摘要：高强度螺栓具有超高的强度、可靠的韧性、较强的耐腐蚀性、较长的使用寿命和易加工等优良的性能，在工业机械中得到了广泛的应用。特别是在水电站水轮机的安装中，采用高强度螺栓对各部件进行联接尤为重要。结合高强度螺栓自身特征，在水轮机安装过程中，灵活选用了各种型号高强度螺栓，使其优越性得到了充分发挥。
关键词：水轮机；安装；高强度螺栓；联接
引言
我国水利资源丰富，有众多地势优越的地方，非常适宜发展水电事业。水电资源具有绿色环保、涵养水土、调节气候等优点，对支撑国民经济发展发挥了不可替代的作用。水电站水轮机质量大、体积大、精度要求高、安装难度大，安装施工需要各方的有效配合。
1高强度螺栓的特征
水力发电机组在运行过程中，构件之间受到很大的振动、冲击等变载荷作用，构件间的夹紧力是依靠对螺栓施加预紧力来实现的，故螺栓必须采用高强度钢制造。而高强螺栓除了其材料强度很高之外，在施加拧紧力矩后，螺栓产生巨大而又受控制的预拉力。通过螺帽和垫片，该预拉力对被联接件也产生了同样大小的预压力。在预压力的作用下，沿被联接件表面就会产生较大的摩擦力。只要轴力小于此摩擦力，构件就不会滑移，联接就不会受到破坏。水轮机安装主要螺栓选用材质为35CrMo的合金结构钢，屈服强度σs≥835MPa，有很高的静力强度、冲击韧性及较高的疲劳极限，高温下有较高的蠕变强度与持久强度，长期工作温度可达500℃；冷变形时塑性中等，焊接性差，低温至－110℃；具有高的静强度、冲击韧度及较高的疲劳强度，淬透性良好，无过热倾向，淬火变形小，切削加工性中等，满足水轮机主要部位联接用高强螺栓（联接副）材料的选用。
2水轮机的安装方法
2.1轴流式水轮机的安装方法
轴流式水轮机通常情况下是将导叶的座环和混凝土构造的蜗壳进行支柱式安装。事前工作就是完工混凝体结构的蜗壳边墙以及座环支墩，通过吊机吊起座环上环，固定在支柱式导叶上，其中，支柱式导叶事先固定在座环支墩的基础板上。接下来，焊接好圆周摆放的4~8个支柱式导叶，通过基础板下方的锲子来调配上环部位顶盖的法兰面，并保证其各个方向上都是满足规范的。顶盖、底环、导叶和工作体系构成了导水设施。底环、顶盖、导叶都是最先在座环上安装，然后是装进主轴和转轮，减小导叶端部和立面空隙，减少其渗水量的工作都是科学安排顶盖、底环以及止漏环高度和导叶操作来完成的。在确定顶盖和底环的确切位置以后，卸下预装构件，矫正好主轴和转轮，通过确切位置，使用插销进行安装。正常情况下，大型混流式和轴流式轮机的空间都可以保证工作人员在其中合理完善导叶的立面缝隙大小，所以，导水设施可以在转轮进入并矫正好位置以后再进行直接安装。
2.2卧式水轮机的安装方法
卧式小型混流式水轮机安装时，在混凝土基础上先安装蜗壳体，按厂房X、Y轴线找正位置，调整好蜗壳体上转轮室连接尾水管的法兰面的垂直度，浇二期混凝土固定。水轮机和发电机轴固定好后，通过轴来矫正导轴承，在确定轴瓦和颈面与推力镜板面的贴合正确以后，可以进行固定了。而乌金轴瓦下面和轴颈贴合，按60°贴合角进行研刮即可，剩下的慢慢扩大缝隙，从而保证润滑油的量。润滑油在管道循环运动，通过处于尾部管道下方流水里的油冷却装设备，来控制轴瓦的温差。水轮机分类多，但基本上的安装流程都大同小异。在安装转轮时注意喷嘴中心线和转轮节圆相切，用特制中心样板找正，对准水斗分刃，以防运转时，转轮受水流冲击，产生轴向串动。
2.3水轮机组安装控制重点分析
