贯流式机组转轮联轴螺栓及销钉拆除困难原因分析

马广林

摘要：中国黄河以泥沙多而闻名于世。中国古籍记载“黄河斗水，泥居其七”。根据近代实测资料分析，进入黄河干流的多年平均年输沙量为16亿吨，含沙量为35 千克/立方米。

关键词：黄河；泥沙；水电

1 灯泡贯流式水轮机转轮结构特点

贯流式水轮机，是一种卧轴式水轮机，即水流在流道内基本上沿着水平轴向运动。它主要适用于1～25m的水头，是低水头、大流量水电站的一种专用机型。

灯泡贯流式的机组检修更是比其他类型的机组困难许多，因其是卧式机组，水轮机只要密封没做好，机组漏水就非常严重，经常是通过导水机构法兰面、主轴密封、转轮室法兰面等部位大量漏水，给电厂带来了严重的经济损失。

2 转轮联轴螺栓及销钉的拔出过程

2.1 基本情况

本次工作任务为甘肃省内灯泡贯流式机组的A级检修任务，这种机组检修起来是较为困难，因其常年漏水，水轮机大多部位螺栓基本锈死，水轮机部位拆卸完上下导流锥及转轮联轴螺栓保护罩后，发现保护罩的密封基本损坏，基本无法做到挡水的作用，保护罩内灌满了泥沙，联轴螺栓及销钉也基本全是堆满的泥沙。

2.2 销钉拔出方法

2.2.1 考虑销钉不会很紧的情况，通过销钉中间的丝杠孔，将丝杠插入，由丝杠将销钉拔出，这种方法大多数情况会失败，水轮机销钉在大多数的情况下是很紧的，无法通过丝杠将销钉拔出。

2.2.2 考虑销钉受力较大，可以通过制作焊接T型板将销钉拔出，将厚钢板通过割枪割成T字型，T型板下头与销钉通过焊接相连，2台千斤顶放入T型板左右两端，通过千斤顶的力量将销钉拔出。普通的销钉如果是在正常情况下，用10t千斤顶就可以将销钉拔出，如果销钉有点锈蚀等现象，无法拔出的情况下，可以将T型板加厚，钢材材料用特殊钢，然后用32t、50t或者100t千斤顶；当然，使用100t的千斤顶是非常考验千斤顶与销钉的焊接质量，很多时候100t千斤顶没有将销钉拔出，焊缝却会裂开，或者焊接的非常好，但是销钉的材料无法承受100t千斤顶的力量而出现销钉本身裂开现象。

2.2.3 如果出现上面的方法都没有作用的情况，转轮无法吊出，后续大轴、导水机构等检修任务基本无法继续，工期此时又严重滞后，那么就要考虑将销钉破坏从而拔出销钉的方法。

⑴ 采用气刨刨除的方法对销钉进行刨除，这种方法对短销钉有用，碳棒的长度是固定的，长度过长的销钉焊把基本够不到，并且在销钉孔内刨除销钉，气饱渣滓全部飞向人脸，对人的身体伤害很大。

⑵ 转轮销钉中间有设计的丝杠孔，初衷是通过丝杠插入丝杠孔内，通过丝杠的力量将销钉拔出，通常主轴法兰面与转轮法兰面是紧密连接的，规范要求0.03mm塞尺不能通过，并且法兰面也设计有密封，在此情况下，可以加工制作一个接头，通过接头将电动压油泵与销钉相连，对销钉孔内充油充压，使用油压的力量将销钉拔出，这种方法要保证此时联轴螺栓还未拆除，没有联轴螺栓的力量，大轴法兰面很容易被油压打开，从而使油压失去效果。此方法也有一个弊端，虽然有螺栓连接，法兰面不会被撑开，但是法兰面并不是说100%平整，稍微有点高点或缝隙，油就会顺流而下，使销钉内腔泄压，并且此方法有一定的危险，需谨慎使用。

⑶ 考虑消除销钉内部应力，使用磁力钻对销钉进行打孔处理，小的销钉可以在中间打一个孔就能消除应力，直径较大的销钉可以如下图2.1所示进行打孔，使销钉基本处于中空状态，这种状态下的销钉基本已经没有了力量，可以做一工具连接主轴，将千斤顶一端对准主轴，一端对应转轮，就可以使转轮脱离。

