一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置的制作方法

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本实用新型属于热紧螺栓加热装置，具体涉及一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置。它可应用于发电厂汽轮机等缸体结合面上的通孔热紧螺栓加热紧固领域。


背景技术：

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大容量汽轮机缸体结合面螺栓在高温高压作用下，其机械强度会减弱、紧固力会降低。为确保运行中螺栓紧力足够避免缸面变形、漏汽，汽轮机合缸后都需通过冷拉伸或加热方式将螺栓伸长到设定预紧力后再紧固。冷拉伸法一般都适用于小尺寸或长细螺栓，对于直径m56及以上粗大螺栓，通常都采取加热紧固方式。
[0003]
核电、大型火电等汽轮机的高中压、低压内缸现都用体形粗大、质重价高的高强螺栓，为使其能实现加热后预紧，螺栓棒径中心加工有通孔，称为通孔螺栓。
[0004]
长期以来，电站多在螺栓加热孔内插入电阻加热棒、输入直流或交流电加热，加热棒体热量通过辐射方式向螺栓体传入，螺栓受热伸长缓慢，螺帽和缸体法兰常因同期受热膨胀致螺母无法松解，被迫返工(冷却后再加热处理)，有时因螺帽升温过高和螺纹内氧化皮等杂质影响，造成螺纹严重损伤或咬死，被迫割断拆除、更换备件，既增长大修工期也造成大量人物力消耗。


