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螺栓加熱器在高壓汽輪機(jī)螺栓拆裝中的應(yīng)用
汽輪機(jī)在安裝和大修時(shí)所用的汽缸螺栓加熱器,種類雖然不少,但常常不能滿足加熱時(shí)間短,螺栓受熱均勻,使用簡(jiǎn)便和勞動(dòng)強(qiáng)度低的要求.本文介紹的一種電加熱器,是由東方汽輪機(jī)廠和有關(guān)制造廠,發(fā)電廠共同設(shè)計(jì)制造的,加熱器電熱元件采用雙螺紋硅碳管,使用方便,維護(hù)簡(jiǎn)單
用于連接N210-130/535/535型汽輪機(jī)高中壓主汽門的上下水平法蘭的大直徑雙頭螺栓（M56×4、M76×4、M100×4）一般都采用熱緊法擰緊。
汽輪機(jī)扣蓋后，按螺栓編號(hào)將螺栓裝上，首*行冷緊，即根據(jù)螺栓直徑大小施以50到100kg的力矩，把螺母擰緊，然后用電加熱器加熱雙頭螺栓，螺栓加熱后將伸長(zhǎng)，便能自由的將螺栓施至給定的角度，這樣螺栓冷卻后，螺栓就得到一個(gè)必要初應(yīng)力，這個(gè)初應(yīng)力可以保持汽輪機(jī)運(yùn)行20000小時(shí)以內(nèi)。當(dāng)螺栓發(fā)生蠕變后，仍能保持汽缸及主汽閥接合面的密封性，故稱螺栓加熱法。
N210-130/535/535型汽輪有下列雙頭螺栓需熱緊祥見(jiàn)下表一。
表一
雙頭螺栓所處位置 | 螺栓直徑 | 法蘭厚度（mm） | 數(shù)量（只） | |
高 壓 缸 | 外缸第一級(jí) 第二級(jí)后 | M100×4 | 400 | 30 |
內(nèi)缸調(diào)節(jié)級(jí)段 | 340 | 18 | ||
外缸第十級(jí)后 | M76×4 | 250 | 14 | |
內(nèi)缸第四級(jí) | 6 | |||
中壓缸進(jìn)汽部分 | M76×4 | 250 | 16 | |
高壓主汽調(diào)節(jié)閥 | M56×4 | 126 | 80 | |
中壓主汽閥 | M56×4 | 100 | 32 | |
二、汽缸螺栓加熱緊裝置組成：
汽缸螺栓加熱裝置主要是由電源箱、銅插頭組件和加熱器組成。電源箱油6到12個(gè)插座，可供6到12個(gè)加熱器同時(shí)加熱螺栓。輸出電壓為交流220伏或直流110伏，電源通過(guò)YHC重型橡膠電纜，標(biāo)稱截面3×6mm2接到三相電源上，中地線廠方自備。標(biāo)稱截面為15mm2。
電加熱器發(fā)熱元件為鎳鉻合金電阻絲，電阻絲允許長(zhǎng)期工作溫度為1400℃左右。電加熱頭部有一組插銷，通過(guò)一組插銷電線連接電加熱器，結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)表二。此種電加熱器具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、功率大、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。
電加熱器結(jié)構(gòu)尺寸性能詳見(jiàn)表二
表二
名稱單位 數(shù)據(jù) 加熱器 | 電加熱器 L1=285 L2=135 | 電加熱器 L1=435 L2=250 | 電加熱器 L1=535 L2=300 | 電加熱器 L1=535 L2=350 | 電加熱器 L1=775 L2=540 |
插入長(zhǎng)底（mm) | 285 | 435 | 535 | 535 | 225 |
電阻絲長(zhǎng)度（mm） | 135 | 250 | 300 | 300 | 540 |
加熱器外徑（mm） | Φ22 | Φ22 | Φ22 | Φ22 | Φ22 |
采用電壓（V） | 220 | 220 | 220 | 220 | 220 |
計(jì)算電流（A) | 3.64 | 6.81 | 10.86 | 10.91 | 18.18 |
計(jì)算功率（W） | 800 | 1500 | 2350 | 2400 | 4000 |
欲用電加熱器加熱大螺栓時(shí)，將加熱器插入大螺栓孔內(nèi)，用電加熱器發(fā)熱部分加熱大螺栓光桿部分，使大螺栓光桿部分受熱延長(zhǎng)，而螺栓兩頭螺紋旋合部分保持較低溫度，以避免螺紋之間產(chǎn)生咬扣現(xiàn)象。
