个上机架千斤顶剪断销，这次我们在上机架千斤顶工作位置，只用了4个试验人员，经过0.5 h的作业培训，工作用了0.5 h就顺利地将1个剪断销取出，工具没有受到任何损伤变形，拆除第2个剪断销只用3个工作人员就可胜任这项工作。

4 使用中发现的问题

我们在拆卸第2个剪断销时，发现剪断销与千斤顶座内孔卡死严重，工具操作力不足，校对了上下顶板连接螺栓强度，认为强度满足2个10 t薄型液压千斤顶(FPY-10)工作力，更换后顺利将这个上机架千斤顶剪断销拆除，但在工作中，发现液压泵接头有部分也产生了渗漏，我们及时更换耐压等级更高的液压手泵与管路，检查机械部件完好，由于10 t薄型液压千斤顶外形尺寸与5 t有差距，需要对上顶板调节螺栓安装位置进行调整。

5 改进措施

(1) 更换耐压等级更高的液压设备，并在油管路上增设压力表，监视液压泵工作压力情况，保证液压系统在额定工作范围内工作，保障人员及设备安全。

(2) 依据10 t薄型液压千斤顶外形尺寸，调整上下顶板受力位置。

6 结 语

发电机上机架千斤顶套筒拔出专用工具的研制，由于采用了液压系统，专用工具体积小、操作方便，减少了人员的体力支出。人员可以处在安全的工作环境下操作，提高了工作安全性，工具行程可控，方便孔位对正，减少调整次数，提高了整体工作效率；销钉螺栓链接方式，解决了工具装入与退出问题，并且专用工具受力均匀不易变形，增强了专用工具易用性；调节螺栓的使用在保证薄型液压千斤顶正常工作的同时，还能根据上机架千斤顶锁紧螺母与千斤顶座距离不同，进行再调整，弥补了薄型液压千斤顶行程短的缺点。

通过这次工具研发，我们收获的不仅是一个好用、实用的工具，还增强了不断进取勇于创新的信心。希望在以后的工作中能够研制出更多实用好用的创新成果。

[1] 王玲花.水轮发电机组振动及分析[M].郑州：黄河水利出版社，2011.

[2] 安康水力发电厂机械检修规程[S].安康:安康水力发电厂，2009.

[3] 单文培.水轮发电机组及其辅助设备运行与维修[M].北京：中国水利水电出版社，2009.

[4] 王克.新版五金手册[M].郑州：河南科技出版社，2014.

[5] 王兵.金属切削手册[M].北京：化学工业出版社，2015.

[6] 方昆凡.公差与配合实用手册 [M].2版.北京：机械工业出版社，2012.

[7] 邵堃.机械制造技术[M].上海：上海科技出版社，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

李军(1970- )，男，陕西省华县人，高级技师，主要从事水力发电设备机械维护与检修工作.

TV698.1

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.05.020