立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置

  完成单位：湖北清江水电开发有限责任公司

  主要完成人：孙树彬、江旭、熊佳进、傅超、罗志辉

一、研发背景

  水轮发电机冷却通常采用水内冷却和空气冷却两种方式。由于水内冷却对水质要求高且要很好的密封，因此,成本很高并且不安全。随着高效空气冷却器的出现和通风结构的优化,大容量水轮发电机都向空气冷却方向发展。发电机采用空气冷却除采用高效冷却器外，风路的设计对冷却效果有着重要的影响，而磁极上、下挡风板在风路中有着引导的作用。因此挡风板的安装使用十分普遍，而在检修过程中拆装挡风板则成为了一项十分繁重的工作内容。

为提高水电厂设备的运行效率,提高其检修技术是非常关键的。而检修技术的提升则需要先进的检修工器具支持。我国各大流域电厂中大型立式水轮发电机组磁极挡风板的数量一般为磁极数量的两倍，就清江梯级流域电站隔河岩水电厂来说，下挡风板有44块，固定螺丝就有180颗左右，进行检修工作时需要拆除挡风板以便进行其他各项工作，而数量如此众多的挡风板拆装存在难度大，耗时耗力的情况，拆装磁极下挡风板则尤其费力，常需两到三人配合工作，不仅安全隐患大，效率也十分低。在机组检修中挡风板拆装严重影响到检修工期和人员的安排。经小组人员调研，行业内目前未有有效解决方案。

为了有效改善这种状况，更好的提高检修质量、检修效率。我小组决定进行立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置的研制。

二、发明团队介绍

湖北能源集团清江公司检修公司发电机班现有员工11人，35岁以下青年员工占比91%。发电机班主要承担清江流域梯级电厂、小水电、郁江峡口塘电厂24台机组的A、B、C、D级检修项目中发电机机械部分的检修工作。作为水电行业的一线工人，我们在平凡的岗位上，持以公司“专业、敬业，重责、重行”的企业文化理念，团结协作，勇于探索，以过硬的业务能力，为机组的安全稳定运行保驾护航。

发电机班以“管理创新”为契机，凝聚和团结班组青年，紧密的结合公司电力生产，旨在打造一个积极向上的青年集体，我们秉承着“一流的管理，一流的人才，一流的创新”的理念，依托于公司近年来搭建的“工训结合，勇于创新”综合型平台，确定打造一个技术创新和管理创新“双创型”班组的目标。并以此目标为宗旨，发电机班先后荣获三峡集团红旗班组、湖北省企业团工委2021年度“青年文明号”、三峡集团工人先锋号、湖北省青年安全生产示范岗、全国质量信得过班组、全国青年安全生产示范岗、全国工人先锋号等荣誉称号。

发电机班注重创新钻研，以解决机组实际问题为创新使命，以良好的创新机制保障团队的创新活力，在发电机班形成了良好的创新氛围。近五年来，积极参与合理化建议及五小活动、QC活动、职工技术创新活动，获得清江公司合理化建议及五小奖励20项，获得清江公司质量管理小组活动奖励2项，申报三峡集团职工技术创新2项，申报省级职工技术创新2项。主要创新成果如下：

1.创新机组检修工艺

水布垭电厂4号机B级检修中，发电机班针对下导摆度严重超标的情况，通过对上导、下导、水导各部摆度、油温、瓦温情况分析，改变调整轴瓦间隙必须盘车的传统检修工艺，在机组不盘车情况下根据上次B修下导间隙值直接调整下导瓦间隙，开机摆度瓦温均符合要求。此种检修工艺创新，不仅节约5天工期，而且减少了上导、水导轴承的解体检修工作，节约大量人力物力，此创新项目荣获公司合理化建议二等奖。

在水布垭3、4号机B级检修中，由于磁极撑块是在安装场完成装配后随转子整体吊入机坑，根据传统检修工艺需吊出转子才能进行撑块和磁极的拆卸，发电机班积极研究，通过三项创新：自主设计撑块结构、自主设计加工方形螺母、自主设计制作拆装撑块专用工具，在不吊转子情况下成功拆装磁极和撑块，为公司节约厂家设计与改造费用10万元，此工艺改进思路可在其他电厂磁极间撑块检修工作中借鉴。此创新项目获得公司合理化建议三等奖。

在水布垭4台机组风洞管道落地项目中，发电机班根据现场施工实际情况，在水布垭电厂制定的原施工方案基础上进行四方面优化：改变出水管截止阀的位置、将竖向管道由弯头圆弧连接焊接改成了直接直角焊接、竖向管道焊接增加一个单法兰、改变进排水管法兰位置。采用优化方案施工，很好的在符合实际情况下使管道埋入地下深度增大120mm，解决原方案带来的焊接质量无法保证的问题。此项目获得公司合理化建议三等奖。

在水布垭4台机组空冷器漏水问题处理中，发电机班创新空冷器检修流程进，传统检修流程需要将空冷器吊出风洞检修，流程创新后直接在上风洞内完成检修，减少拆装发电机出口、发电机中性点、补气管的检修步骤，直接减少检修工期5天，减少检修人员4名，同时可有效避免空冷频繁倒卧引起的空冷器管口变形的设备安全隐患。此项目获得公司合理化建议四等奖。

