·凯特克螺栓预紧力控制技术推广·

特约撰稿人：凯特克集团有限公司市场总监王剑波

低压缸是汽轮机的重要组成部分，当汽轮机将高温蒸汽的热能转换为高速旋转的机械能，并带动发电机切割磁力线转换为电能时，蒸汽要做功，必须压力降低、体积膨胀，因此由高压膨胀到中压或低压，并分布在高压缸、中压缸和低压缸中。其中，低压缸由于体积较大，需要更多的螺栓连接，低压缸内缸的进汽口和抽汽口由于结构紧凑，螺栓紧固拆卸的空间狭小，采用传统的紧固方法往往因为空间原因无法施力，造成螺栓无法紧固到位。本期带来两个HYTORC预紧力控制技术在火力发电厂的低压缸中分面螺栓紧固改造的应用案例。

案例1  北仑发电厂

项目概况

北仑发电厂＃3机组汽轮机系日本东芝公司制造的亚临界、单轴、冲动、四缸四排汽、一次中间再热、双背压凝汽式汽轮机，型号为TC4F—42，机组铭牌功率为600MW。4个汽缸均采用双层缸（内缸和外缸）、水平中分面结构。低压缸内缸的外侧有两种规格的螺栓，分别为M48和UH3，形式为双头。低压缸各抽汽口中分面紧固螺栓规格全部为UH11/2，形式为沉头。改造位置为3号机汽轮机A、B低压缸内缸进汽口、抽汽口。

尺寸规格

螺栓规格及数量：1-1/2″-8UN（28颗/台×2=56颗）；M36X3（40颗/台×2=80颗）。

安装工具：AVANTI-3，4部；090173S，4副；JETPRO10.3，2台；CLAMP螺母驱动器，2个。

项目立项的必要性和可行性

2006年，#3机第一次大修，在低压内缸螺栓尚未松开前，内缸中分面（抽汽口处）最大间隙已超过1.0mm。解体后，其抽汽口的最大间隙为1.07mm（与解体时未松螺栓一致），最小间隙也达0.54mm，即整个内缸普遍存在张口，紧固螺栓力矩增加到130%时，其间隙最大处0.52mm，抽汽口的间隙未能够完全消除。解体时，抽汽口处中分面的螺栓至少有一半因张口应力过大无法松开，只能用气割法去除螺栓。这种做法工作量大、易掺入金属颗粒、螺栓花费上升。因为中分面张口的存在，使得机组运行时极有可能损伤，而且会随着机组运行时间的增加越来越恶劣，造成高品质蒸汽的浪费，影响其经济效益，并且危及安全运行。

另外，二期机组低压内缸进汽口及各抽汽口螺栓拆卸空间狭小，在螺栓的紧固过程中，会发生螺栓预紧力不均现象，两个问题相结合，所造成的危害无法预估。

为同时解决这两个问题，消除机组安全隐患，首先是消除汽缸的内张口，采用焊接密封带的方法，在保证汽缸密封的前提下，消除因内张口存在而造成的螺栓紧固力不均及过大问题。根据实际情况，在消除了汽缸内张口而产生的应力问题后，准备采用一种全新的无偏载紧固方式——HYTORC机械式拉伸螺母，其能保证每个螺栓的预紧力几乎一致，且在紧固过程中，也不会产生螺栓偏载问题，不会对螺纹造成咬牙，螺栓也不需要进行破坏性拆卸，理论上这种螺栓可以重复使用。

实施过程

·对进汽口及抽汽口的螺栓换型，由原来的传统载丝螺栓改为双头螺栓；

·扣缸并手动将机械拉伸螺母上到中分面螺栓上，拧紧；

·分步骤开始对中分面两侧螺栓进行紧固，采用四同步将中分面两侧同时依次压紧；

·紧固完毕后测量结合面间隙，测量结果显示：除了最内侧两颗螺栓压紧面间隙测量值为0.10mm以外，其余位置均达到0.05mm塞尺不入的要求，这比未改造前间隙最大2.7mm、最小0.54mm相比，有了很大改善。