三、螺栓熱緊操作程序
1、螺栓螺母對(duì)應(yīng)試擰，螺母應(yīng)能順利擰到底。然后用塞尺檢查螺母端面與法蘭接觸情況。全周用0.04mm塞尺通不過(guò)時(shí)表示接觸良好。檢修時(shí)若需重新更換螺栓和螺母，應(yīng)將螺母擰到底，檢查螺母頂部是否留有3mm的空隙。
2、試擰合格的螺栓和螺母，用石墨、潤(rùn)滑劑（試劑線型粒度15mm，石墨含量99.9％），反復(fù)摩擦螺紋部分，使螺紋齒尖到齒隙全部表面發(fā)出烏黑光澤為止，再用壓縮空氣大出多余石墨、潤(rùn)滑，保持清潔。
3、經(jīng)過(guò)以上兩項(xiàng)工作后即可對(duì)應(yīng)擰緊螺母，并按給出的力矩值冷緊螺母。冷緊完畢后，在靠近螺母的法蘭上劃好熱緊起點(diǎn)終點(diǎn)標(biāo)志，詳見(jiàn)下圖。各螺母的熱緊轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)見(jiàn)下圖。
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4、用壓縮空氣吹凈螺栓的加熱孔，確保孔內(nèi)沒(méi)有金屬屑及其它臟物，以防止影響電加熱器順利插入螺栓內(nèi)。
5、加熱螺栓前，電源箱、插銷電線、電加熱器聯(lián)合通電試驗(yàn)1分鐘，以檢查加熱裝置工作是否正常。
6、在聯(lián)合通電試驗(yàn)前，電源箱、插銷組、電加熱器單獨(dú)進(jìn)行檢查，有否短路或絕緣不良的地方，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題及時(shí)解決，加熱器絕緣不夠可放在干燥箱內(nèi)在100℃下干燥48小時(shí)再檢查。檢查合格后，按照螺栓熱緊順序?qū)㈦娂訜崞鞑迦朊總€(gè)螺栓孔內(nèi)。并檢查電加熱棒與螺栓是否有短路現(xiàn)象。
7、通電加熱螺栓，并在加熱過(guò)程中要注意電路系統(tǒng)的電線及電源箱溫度情況，一般溫度不應(yīng)超過(guò)50℃。
8、根據(jù)螺栓溫度情況，可一邊加熱，一邊擰緊螺母，直到螺栓緊到給定弧長(zhǎng)（度）然后拔掉插銷，稍等片刻待電加熱器外壁與螺栓絲內(nèi)壁有約0.3mm左右間隙方拔出電加熱器，并馬上插入需待加熱的螺栓內(nèi)孔中，并接通電源，這樣分期分批按汽缸及主汽閥螺栓的熱緊次序，依次熱緊全部所需熱緊的螺栓。
螺母轉(zhuǎn)動(dòng)角度及弧長(zhǎng)均為理論計(jì)算值，考慮到運(yùn)行后汽缸變形及法蘭中間的涂層薄，實(shí)際加熱時(shí)應(yīng)適當(dāng)加大，螺栓緊力和相應(yīng)此緊力的附加轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)一般不宜超過(guò)理論計(jì)算值的20％。
表三：
雙頭螺栓所處位置 | 螺栓直徑 | 電加熱器型號(hào) | 螺母轉(zhuǎn)角 | 螺母轉(zhuǎn)動(dòng)弧長(zhǎng)（mm） | 罩螺母 外形（mm) |
外缸第一級(jí)及第一級(jí)后 | M100×4 | L1=775 L2=540 N=2100W | 103.95 | 13.6 | 150 |
外缸第十級(jí)后 | M76×4 | L1=535 L2=300 N=1800W | 50.63 | 5.08 | 115 |
內(nèi)缸調(diào)節(jié)級(jí)后 | M100×4 | L1=535 L2=300 N=1500W | 82.15 | 10.8 | 150 |
內(nèi)缸第四級(jí)后 | M76×4 | L1=435 L2=250 N=1500W | 54 | 5.4 | 115 |
中壓缸進(jìn)汽部分 | M76×4 | L1=435 L2=135 N=1200W | 77.3 | 7.72 | 115 |
高壓主汽門 | M56×4 | L1=285 L2=135 N=650W | 13.5 | 10 | 85 |
中壓主汽門 | M56×4 | L1=285 L2=135 N=650W | 10.3 | 7.55 | 85 |