2.创新设计检修工具

针对隔河岩电厂原有推力轴承抽瓦装置设计简单，抽瓦过程存在安全风险的问题，发电机班自主设计两种抽瓦方案，并最终将两种方案的优点集中，形成最终设计方案，其创新点有三点：自主设计推力轴承抽瓦专用平台、自主设计瓦架旋转专用轴承、使用电动叉车替代手拉葫芦完成推力瓦升降。自2013年4月至2017年4月，在多次隔河岩电厂B级检修中使用效果良好：参与抽瓦人员由26人减少至16人，所需人员减少38%；推力瓦全部抽出时间从10工时减少为4工时，所需时间减少60%；使用电动叉车取代手拉葫芦升降推力瓦，消除吊具松动或者断裂的安全隐患；设计新的瓦架旋转专用轴承，取代手拉葫芦旋转推力瓦架，消除吊耳断裂飞出伤人的安全隐患。此创新项目获得公司合理化建议二等奖。

水布垭电厂4台机组检修中补气阀拆装不便，需要在深度为1.4m的狭小空间内拆卸36颗M30螺栓，往往需要工作人员倒立进入，拆装时安全风险大。发电机班自主设计专用工具，根据现场的实际情况，测量具体尺寸，使用solidworks软件设计专用工具，完成图纸绘制，并自主完成工具制作。使用新工具后，螺栓拆装时间由原来的1天缩短为3小时，工作人员从4人减少到2人，消除人员倒立工作的安全隐患。此创新项目获得公司五小奖励。

水布垭电厂4台机组补气阀阀芯密封圈需要定期更换，因套管与主轴经常卡死，通常使用管钳、手锤等工具，拆卸困难或无法拆卸，且拆卸过程中会对衬套产生损伤和变形，影响密封效果。发电机班根据图纸，使用solidworks软件自主设计拆卸工装，完成图纸绘制，并自主完成工装制作，将衬套拆卸专用工装固定在套管下端部，配合使用液压顶，成功将补气阀阀芯套管拆卸，也消除了原有拆卸方法所产生的设备损伤。此创新项目获得公司合理化建议四等奖。

3.立创新管理机制

发电机班制定《发电机班创新管理制度》，建立创新机制，增强班员创新意识，提升员工创新技能，激发班员创新积极性。规定以班长为带头人完成团队创新项目，班组专责完成创新培训工作，副班长具体负责创新工作开展，每月收集创新提案表，每季度筛选优秀的创新提案进行实施，每年组织创新项目展示，评选年度创新人物，并评选优秀项目申报公司创新奖励。

在创新机制的推动下，团队创新成果显著，先后完成以下较大项目。

（1）智能重型工具柜研发。

（2）基于SolidWorks的托油盘升降工具研发。

（3）基于SolidWorks建立机组三维模型。

（4）立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置。

发电机班作为一个优秀的创新团队，团结拼搏、积极钻研，在机组疑难问题面前开动脑筋、脚踏实地，为提高检修作业质量保障机组安全不懈努力，在创新的道路上不断前进！

三、成果(专利)简介

立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置够用于在空间受限条件下立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆装使用。

一种立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置，包括支撑座，所述支撑座上端设有平衡杆，平衡杆中部设有横杆，横杆与支撑座上端的安装座铰接，所述横杆端部设有夹具，所述夹具用于安装风扳机，所述平衡杆两端通过弹簧与支撑座一侧连接，支撑座另一侧通过平衡链条与横杆连接，所述安装座上设有多个孔，所述横杆通过销钉与孔转动连接，该专用工具在竖杆和平横杆间装设有两根弹簧，作业时借用弹簧的拉力将风扳机拉到合适的高度；

其创新点为： 1、通过上述结构的专用工具来拆卸磁极下挡风板螺栓更省力，该专用工具在竖杆和横杆间装设有两根弹簧，作业时借用弹簧的拉力将风扳机拉到合适的高度，单人即可完成操作。2、该专用工具拥有极强的灵活性能，专用工具的底部装设有万向轮，支撑座和竖杆之间通过螺纹配合连接，所以工作时风扳机可以做到任何位置的作业操作。3、作业高度可调节，通过销钉孔的调节和竖杆的螺纹调节可以让风扳机的上下高度进行一定范围的调节，消除了由于地面水平不一带来的作业高度的影响。4、作业角度可调节，风扳机夹具和横杆之间通过螺纹配合连接，依靠螺纹配合风扳机可以任意旋转角度，可以完成特定环境下的部分作业。

该装置在2020年10月取得外观设计专利、2021年2月取得实用新型专利，实用新型专利是该项目的核心专利，并处于发明公开阶段。

四、成果（专利）转化情况介绍

立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸装置；转子挡风板螺栓拆卸检修，原来是三个人坐在2m高的推车上举着重约15kg的风扳机来拆卸螺栓，此工作方法不仅效率低，而且不安全，容易造成人员受伤，针对上述技术缺陷，提供立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆装专用工具，此工具能够用于在空间受限条件下立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆装使用，通过其风扳机夹具来固定风扳机，人工移动专用工具即可实现拆装下挡风板螺栓的目的，具有极强的灵活性，完全可以实现单人操作，做到安全可控。目前，该项目已在清江公司隔河岩电厂及水布垭电厂推广使用。得到良好反馈，下一步计划跟随机组检修安排逐步在其他可适用该装置的电厂继续推广适用。详见附件应用证明。

五、经济效益与社会效益介绍

本装置针对性解决了立式水轮发电机组磁极下挡风板螺栓拆卸工作存在的难题，优化了工艺流程。增加了机组等效可利用小时数，为机组保供创造了有利条件。在清江流域隔河岩电厂使用单次可产生经济效益约163万元。详见附件社会效益及经济效益证明。