在进行设备安装前，首先要确保基础混凝土强度已经达到设计标准，机组组合面、局部缝隙等应符合设计要求。然后在厂房内将起重设备安装好，作为吊装设备部件的主要手段。水轮机和发电机有多种形式，其安装方式和程序各异。常用的多为立式水轮发电机组，水轮机及发电机的机体都是分解运到现场后进行组装。为缩短安装工期，保证质量，一般安排在机组埋件进行安装的同时，在电厂安装间进行大件组装。水轮机的转轮如为分瓣转轮，需先焊接成整体。发电机转子磁轭常由扇形薄钢板堆积叠压而成，需先进行堆积，再挂装磁极，组成整体。大件组装后,顺序吊入机坑进行安装。在安装过程中要特别注意轴瓦间的配合间隙、轴与轴间的同心，减少水轮机日后运行由于不同心造成的剪力，损坏机组。水轮发电机组附属机械设备安装包括:主阀（蝴蝶阀或球阀），安装于压力钢管末端，油、水、气系统，包括整套设备、管道及控制元件等，安装完称后都需要要进行压力试验,要求不漏油、不漏水、不漏气。
3高强度螺栓的拉伸、预紧
水轮机底环与座环、顶盖与座环联接螺栓、水轮机轴与发电机轴的联轴螺栓、水轮机轴和转轮的联接螺栓、接力器和活塞杆的组合螺栓等主要高强度螺栓预紧采用液压拉伸器预紧拉伸。施工前，现场需液压拉伸器预紧的螺栓必须按出厂批次检验其选用液压拉伸器液压值和螺栓拉伸值的关系，以确定达到螺栓设计拉伸值时的液压值，其螺栓拉伸值设计偏差为±0.10％。检验用高强度螺栓应在同批次中随机抽取，根据安装数量不同，抽取螺栓比例不等，每批最多抽取8套，每套试验1次，不得重复使用。如水轮机接力器与活塞杆组合螺栓为M180×4的特制螺栓，设计螺栓拉伸值为0.591mm，采用专用液压拉伸器进行螺栓拉伸，百分表读取螺栓伸长值。
4螺栓检修中遇到的问题、原因分析及处理方法
4.1螺扣咬死
螺扣咬死包括螺栓和螺孔螺牙咬死，栽丝和底扣咬死，这是最常见的问题。
4.1.1原因分析
1）上次回装时螺纹未清理干净，螺扣上有毛刺，表面粗糙。
2）回装前螺纹有过损伤或装配时未涂高温防烧剂、润滑剂或二硫化钼等而盲目地旋上螺帽，导致螺纹咬死。
3）拆卸时加热工艺不正确，加热棒不合适而加热了螺纹部分；或者是加热棒功率偏小，加热时间太长，使螺扣部分温度过高而涨死。
4）螺栓加工质量不够高，光洁度太差，螺纹间配合间隙小。
4.1.2解决措施
1）在回装前对每条螺栓、每个螺帽及底扣都应仔细地试验和检查，不留有任何毛刺。
2）螺栓回装前涂好润滑剂等再回装。
3）使用加热棒要严密仔细。由于螺栓的加热孔尺寸不同，需要多种长度和粗细不同的加热棒。加热时一定要选取合适配套的加热棒进行加热：长度应与螺栓对应，加热棒的有效发热长度应该全部在螺孔内，露出发热长度不超过25mm；加热棒直径应该小于加热孔1mm左右，否则会影响加热棒的使用寿命，同时对螺栓有不良影响。要选择功率合适的加热棒、电加热器。使用加热棒的人员应该随时监督加热螺栓的情况，能松动时即可停止加热，避免加热时间过长。
4.2异常声响
螺栓在加热期间不断地听到桨叶发出的“砰砰…..”的沉闷的响声。
4.2.1原因分析
从拆卸后发现，转轮各部件严重磨损，其磨损情况如下所示：
1）活塞杆与桨叶接力器缸铜套、后端盖铜套滑动工作面存在拉伤的痕迹，其拉伤范围贯穿整个接力器缸的动作行程，最大磨损量达0.5mm；
2）桨叶连杆销轴均存在不同程度的损伤，其中1~3#销轴端部卡板单边崩裂，4#销轴卡槽全部崩裂；
4.2.2解决措施
针对1#机组转轮内部的磨损情况，我们对各部件的磨损部件进行更换和改造，加强了回装时的质量控制。
结语
现场实际安装表明，提高螺栓材料的强度、改善受力结构、提高加工精度和配合紧定销钉等举措是优化高强度螺栓联接的重要手段。根据设备特点和螺栓安装位置选用合适的预紧工具可以有效保证螺栓拉伸质量，从而使高强度螺栓联接的优越性得到进一步发挥。
参考文献
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