拐臂拆卸專用工具研究及改進(jìn)

賈 巍，賈 鑫

（1.國網(wǎng)新源控股有限公司潘家口蓄能電廠，河北 唐山 064300；2.河北豐寧抽水蓄能有限公司，河北 承德 068350）

1 情況簡介

潘家口蓄能電廠位于河北省唐山市遷西縣，地處灤河流域。廠房內(nèi)安裝有3臺抽水蓄能機(jī)組，單機(jī)容量為90 MW。其中水泵水輪機(jī)型號為HLN80-LJ-553，該機(jī)組為混流、立軸、單級、可逆式機(jī)組，轉(zhuǎn)輪為高度2 267 mm。其所安裝的水輪機(jī)及其輔助設(shè)備均由Sulzer Ltd.公司（即Andritz公司）生產(chǎn)，該機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)采用徑向式導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，每臺機(jī)組共有24個活動導(dǎo)葉，布置在直徑為Φ6 342 mm的分度圓上，為多導(dǎo)葉幅向軸流式布置。活動導(dǎo)葉材質(zhì)為G-X5CrNi134，高度為901 mm，葉型為正曲率。每個活動導(dǎo)葉配套安裝一個拐臂，拐臂材料為FeG450UNi3158，單個拐臂重22 kg。當(dāng)機(jī)組大修或拐臂出現(xiàn)故障時，需要將拐臂拆卸下來進(jìn)行檢修。在拆卸的過程中如果沒有專業(yè)的工具，由于施工空間狹小，拐臂重量較大，可能會對機(jī)械部件造成破壞，或者對人身造成傷害，直接影響工作效率。

2 現(xiàn)狀調(diào)查

潘家口電廠此前在拐臂檢修時，一般采用如圖1、圖2、圖3所示的拐臂拆卸工具，但是在施工過程中，工作效率不高，且在工作過程中會出現(xiàn)受力不均，發(fā)卡、憋勁的現(xiàn)象，可能會對拐臂和導(dǎo)葉軸頸造成損傷，不僅會極大的影響施工進(jìn)度，甚至可能會對施工人員的人身安全帶來威脅。

圖1 原有拆卸工具主體結(jié)構(gòu)主視圖

圖2 原有拆卸工具主體結(jié)構(gòu)俯視圖

圖3 原有拆卸工具主體結(jié)構(gòu)左視圖

以下結(jié)合圖4及實(shí)例對原有拆卸工具使用進(jìn)行說明，原有拆卸工具主要由3部分組成包括搭接板、支撐架以及吊具安裝塊。拐臂與軸頭通過鍵連接（在圖中未做標(biāo)注），連接鍵拔出后，將專用工具搭接板與拐臂下部接觸，由兩人同時手扶拆卸工具，將吊具固定在安裝快處，吊繩繃緊后，手扶工具人員撤離，利用起吊工具將專用工具與拐臂一同吊出。

圖4 原有拆卸工具使用過程示意圖

本方案操作簡單，但是在拆卸的過程中存在如下缺點(diǎn)：

（1）在吊具拉緊之前需要工作人員用手扶住拆卸工具，防止拆卸工具墜落傷人。

（2）拆卸工具安裝中心憑借工作人員的經(jīng)驗(yàn)來確定，中心確定不精確。

（3）吊裝安裝塊雖然能夠確定吊具安裝中心，但是無法固定吊具，起吊中心無法固定。

（4）由于以上兩個位置中心定位不精確，在起吊過程中，容易導(dǎo)致拐臂受力不均勻，拐臂與軸頭發(fā)卡、憋勁，拐臂拔出困難，損壞拐臂與軸頭的接觸面。

3 改造方案

由于存在上述諸多問題，現(xiàn)在亟需對原有拆卸工具進(jìn)行改造，重新設(shè)計一種更加高效且安全的拐臂拆卸工具。新拆卸工具如圖5、圖6、圖7所示。

圖5 新拆卸工具主體結(jié)構(gòu)主視圖

圖6 新拆卸工具主體結(jié)構(gòu)俯視圖

圖7 新拆卸工具主體結(jié)構(gòu)左視圖

以下結(jié)合圖8及實(shí)施例對新拆卸工具進(jìn)行說明，新拆卸工具主要由4部分組成包括吊具定位槽、千斤頂安放槽、支撐架以及連接螺栓孔。拐臂與軸頭通過鍵連接（在圖中未做標(biāo)注），連接鍵拔出后，將拆卸工具與拐臂用螺栓固定，將千斤頂置于拆卸工具與軸頭之間，千斤頂端部置于千斤頂安放槽內(nèi)，緩慢操作千斤頂，拐臂拔出一定高度后，將吊具掛在定位槽內(nèi)，把拆卸工具與拐臂一起吊走。新型拆卸工具在安裝時與拐臂連接牢靠，不會出現(xiàn)脫落現(xiàn)象，而且中心定位精確，吊點(diǎn)分散，確保拐臂受力均勻，同時起吊工具定位槽保證了吊運(yùn)過程的平穩(wěn)。

圖8 新拆卸工具使用過程示意圖

4 改造效果

通過上述兩種拆卸工具的結(jié)構(gòu)與使用過程對比，不難看出，與原有工具相比，新拆卸工具具有突出的優(yōu)點(diǎn)：

（1）在吊具拉緊之前，拆卸工具通過螺栓與拐臂可靠連接，避免其脫落導(dǎo)致人員受傷的風(fēng)險。

（2）新拆卸工具通過螺栓與拐臂連接后，保證連接牢固的同時，也確定了其中心位置，保證拐臂均勻受力，防止拐臂發(fā)卡、憋勁現(xiàn)象，從而對拐臂和軸套造成損傷。

（3）定位槽的設(shè)計，使得整個吊運(yùn)過程中吊裝工具不會滑動，保證了吊裝過程的安全平穩(wěn)。

（4）節(jié)省人力，提高了效率，節(jié)省了工期，使拐臂拆卸工作更加省力、高效、快捷。

（5）兩個連接部與支持架本體為一體成型結(jié)構(gòu)，使整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)。

5 結(jié)束語

文章通過對潘家口電廠的拐臂拆卸過程以及其原有拆卸工具進(jìn)行了分析研究，找出了其缺點(diǎn)，并設(shè)計了一種新型的拐臂拆卸工具，通過本設(shè)計方案的實(shí)施，可以極大的提升拐臂拆除工作的效率，減輕施工人員的工作量，節(jié)約人力與時間的成本，且降低了施工時人員受傷的風(fēng)險。希望通過本文，能夠引起人們對水輪機(jī)活動導(dǎo)葉拐臂這一部件的重視，也能夠給其他水電廠拐臂檢修時提供一個新的施工思路，使得水輪機(jī)檢修工作更加安全、高效而省力。