軸伸貫流式水輪機(jī)小軸與轉(zhuǎn)輪連接螺絲的斷裂與更換

鄒金鐘

（安徽省江河水利水電運(yùn)行管理有限責(zé)任公司 馬鞍山市 238251）

1 螺絲斷裂

軸伸貫流水輪機(jī)組為臥式機(jī)組，有著較長(zhǎng)的轉(zhuǎn)軸。水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸為兩點(diǎn)支撐，兩支點(diǎn)分為水導(dǎo)軸承和徑向軸承（徑向軸承在推力軸承箱中）。為便于敘述，本文以GD008-WZ-260機(jī)組為例。機(jī)組示意圖如圖1所示。該機(jī)組轉(zhuǎn)輪直徑為2.6m，重量為1.8t；水輪機(jī)轉(zhuǎn)軸分為小軸和大軸，分別位于轉(zhuǎn)輪兩側(cè)。大軸長(zhǎng)為 6.2m，空心結(jié)構(gòu)，長(zhǎng)度為6.2m，重量為0.86t。小軸為實(shí)心鋼件，重量為0.86t。這樣，轉(zhuǎn)動(dòng)部件總重量達(dá)4.86t。轉(zhuǎn)軸在兩支點(diǎn)之間的長(zhǎng)度為9.2t。所以，轉(zhuǎn)輪與兩軸之間的連接螺絲承受巨大的拉應(yīng)力。在機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)時(shí)，這個(gè)應(yīng)力沒有問題。但當(dāng)由于多種原因如氣蝕等使機(jī)組運(yùn)行中震動(dòng)加劇時(shí)，這個(gè)應(yīng)力將會(huì)在某瞬間達(dá)到很大的數(shù)值，以致于使連接螺栓斷裂。斷裂一般在較大機(jī)組中出現(xiàn)，并且發(fā)生在小軸一端，因?yàn)樾≥S與轉(zhuǎn)輪連接螺絲較細(xì)。該型機(jī)組大軸連接螺絲為M46，小軸與轉(zhuǎn)輪連接螺絲為M36。

2 準(zhǔn)備工作

更換螺絲之前，除了排去流道里的水之外（能保證水位在轉(zhuǎn)輪室以下就行），還要做好以下工作：

（1）將活動(dòng)導(dǎo)葉打至全開位置，以方便人的進(jìn)出。然后要關(guān)閉調(diào)速器總油閥，斷開調(diào)速器電源，以防止電路誤動(dòng)作造成緊急停機(jī)關(guān)導(dǎo)葉，從而造成人身危險(xiǎn)。

圖1 軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組示意圖

（2）人由導(dǎo)水錐進(jìn)入操作位置時(shí)，容易滑跌倒，需在上部管壁焊上扶手。

（3）準(zhǔn)備工具。主要有：1t葫蘆2只，8t千斤頂2只，少量方木，斜鐵（薄邊厚度2mm左右）8塊，對(duì)照?qǐng)D紙準(zhǔn)備專用扳手，還有黃油、鋼絲刷、灰刀、磨光機(jī)、毛巾以及常用工具。還要準(zhǔn)備電壓36V以下的手持行燈等。

3 螺絲更換

螺絲斷裂后更換不是一般簡(jiǎn)單的換螺絲，要進(jìn)行一些必要的處理，并要注意方法，否則，換上去的螺絲很快又會(huì)斷裂。下面就介紹一下更換的方法：

（1）先拆其它部件。拆空氣圍帶組件，拆主軸密封內(nèi)外環(huán)，拆主軸密封上座，并用葫蘆懸吊，做好保險(xiǎn)措施。主軸密封下座不拆。

（2）舊螺絲拆卸。一般情況，絕大部分螺絲都已斷裂，斷裂部位發(fā)生在螺柱根部，與后帽的連接處，因?yàn)槟抢锶菀装l(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。后帽取出后，用M10×100的螺栓點(diǎn)焊在斷裂的螺柱上，很容易就可將其卸出。注意，點(diǎn)焊時(shí)，焊條不要碰到螺孔壁上。

（3）制作特制螺栓。用拆下的螺柱兩根焊在一起，將斷開的一個(gè)螺帽焊上。注意，對(duì)接焊時(shí)要打坡口，使焊接牢固，備用。如圖2所示。

圖2 特制螺絲

（4）在轉(zhuǎn)輪靠小軸一側(cè)的下部，用10t左右的千斤頂將轉(zhuǎn)輪頂起，調(diào)整葉片與外殼間隙，使其基本均勻。在左、右、下三個(gè)方向上，用斜鐵楔入間隙中。