·安装好之后的效果图如下。

案例2  神华四川能源有限公司江油电厂

项目概况

项目位于30万机组低压缸中分面联接螺栓，由HYTORC机械式拉伸螺母取代传统罩盖螺母，通过液压扭矩拉伸机精确拉伸螺栓至所需紧固力并保持4个人孔门螺栓载荷一致性，确保结合面联接紧密，满足间隙要求，避免机组运行过程中蒸汽串流对结合面的冲刷，保护设备，提高气体利用率。

尺寸规格

螺栓工况数据：螺栓规格M36×4mm，10.9级；螺栓数量：40颗；运行温度：66～300。载荷设计：由于此螺栓是缩颈螺栓，最小的截面积直径是30mm，而且螺栓是旧螺栓，有伤痕。所以为了安全起见，凯特克为螺栓留了1.5倍的安全系数，螺栓紧固到300kN的载荷时，螺栓处于60%的螺栓屈服极限（以M30校核）。使用机具：AVANTI3型拉伸机4部，电动液压泵站2台，驱动器4部，油管4副。

实施过程

·安装前确保每颗螺栓高度满足要求

在清理螺栓过程中，遇到很多罩盖螺母与螺杆咬牙不易取下的情况，尝试多种方法后，取下罩盖螺母，对螺栓螺牙和栽丝孔进行清理后，达到安装要求。

·机具安装前清理准备

由于空间位置和液压油管的限制，本次安装使用两台液压泵站，平台两侧各一台；机具四部，一个人孔门位置各一部，同时提供一台机具作为备用；拉伸螺母40颗。

·拉伸螺栓过程

实施紧固过程中，每个人孔门安排一部机具进行紧固，4个人孔门同时进行，位置保持一致，如此来保证同步性；首先施加40%预紧力由里往外对每颗螺母进行初始预紧，再由70%、100%分布实施，最终再进行一次校核，整个过程相当顺利，用时1小时，在保证安装质量的情况下，用时较传统方法大幅缩短，为下一步工序节约了时间。

·间隙测量

在所有螺栓紧固后，用0.03mm塞尺进行间隙测量，间隙小于0.03mm，效果很好，同时所有结合面密封胶挤出，证明结合面不存在异物。

安装过程根据预定方案进行，因HYTORC拉伸螺母的结构原理，在实施过程中没有出现任何螺栓咬牙无法取出螺栓螺母的情况；过程中由液压设备驱动拉伸螺母进行紧固，载荷均匀一致性好，在螺栓的合理屈服极限范围内。

凯特克的无反作力臂预紧力控制技术在国内电力行业的应用已有诸多案例，除了本期介绍的北仑发电厂和江油电厂的低压缸中分面以外，其它还有河北兴泰电厂300MW汽轮机高压缸出汽口法兰、粤电集团广东湛江电厂300MW汽轮机高压缸尾缸中分面及发电机大端盖法兰等等。凯特克预紧力控制技术在发电行业的应用位置除了汽轮机、发电机等主机以外，在给水泵、对轮、高加、低加、再热器法兰及联通管等蒸汽管线，核岛内的蒸发器、稳压器、主泵法兰、堆芯控制器法兰以及其它泵阀等的应用所带来的效果也非常显著。由于紧固时不需要加热，不需要反作用力臂，可以大幅度节省螺栓紧固的时间，避免传统紧固方法在紧固过程中对螺栓造成的损害，避免螺纹咬牙，HYTORC机械式拉伸螺母独特的三件式结构在紧固时自身形成力的循环，不需要额外的反作用力支点，螺栓杆本身除了轴向的拉伸力以外不承受任何扭转力或翻转力，从而保证螺栓载荷的精度可以达到前所未有的+/-5%。