四、螺母的拆卸：
修需要揭開(kāi)大蓋時(shí)，凡采用熱緊方法擰緊的螺栓，必須采用加熱方法拆卸。
其操作過(guò)程如下：
1、清理螺母四周，擰緊螺母上面之螺塞，清理加熱孔。
2、加熱螺栓前認(rèn)真檢查電源箱及電插銷組絕緣性能是否完好，如絕緣電阻不夠，可放在干燥箱內(nèi)在100℃下干燥48小時(shí)再檢查。檢查合格后方可接上電源。
3、將不同型號(hào)的電加熱器分期分批插入不同直徑需加熱的螺栓孔內(nèi)，使螺栓受熱伸長(zhǎng)，在加熱過(guò)程中，用塞尺檢查螺母下面空隙情況待間隙增至0.2到0.3時(shí)即可擰松螺母并拔掉電源，稍等片刻后取出電加熱器。
五、注意事項(xiàng)：
1、在使用保管過(guò)程中需小心輕放，嚴(yán)禁破壞。
2、用完后應(yīng)垂直放置于干燥箱內(nèi)。
3、電源箱、電線、電纜在使用完后，應(yīng)送回倉(cāng)庫(kù)由專人保管，以免損壞或丟失。
4、電源箱，電加熱器需貯藏在干燥的地方，以免受潮生銹或變質(zhì)，影響元件絕緣性能。
5、型號(hào)規(guī)格及參數(shù)按下表規(guī)定：
序號(hào) | 電加熱器型號(hào) | 被加熱螺栓直徑 ?1 | 保護(hù)套管長(zhǎng)度 L | 發(fā)熱長(zhǎng)度 I1 | 冷端長(zhǎng)度 I2 | 功率 W |
1 | DJ22-1 | M56×4 | 255 | 100 | 125 | 550 |
2 | DJ22-2 | 280 | 126 | 700 | ||
3 | DJ22-3 | 305 | 150 | 850 | ||
4 | DJ22-4 | 330 | 175 | 950 | ||
5 | DJ22-5 | 355 | 200 | 1100 | ||
6 | DJ22-6 | 405 | 250 | 1400 | ||
7 | DJ22-7 | M76×4 | 315 | 125 | 160 | 900 |
8 | DJ22-8 | 340 | 150 | 1050 | ||
9 | DJ22-9 | 365 | 175 | 1200 | ||
10 | DJ22-10 | 390 | 200 | 1350 | ||
11 | DJ22-11 | 440 | 250 | 1650 | ||
12 | DJ22-12 | 490 | 300 | 2050 | ||
13 | DJ22-13 | 540 | 350 | 2350 | ||
14 | DJ22-14 | 590 | 400 | 2700 | ||
15 | DJ22-15 | 640 | 450 | 3050 | ||
16 | DJ22-16 | 690 | 500 | 3350 | ||
17 | DJ22-17 | 388 | 150 | 208 | 1150 | |
18 | DJ22-18 | 413 | 175 | 1350 | ||
19 | DJ22-19 | 438 | 200 | 1550 | ||
20 | DJ22-20 | 488 | 250 | 1900 | ||
21 | DJ22-21 | 538 | 300 | 2300 | ||
22 | DJ22-22 | 588 | 350 | 2650 | ||
23 | DJ22-23 | 638 | 400 | 3050 | ||
24 | DJ22-24 | 688 | 450 | 3400 | ||
25 | DJ22-25 | M100×4 | 738 | 500 | 3800 | |
26 | DJ22-26 | 788 | 550 | 4200 | ||
27 | DJ22-27 | 838 | 600 | 4500 | ||
28 | DJ22-28 | 888 | 650 | 4700 | ||
29 | DJ22-29 | 938 | 700 | 4900 | ||
30 | DJ22-30 | 988 | 750 | 5100 | ||
31 | DJ22-31 | 1038 | 800 | 5300 | ||
32 | DJ22-32 | 1088 | 850 | 5500 | ||
33 | DJ22-33 | 1138 | 900 | 5700 | ||
