阅读说明：本技术 一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法 (Pipeline expansion tool for steam turbine maintenance and maintenance method ) 是由 吕昌恒 于 2020-10-20 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法,所述扩张工具使用时处于空心管道内,且扩张工具可将空心管道的硬质部分、软质部分扩张；所述扩张工具包括：作为总支撑的圆筒、能够扩张自身径向的扩张件；所述圆筒沿横向长度延伸且其为中空结构,圆筒具有开口相对的第一端部和第二端部,第一端部和第二端部之间直线连通；所述扩张件设置于第一端部外侧；使用扩张工具将空心管道的扩张分步骤进行,减少了瞬间应力,在分步骤的顶抵中实现了顶抵力度和顶抵范围的控制,以使顶抵均匀,不会对空心管道产生损坏且空心管道受到顶抵后的形变小,并实现均匀扩张。(The invention discloses a pipeline expansion tool for turbine maintenance and a maintenance method, wherein the expansion tool is positioned in a hollow pipeline when in use, and the expansion tool can expand a hard part and a soft part of the hollow pipeline; the expanding tool includes: a cylinder as a general support, an expansion member capable of expanding its own radial direction; the cylinder extends along the transverse length and is of a hollow structure, the cylinder is provided with a first end part and a second end part which are opposite in opening, and the first end part and the second end part are communicated in a straight line; the expansion piece is arranged outside the first end part; the expansion of the hollow pipeline is carried out step by using the expansion tool, the instantaneous stress is reduced, the control of the abutting force and the abutting range is realized in the abutting of the step, so that the abutting is uniform, the hollow pipeline cannot be damaged, the deformation of the hollow pipeline after the abutting is small, and the uniform expansion is realized.)

一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法

技术领域

本发明涉及汽轮机技术领域，具体涉及一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法。

背景技术

汽轮机也称蒸汽透平发动机，是一种旋转式蒸汽动力装置，高温高压蒸汽穿过固定喷嘴成为加速的气流后喷射到叶片上，使装有叶片排的转子旋转，同时对外做功。汽轮机是现代火力发电厂的主要设备，也用于冶金工业、化学工业、舰船动力装置中，汽轮机具有多个关键管道，例如：主蒸汽管道，为过热器出口联箱到高压主汽门接口之间的高温高压蒸汽管道(硬质管道)；主给水管道，为电动给水泵出口到省煤器入口联箱接口之间的高压锅炉供给水管道(软质管道)；这些软硬管道在长期使用后需要定期地检修，但由于管道的管口直径固定，部分工具受尺寸限制无法进入其内，现有的扩张工具均将扩张力直接施加到管道侧壁，对管道侧壁的损坏比较大，另外该作用力导致管道扩张不均、扩张后损坏过大难以复原现象，且该扩张方式只能应对硬质管道，面对软质管道时则导致管道损坏。

发明内容

针对上述现有技术存在的问题，本发明提供了一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法，使用扩张工具将空心管道的扩张分步骤进行，减少了瞬间应力，在分步骤的顶抵中实现了顶抵力度和顶抵范围的控制，以使顶抵均匀，不会对空心管道产生损坏且空心管道受到顶抵后的形变小，并实现均匀扩张。

为了实现上述目的，本发明采用的一种汽轮机检修用的管道扩张工具，所述扩张工具使用时处于空心管道内，且扩张工具可将空心管道的硬质部分、软质部分扩张；

所述扩张工具包括：作为总支撑的圆筒、能够扩张自身径向的扩张件；所述圆筒沿横向长度延伸且其为中空结构，圆筒具有开口相对的第一端部和第二端部，第一端部和第二端部之间直线连通；

所述扩张件设置于第一端部外侧，扩张件包括:可拆卸安装的环体、位于环体径向外侧的两个段环、设置于段环和环体之间且可沿环体径向移动的段杆，段杆的一端与段环固定连接，段杆的另一端可活动地插入环体侧面的通孔并伸至环体内侧的空间，所述段环的截面为正圆截面的四分之一，通过段杆沿环体径向的移动带动段环移动；所述扩张件还包括:转换体，转换体插入环体内侧的空间，且转换体插入空间时其外侧与段杆的另一端保持贴合。