图2.1 使用磁力钻消除销钉内部应力的打孔方法

2.3 螺栓拆除方法

2.3.1 通常状况下，螺栓拆除是比销钉拔出简单许多，但也有例外，在螺栓保护罩密封已经没用的情况下，螺栓孔进入大量泥沙，机组又运行多年，这样的联轴螺栓，那基本和黏丝没什么区别，泥沙就像长在螺栓上一样，死活不动。

2.3.2 遇到这种情况，首先我们需要尝试是否可以用正常的途径将螺栓拆出，就是使用电站自有的专用扳手，通过对螺栓进行加热后使用扳手将螺帽取出，后用专用扳手对螺柱进行拆解，如果顺利，那么后续的螺栓拆除都会很快。

2.3.3 另一种情况，螺栓孔进入大量水和泥沙，机组常年运行，泥沙灌满，螺栓锈死，使用专用扳手及大锤也无法拆卸螺栓。并且大部分水轮机联轴螺柱及螺母都存在2个通病，一个就是在设计阶段，基本不会去考虑螺栓进水锈死或泥沙灌满的情况，这种螺栓专用拆卸扳手厚度不会很厚，进行一次正常的检修任务扳手可能也就基本报废，更别说拆卸这种锈蚀加泥沙的联轴螺栓，用不了几下，扳手就基本报废，另一个通病就是螺栓上设计的六方或者对方太薄，厚度厚点的扳手只能带1/2左右的位置，导致施工人员拆卸螺栓时存在相当大的风险。这里有一个小技巧，如果联轴螺栓设计的对方不合用，施工人员可以自己准备几个大小合适的螺帽，将螺帽焊接在螺柱上，螺帽的六方基本适用于任何大小的扳手，由此准备打击扳手进行螺栓的拆卸。

2.3.4 螺母螺柱仍无法拆卸，那么就要考虑使用桥机拆卸螺栓，因其是灯泡式机组，此时转轮室已拆卸，上下导流锥也已拆除，可以准备一扳手先套在螺母上，让扳手的角度与桥机绳子成90°左右的夹角，桥机起吊拉伸扳手拧松螺母，一步步慢慢将螺母拆下后同样方法继续拆除螺柱。这种方法桥机的载荷不能太大，绳子的力量有限，过大容易将绳子拉断，施工人员存在很大风险。

2.3.5 以上方法都不管用，那么就要考虑对螺栓进行破坏式的拆除，首先对螺母进行拆除，可以使用气饱加割枪，对螺母进行刨除或割除，当螺母全部刨除后，只剩余螺柱，螺柱就不能直接用刨除或割除的方法，因其在螺栓孔内，联轴螺栓长度很长，和销钉一样，气饱或割枪基本无法深入内部，此时就要考虑拔出销钉的方法了， 同样适用于螺栓，先消除螺栓内部应力，如图2.1一样，对螺栓进行打孔处理，使螺栓中空，再适用打击扳手拆出螺栓。

3 联轴螺栓及销钉无法拆出的原因分析

3.1 根本原因螺栓孔进水导致的螺栓销钉锈死，泥沙将螺栓孔灌满，常年累月之下，泥沙已和螺栓本身连为一体。

3.2 联轴螺栓保护罩安装存在缺陷，保护罩密封部位没有打磨干净，存在高点等缺陷，并且在安装密封时，密封条型号可能稍微显小，无法起到密封作用。

3.3 安装联轴螺栓时，没有严格按照设计给的拉伸值、加热值、螺栓转角等拉伸螺栓，螺纹之间还存在一定的缝隙，导致水、泥沙进入螺栓孔内。

3.4 大轴法兰面与转轮法兰面存在高点，不平整，或者法兰面密封存在缺陷，使之未能起到密封作用。

4 解决办法

4.1 检修时仔细检查螺栓保护罩，特别是密封部位，存在高点要立刻消除，并且对密封槽可以进行适当的扩大，放入厚度较厚的密封圈，使之存在一定的压缩量，并且可以起到密封作用。

4.2 联轴螺栓拉伸一定要严格按照设计数据，不能有半点的马虎，极大影响机组的安全系数。

4.3 检修大轴法兰面及转轮法兰面时，使用刀尺对法兰面的平整度进行测量，消除法兰面高点或低点，严格按照设计的尺寸安装密封，保证法兰面不存在间隙。