34 | DJ22-34 | 1188 | 950 | 5900 | ||
35 | DJ22-35 | 1238 | 1000 | 6100 | ||
36 | DJ22-36 | 1288 | 1050 | 6300 | ||
37 | DJ22-37 | M120×4 | 480 | 200 | 250 | 1650 |
38 | DJ22-38 | 530 | 250 | 2050 | ||
39 | DJ22-39 | 580 | 300 | 2450 | ||
DJ22-40 | 630 | 350 | 2900 | |||
41 | DJ22-41 | 680 | 400 | 3300 | ||
42 | DJ22-42 | 730 | 450 | 3700 | ||
43 | DJ22-43 | 780 | 500 | 4100 | ||
44 | DJ22-44 | 830 | 550 | 4500 | ||
45 | DJ22-45 | 880 | 600 | 4600 | ||
46 | DJ22-46 | 930 | 650 | 4800 | ||
47 | DJ22-47 | 980 | 700 | 5000 | ||
48 | DJ22-48 | 1030 | 750 | 5200 | ||
49 | DJ22-49 | 1080 | 800 | 5400 | ||
50 | DJ22-50 | 1130 | 850 | 5600 | ||
51 | DJ22-51 | 1180 | 900 | 5800 | ||
52 | DJ22-52 | 1230 | 950 | 6000 | ||
53 | DJ22-53 | 1280 | 1000 | 6200 | ||
54 | DJ22-54 | 1330 | 1050 | 6400 |
螺栓加熱器技術(shù)要求：
（一）汽輪機(jī)螺栓電加熱器應(yīng)符合下列要求：
1、電加熱器所用原材料應(yīng)符合下列要求：
① 絕緣材料氧化鎂的成份應(yīng)符合HG3-1294-80《氧化鎂》規(guī)定；
② 氧化鎂須經(jīng)烘干后使用；
③ 電加熱器所用的電熱材料為0Cr27A17Mo2高電阻電熱合金絲，其工作溫度為400°C，技術(shù)要求按GB1234《高電阻電熱合金》規(guī)定；
④ 電加熱器保護(hù)套管材料為1Cr18Ni9Ti耐熱不銹鋼管。其技術(shù)要求按YB804《不銹耐酸鋼無(wú)縫鋼管》規(guī)定。使用其它材料由制造廠與用戶商定；
⑤ 電加熱器用的保護(hù)套管內(nèi)部去除毛刺后，再用汽油或煤油清洗干凈，并吹干后才能使用。
2、電加熱器成品應(yīng)符合下列要求：
① 電加熱器的額定工作電壓為220±20V。直流100V，低壓50V；
② 電加熱器插入長(zhǎng)度在1m以內(nèi)的，其中心線直線度不大于?0.3mm；插入長(zhǎng)度在1-2m的，其中心線直線度不大于?0.4mm；
③ 插入部分直徑偏差為-0.20mm/-0.50mm；
④ 插入部分長(zhǎng)度偏差為±5mm，發(fā)熱長(zhǎng)度偏差為±5mm，底部冷端長(zhǎng)度為25-30mm；
⑤ 電加熱器在使用時(shí)要求發(fā)熱均勻，不允許有局部過(guò)熱現(xiàn)象。
（二）對(duì)電加熱器進(jìn)行壽命試驗(yàn)時(shí)，每次加熱時(shí)間為10-20min。電加熱器在間斷加熱情況下，在螺栓中心孔與電加熱器的外徑總間隙在0.8-1.3mm條件下，累計(jì)壽命不少于50h。
（三）合金電阻絲與引出線連接處應(yīng)牢固可靠，不得有松動(dòng)。外殼必須有良好接地。
（四）電加熱器鋼套管經(jīng)冷撥縮管后，用著色探傷或用5倍以上放大鏡檢查其表面，不得有裂紋等缺陷。縮管時(shí)應(yīng)單向成型。
（五）電加熱器冷端封口處要求密封嚴(yán)密，以免潮氣進(jìn)入，破壞絕緣。
（六）電加熱器制造完成后，經(jīng)過(guò)一個(gè)半月后，在常溫下用500V兆歐表再測(cè)定其絕緣電阻（可在制造廠或用戶處進(jìn)行）應(yīng)不低于50MΩ。
地址：上海市普陀區(qū)金通路1118弄6號(hào)
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