（5）將小軸與轉(zhuǎn)輪法蘭脫開約15cm，以便清理法蘭面、騎縫銷等。步驟：

① 由于需將小軸往水導(dǎo)軸承方向（即水輪機(jī)進(jìn)水側(cè)）移動(dòng)，水導(dǎo)瓦將會(huì)與小軸軸頸以外的軸面接觸，所以，必須先將這部分軸面清理干凈，先用毛巾擦，再用砂紙打，最后用面團(tuán)粘干凈，再涂以透平油。

② 將焊好的長(zhǎng)螺栓，旋入小軸與轉(zhuǎn)輪法蘭最上部的螺孔中。小軸可以順著這個(gè)螺栓往外移動(dòng)，不會(huì)發(fā)生較大的偏移和轉(zhuǎn)動(dòng)，便于后面的順利安裝。

③ 在小軸的上方用1t左右的葫蘆，向進(jìn)水方向拉小軸，使法蘭面慢慢脫開，注意：葫蘆吊點(diǎn)應(yīng)盡量放在密封座的正上方，但不能影響導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)。為了安全，在小軸下方與密封下座之間用方木墊起。如圖3所示。

圖3 小軸脫開及轉(zhuǎn)輪支撐示意圖

（6）清理法蘭面。小軸脫開后，就可以進(jìn)行法蘭面清理等項(xiàng)工作。

① 螺絲斷裂后，水將進(jìn)入空心大軸中，須用塑料管虹吸大軸空腔里的水。

② 將兩騎縫銷取出，注意每個(gè)銷與對(duì)應(yīng)的銷孔要做好標(biāo)記。把銷處理干凈。

③ 用磨光機(jī)裝上鋼絲輪，仔細(xì)打光結(jié)合面和法蘭邊緣，包括兩個(gè)半銷孔壁。

④ 用揉好的面團(tuán)粘凈結(jié)合面，并均勻涂抹薄薄一層憎水黃油。

（7）將小軸推回安裝位置。騎縫銷抹上薄薄一層黃油，裝入半銷孔中。用兩只機(jī)械式螺旋千斤頂（注意：液壓千斤頂平放時(shí)使用無效）放在密封下座的哈夫面上，同時(shí)均勻地推動(dòng)小軸。如圖3所示。當(dāng)進(jìn)入止口時(shí)，要測(cè)量法蘭四個(gè)方向的間隙，應(yīng)基本相等，這樣，止口才能順利進(jìn)入。當(dāng)兩法蘭面靠緊后，再次用塞尺測(cè)量間隙。用轉(zhuǎn)輪下部的千斤頂及葉片間隙中的斜鐵進(jìn)行調(diào)整，使其相等。

（8）將新螺栓抹上黃油，安裝，緊固。緊固時(shí)，在兩側(cè)同時(shí)用加力桿逐步逐個(gè)螺絲進(jìn)行，每遍都不能漏緊。已感覺較緊時(shí)用塞尺檢查法蘭面間隙。如果某方位間隙較大，則說明大軸與小軸同軸度偏差，兩法蘭不平行，應(yīng)根據(jù)間隙所在方位進(jìn)行調(diào)整，繼續(xù)緊固螺絲。最后，用0.05mm塞尺檢查間隙，應(yīng)不能進(jìn)入。再打掉斜鐵，復(fù)緊一遍間隙。

（9）回裝其它部件。

4 為防止螺絲再次斷裂，可以采取的一些措施

（1）如果螺栓根部與帽之間沒有倒角，則新羅絲應(yīng)加工成倒角，并適當(dāng)加大倒角。以減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（2）采取不銹鋼材料的螺絲。不銹鋼材料具有較好的韌性，緩沖作用可以降低瞬間拉應(yīng)力峰值。

（3）將螺栓內(nèi)六角加大或改為外六角，這樣便于把螺絲栓得更緊。

（4）氣蝕是產(chǎn)生機(jī)組振動(dòng)的重要原因。在轉(zhuǎn)輪室之后的直錐管上增加補(bǔ)氣閥，破壞水流的真空，減少氣蝕的發(fā)生和降低氣蝕的嚴(yán)重程度。

（5）將小軸和轉(zhuǎn)輪法蘭縫焊接。

（6）有條件時(shí)，將小軸、轉(zhuǎn)輪吊出。運(yùn)到廠家將螺孔加大，螺栓加粗。