技术实现要素：

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本实用新型的目的是提供一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置，用此装置对汽缸螺栓进行加热、冷却，可提高施工效率、减少备件损耗、保障操作安全。
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本实用新型的技术方案如下：一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置，它包括电源，电源与高频主机连接并对其进行供电，控制中心与高频主机连接控制其频率的输出，水冷机组通过进出水管与高频主机连接，水冷机组连接电缆与高频主机连接，高频主机通过水冷电缆与手提式变压器连接，高频主机通过冷却水管与加热线棒连接，手提式变压器与加热线棒连接。
[0007]
所述的手提式变压器连接有吊具。
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所述的吊具与横梁配合，并沿着横梁运动。
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还包括多通道测温仪，多通道测温仪通过高温屏蔽线与热电偶连接，热电偶设置在待加热螺栓上，待加热螺栓上设置有数显百分表。
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待加热螺栓的通孔内套有加热线棒。
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加热线棒包括线圈外壳和锰锌铁氧体。
[0012]
线圈外壳连接有锰锌铁氧体，锰锌铁氧体内为空心结构，锰锌铁氧体与冷却水管连接。
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本实用新型的有益效果在于：本实用新型采用的感应加热的部件基于电磁感应原理，加热线圈通电后产生交变磁场并螺栓体内产生电涡流生热；加热线棒的空腔内部通冷却水；可实现对螺栓棒径处集中加热；增设冷却水循环系统，对加热棒、高频匹配变压器、高
频电源箱等实施冷却，带走螺纹处热量，避免螺母咬扣。加热线棒可制成柔软可弯曲型，进一步拓宽了该加热方式的适用面。使用本实用新型对汽缸等结合面上通孔螺栓加热，完全可避免电阻棒加热中得到问题出现。
附图说明
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图1为本实用新型所提供的一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置示意图；
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图2为热紧螺栓加热过程剖面图；
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图3为感应加热与电阻加热用时比较示意图；
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图4为感应加热拆装高压缸螺栓同电阻加热拆装总用时比较示意图。
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图中：1高频主机，2电源，3连接电缆，4手提式变压器，5水冷机组，6进出水管，7待加热螺栓，8加热线棒，9高温屏蔽线，10多通道测温仪，11数显百分表，12吊具，13横梁，14热电偶，15冷却水管，16水冷电缆，17控制中心，18磁束，20涡电流，21线圈外壳，22锰锌铁氧体。
具体实施方式
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下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。
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本实用新型提供的一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置基于高频感应加热原理，将带有通孔的螺栓置于感应线圈产生的交变磁场内并在体内产生涡电流，最终被加热升温、伸展，通过特制加热线棒、调节供电频率和输入电流限定电磁感应区位和调节磁场强度，使螺栓受热区段、体内温度及温差等都在预控和限定值内。
[0021]
基于高频电磁感应原理，通过整流电路将交流电整流成直流电；再将直流转化成频率为20千赫到40千赫的高频电流；电流通过插入通孔螺栓内的加热线棒时产生交变磁场；磁场的磁力线通过螺栓体时产生强大的涡流，致使螺栓自行快速发热；通过对插入通孔螺栓内加热线棒进行特制化设计，使得加热线圈通电后产生的磁通量被约束集中在螺栓非螺纹副区段，减低紧固螺母和临近法兰面无效生热量，提高加热效率、避免螺母咬扣、加快螺栓拆装速度，保障螺栓品质；特制线棒、导电线缆、电控机柜内增设循环冷却水系统，确使整个加热系统设备长时间工作不会过热受损，提高装置的可靠性、保证人员操作安全。
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对不同种类规格螺栓可通过调整加热线棒，使感应磁场主要集中在螺栓棒径内孔至外圆面所有部位，从而实现对螺栓体内各点同期加热。
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如图1所示，一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置，它包括高频主机1，电源2，连接电缆3，手提式变压器4，水冷机组5，进出水管6，待加热螺栓7，加热线棒8，高温屏蔽线9，多通道测温仪10，数显百分表11，平衡器12，横梁13，热电偶14，冷却水管15，水冷电缆16，控制中心17。
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其中，电源2与高频主机1连接并对其进行供电，控制中心17与高频主机1连接控制其频率的输出，水冷机组5通过进出水管6与高频主机1连接，水冷机组5还通过连接电缆3与高频主机1连接，高频主机1通过水冷电缆16与手提式变压器4连接，手提式变压器4连接有吊具12，吊具12与横梁13配合，并可沿着横梁13运动，高频主机1通过冷却水管15与加热线棒8连接，手提式变压器4与加热线棒8连接。
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多通道测温仪10通过高温屏蔽线9与热电偶14连接，热电偶14设置在待加热螺栓7
上，待加热螺栓7上还设置有数显百分表11。
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如图2所示，待加热螺栓7的通孔内套有加热线棒8，加热线棒8包括线圈外壳21和锰锌铁氧体22，线圈外壳21连接有锰锌铁氧体22，锰锌铁氧体22内为空心结构，锰锌铁氧体22与冷却水管15连接。在待加热螺栓7内形成磁束18和涡电流20。
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本实用新型的一种汽轮机通孔热紧螺栓高频感应加热装置对汽缸等法兰螺栓加热，能取得如下效果：
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(1)保证操作过程安全
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整套加热装置内配有完整的循环水冷系统，对加热过程中的电缆、变压器及加热线圈等时时冷却，避免变压器若温度过高算短使用寿命和损坏，可使线圈承载较高电流且保持较低温度而不易烧毁，可连续对多颗螺栓加热，与电阻加热方式相比更安全。
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通过水冷，保护加热线圈内的温度传感器引线不被过热烧损；对线圈水冷降温能有效避免操作人员拔插加热棒时误触烫伤。
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(2)检修进度加快、螺栓品质得保障
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感应加热对每一种类型的螺栓，通过调节高频电源箱和匹配变压器参数，量身设定最佳供电频率和输入功率，实现同期快速生热、达到预期伸长量时间短，加快拆装进度，缩短检修工期。某728mw机组大修用此装置，较原用电加热棒方式缩短3天工期，提前发电增收近亿元。
[0033]
特制线圈对螺栓棒径集中加热，对螺帽及邻近缸体少加热或不加热，减免螺纹损伤、咬扣，避免返工影响工期、减少备件、人力消耗、节约维修成本。某728mw机组只从使用该装置后，再未出现螺栓咬扣等故障，备件使用量减低近零消耗。
[0034]
针对每一类螺栓，加热前都用该系统中软件做技术分析和模拟计算并经实验室内多次加热测试，对实施中的监控、调整参量精调修正，可确使螺栓反复加热100次仍能保持可用状态。
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(3)加热过程自动化、控制调节智能化
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对螺母表面、螺栓内外壁、缸体法兰及工作环境温度和螺栓伸长量等数值做时时监测和智能化分析调控，进一步能避免操作和监测偏差，加快拆装速度、确保螺栓、螺母性能品质，更能因此减少作业人数及工作量。
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该系统装置可根据加热装置的功效特性，以及升温快慢要求，计算给出电功率输入随时间变化关系曲线，编程预设到操控中心内。对要加热的每一种类螺栓，事先都做好上述设定。现场作业时，工作人员按照工程上规定的拆装次序，在操控中心控制面盘上选定匹配功率输入模式对螺栓进行加热，直至螺栓被加热生长到要求长度。每颗螺栓按如上设定进行加热，温升速度(螺栓伸长速度)、温差及最大热应力紧随着输入功率调整而变化，具体如图3和4所示。