一种调节式地脚螺栓用预埋螺母结构及其应用

2021-01-20徐志辉李继朝

科学技术创新 2021年1期

徐志辉王涛卢平李继朝

（东方汽轮机有限公司，四川德阳618000）

汽轮机轴承箱、低压缸等机械设备，通常使用地脚螺栓将设备与基础连接。预埋的地脚螺栓结构常因定位偏差或者混凝土收缩等原因，出现较大的偏差，而汽轮机等设备对安装定位要求非常高，造成设备安装孔与地脚螺栓错位，或者地脚螺栓倾斜，增大安装难度，增加安装时间。

本文将介绍一种可调式地脚螺栓用预埋活动螺母结构，可以增大预埋件的允许偏差，调节地脚螺栓的水平位置和垂直度，使设备的安装更快更简易。

1 现状与问题

从地脚螺栓是否贯穿汽轮机基座来区分，汽轮机的地脚螺栓可分为贯穿式和非贯穿式两类。

贯穿式地脚螺栓穿过整个汽轮机基座。汽轮机基座浇筑时仅需预埋一根比地脚螺栓大一些的钢管，调整量大，地脚螺栓更换方便，有条件应优先选用。

但是当汽轮机基座太厚，或者基座底部不具备安装操作空间等情形下，就需要采用非贯穿式地脚螺栓。

非贯穿式地脚螺栓需要在基座浇筑时将地脚螺栓浇入混凝土中，或者通过套管结构仅将螺母预埋到混凝土中，后续拧入地脚螺栓。两种方法的地脚螺栓位置在基座浇完就已经固定，无法进行调整。

图1 常用非贯穿式地脚螺栓结构图

汽轮机中常用到的非贯穿式地脚螺栓预埋结构如图1 所示。预埋结构由地脚螺栓（1）、普通螺母（2）、套管Ⅰ（3）、埋板（4）、预埋螺母（5）、套管Ⅱ（6）、封板（7）等零件组成。其中套管Ⅰ（3）、钢板（4）、预埋螺母（5）、套管Ⅱ（6）、封板（7）组焊为一体，将地脚螺栓（1）与基座混凝土隔开，在基座灌浆前预埋。预埋螺母（5）焊接固定后预埋，基座浇筑后，预埋螺母（5）位置不可调整，但预埋结构常因定位偏差或者混凝土收缩等原因，不可避免出现预埋偏差。偏差分为水平位置偏差、垂直度偏差以及二者同时出现偏差。出现水平位置偏差时（图2 左图），且偏差大于地脚螺栓（1）与设备开孔的间隙j1（通常3～5mm），在保证设备位置的情况下，需要将设备的开孔扩大，去除设备上与地脚螺栓（1）干涉的部分（图2 左的阴影区域z）。出现垂直度偏差时（图2 右图），上部的螺母相应倾斜，螺母与设备单侧接触，受力不均。为使螺母受力均匀，可能需要配置斜垫片（8）或增加球面垫片。此外，垂直度偏差同样会引起地脚螺栓（1）与设备干涉，需要对干涉区域（图2 右的阴影区域z）补充加工去除。

图2 非贯穿式地脚螺栓预埋偏差的情形

可见预埋件的预埋偏差超过间隙j1，均需要补充加工设备孔去除干涉区域，增加工作量，耗费安装时间。螺母位置如果距其它结构近，还可能出现螺母操作空间不足无法预紧等问题。

2 预埋活动螺母结构

上述非贯穿式地脚螺栓预埋结构主要的问题是地脚螺栓与设备干涉，直接原因是预埋螺母偏差。如果地脚螺栓位置能够调整，即预埋螺母能够调整位置，问题即可得到解决。下面介绍一种可调式地脚螺栓用预埋活动螺母结构（如图3）。该结构由地脚螺栓（1）、普通螺母（2）、套管Ⅰ（3）、埋板（4）、凹垫片（5），预埋活动螺母（6）、止动板（7）、支撑板（8）、套管Ⅱ（9）、封板（10）等零件组成。其中预埋活动螺母（6）如为了制造简单，可以分成凸垫片和螺母两个零件。预埋活动螺母结构中的套管Ⅰ（3）、埋板（4）、止动板（7）、支撑板（8）、套管Ⅱ（9）、封板（10）组焊为一体，凹垫片（5），预埋活动螺母（6）可在焊接形成的腔室内一定范围活动。止动板（7）与预埋活动螺母（6）上的开槽配合，防止拧地脚螺栓（1）时预埋活动螺母（6）自由旋转。支撑板（8）支撑凹垫片（5）和预埋活动螺母（6）重量，限制预埋活动螺母（6）天地向位置在j5 范围内，以便减小止动板（7）尺寸及预埋活动螺母（6）上的开槽尺寸。

图3 预埋活动螺母结构图

从图3 可以看出，预埋活动螺母的调整量由地脚螺栓（1）与套管Ⅰ（3）间隙j2 和凹垫片（5）与套管Ⅱ（9）的间隙j3 确定。为便于预埋活动螺母（6）的支撑和止动的设计，间隙j3 设计值小于j2，即间隙j3 为预埋活动螺母的调整量。间隙j3 可设计为10～20mm 或更大，远大于地脚螺栓（1）与设备孔的间隙j1（（通常3～5mm））。