某发电机定子铁芯拉紧螺杆应力检测研究

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1、小水电2012年第1期(总第163期)运行与维护某发电机定子铁芯拉紧螺杆应力检测研究黄全福(福建省金湖电力有限责任公司福建三明353300)方家祥翁国平(杭州汇安电力工程技术有限公司浙江杭州310004)【摘要】某水电厂机组经常出现不同程度的不明原因定子铁芯滑出现象，影响了机组的正常稳定运行。在对这一现象进行分析的基础上，通过检测拉紧螺杆的预紧应力，计算了拉紧螺杆的实际紧固力。图4幅，表3个。【关键词】水电站发电机组定子铁芯应力检测0．307nmCm。1概述在20余年的运行过程中，各台机组出现了不某水电厂共有6台机组，每台机组装机5万同程度的不明原因定子铁芯滑出现象，影

2、响了机组kW，发电机型号为sF_l<530／6400，定子由3的正常稳定运行。为了探究定子铁芯滑出的原因，瓣组成，铁芯在现场进行叠装，铁芯外径研究定子铁芯滑出与108根M42拉紧螺杆拉紧力变6400l'／llIl，内径5760lnlTl，高度1500mn'l。定子有化的关系，通过检测拉紧螺杆的预紧应力，计算了108根M42拉紧螺杆和108根M36调节螺钉，拉紧拉紧螺杆的实际紧固力。对比定子铁芯滑出部位拉螺杆在定子机座隔板处通过2处定位板电焊定位。紧螺杆的拉紧力与定子铁芯未滑出部位拉紧螺杆的拉紧螺杆材质为20号冷轧圆钢，屈服强度拉紧力差异，分析了定子铁芯滑出的可能原因。2

3、45MPa，上下螺帽间长度约1680Inln，光杆部分2拉紧螺杆的受力分析直径为421'／11／1o根据该《水轮发电机机械计算书》的要求，单2．1拉紧螺杆理想状态下的受力分析根拉紧螺杆承受的拉力为8．91×lo4kN。假设拉紧按照理想的力学模型，螺栓杆件在理想无变形螺杆为理论纯拉杆，螺杆的理论拉应力约为情况下受轴向拉、压力时(也就是合力是通过螺栓64MPa。在此拉力下拉紧螺杆伸长量为杆件轴线)的受力状况是很单纯的(见图1)。f《奄f图1螺栓理想形状下的受力分析轴力是截面上轴向分布内力的合力，横截F=J=aAA面上只有正应力且是均匀分布的。轴向拉压杆横截面上正应力的计算公

4、式：=FN／A收稿日期：2011—11—042．2螺栓在变形状态下的受力分析作者简介：黄全福(1967一)，男，工程师，主要从事水电当螺杆因某些因素而发生变形时，作用在螺杆站运行维护管理工作。Email：hqf@fjjhep．corn·59·运行与维护SMALLHYDROPOWER2012No1TotaNol63上的力与螺杆未发生变形时是不同的，不仅有拉力，还有附加弯矩的存在；而且同根螺杆不同截面的受力也是不同的(见图2)。以截面A为例：截面的附加弯矩=。则A截面左右两侧4号测杆的极限应力计算分别为：。左=FN／A—M／1Vdl右=FN／A+M／W3号测杆也就是说截面受

5、力除了拉力外还有附加弯矩，而且左右两边弯矩作用效果刚好相反。随着截面的不同，偏心距发生变化，这个弯矩也在变化。图3所选测杆位置定子铁芯拉紧螺杆的应力检测系统由应变计、静态应变仪及应变采集系统软件组成，采用温度自补偿的测点布置方式。应变计与应变仪通过电阻为3Q的屏蔽电缆相连，测量桥路为半桥。应变计采用BX120--5AA纸基常温电阻应变计，电阻为120土O．1Q，灵敏系数为2．08±1％，应变仪的灵敏系数为2．08。图2螺杆变形后的受力分析应力检测过程：在定子铁芯拉紧螺杆工作状态在实际应用中，尤其是非精加工的长螺杆，外(即拉紧螺杆受拉紧力作用)时应力检测系统清零，形不完全

6、是圆柱形，截面形状也不是规则的圆形，当定子铁芯拉紧螺杆卸载(即拉紧螺杆未受拉紧力预紧力的作用点未必通过螺杆的形心。作用)时采集各测点的应变数据。此时采集的应变3拉紧螺杆拉紧力的检测数据与拉紧螺杆的实际受力状态的应变方向相反。在108根M42拉紧螺杆中，选取1、2、3、4对单向应变片有：=rl／rlEe号拉紧螺杆做应力检测(见图3)，其中2号拉紧其中取E=2．06Xlo5MPa、泊松比=0．3。螺杆处的定子铁芯滑出。根据上述螺杆在不同形状应变仪的灵敏系数叩=2．08，应变计的灵敏系数叩下的理论受力分析，为了更准确地测试螺杆的真实=2．08。受力情况，在螺杆的多个截面布设了

7、应力测点。在．1、2号拉紧螺杆仅进行了发电机定子铁芯工4根螺杆的理论纯拉力区取上、中、下3个截面布作时的预紧力检测，而3、4号拉紧螺杆不但进行设应变计，其中1、2号螺杆每一截面布设2个应了发电机定子铁芯工作时的预紧力检测，还通过力力测点，分别布设在定子铁芯的切向顺时针方向和矩扳手对预紧力进行了设定，并对3号拉紧螺杆在径向外侧；3、4号螺杆每一截面布设3个应力测力矩扳手的力矩分别为500、750Nm进行了从松到点，分别布设在定子铁芯的切向两侧和径向外侧。紧各工况的预紧应力检测。对4号拉紧螺杆在力矩由于螺杆受轴向拉力作用，螺杆伸长而截面缩小，