作为上述方案的优化，所述环体通过螺钉可拆卸地安装在圆筒的第一端部，且环体的外径、内径均和圆筒的第一端部保持一致，且环体的侧面贯穿设有与段杆方向对应的通孔。

作为上述方案的优化，所述段环靠近环体的面为第一环面、远离环体的面为第二环面，所述第一环面与段杆的一端固定连接，且第二环面具有斜面和平面，第二环面靠近第一端部的面为平面、远离第一端部的面为斜面，平面和斜面之间通过折角过渡，所述斜面为相对于平面沿段环径向向内倾斜的面。

作为上述方案的优化，所述段杆的另一端伸至空间后固定连接有挡块，挡块的截面呈多边形，且挡块的直径大于通孔的直径，且档杆的另一端通过挡块与转换体的外侧贴合，且每个段环固定连接的段杆数量为三个。

作为上述方案的优化，所述转换体呈圆锥状，转换体的直径朝向环体方向逐渐变小，且转换体的最大直径与圆筒的内径一致，且圆筒的内面为光滑面。

作为上述方案的优化，所述扩张工具还包括：向组合件施加扩张作用力的施力件，且施力件的作用力方向与扩张件的扩张方向保持垂直，所述施力件设置于第二端部的外侧，施力件为多级的电动推杆，所述电动推杆固定连接在第二端部外侧，电动推杆的伸缩杆插入圆筒并伸至圆筒的第一端部，且电动推杆的伸缩杆与转换体固定连接。

作为上述方案的优化，所述段环的第一环面具有台阶块，台阶块的表面与段环的端面之间形成台阶区域，台阶区域内设有气垫，所述气垫呈弧形，且气垫通过插拔气管与环体的正面连通，所述环体的正面为密封结构；

本发明内容还提供一种检修方法，包括任一上述的汽轮机检修用的管道扩张工具，所述检修方法包括以下步骤：

S1、预扩张空心管道的硬质部分：将扩张工具对准硬质部分并将段环的插入硬质部分，在将段环沿其径向向外移动，使第二环面的斜面顶抵硬质部分内壁，顶抵完成后以使硬质部分内壁形成与斜面一致的面；

S2、再扩张空心管道的硬质部分：将步骤S1中的段环沿其径向向内移动，使段环回缩再继续向硬质部分内横向移动，以使第二环面的平面对齐步骤S1中的内壁，再将段环沿其径向向外移动，使第二环面的平面顶抵硬质部分内壁，顶抵完成后以使硬质部分内壁由斜变平；

S3、扩张空心管道硬质部分的全管壁：将扩张工具周向转动九十度，并重复步骤S1和S2，以使硬质部分的全管壁得到扩张；

S4、扩张空心管道的软质部分：将扩张工具对准软质部分并将段环的插入软质部分，

将插拔气管与环体正面连通，在将段环沿其径向向外移动同时气垫充气直至完成膨胀，以使段环通过气垫顶抵软质部分内壁并将软质部分内壁扩张。

S5、扩张空心管道软质部分的全管壁：将扩张工具周向转动九十度，并重复步骤S3，以使软质部分的全管壁得到扩张。

作为检修方法的进一步优化，所述步骤S1、S2中，段环沿其径向向外移动的具体过程为：

S11、启动电动推杆，电动推杆的伸缩杆伸长以推动转换体，转换体向环体方向移动并逐渐插入环体内，插入过程中，转换体外侧顶抵挡块并将挡块沿环体径向向其外顶动，实现段环的向外移动；

所述步骤S2中，段环沿其径向向内移动的具体过程为:

S21、启动电动推杆，电动推杆的伸缩杆缩短以回拉转换体，转换体回到圆筒内并与挡块分离不再顶抵，失去支撑后段环的向内移动。

在步骤S11、S21中，插拔气管均不与环体的正面连通。

作为检修方法的进一步优化，所述步骤S4中，段环沿其径向向外移动同时气垫充气直至完成膨胀的具体过程为：

S41、将插拔气管与环体正面连通，启动电动推杆，电动推杆的伸缩杆伸长以推动转换体，转换体向环体方向移动并逐渐插入环体内，插入过程中转换体外侧顶抵挡块的同时，还将圆筒、环体内部的气体通过插拔气管向气垫挤压，实现气垫充气直至完成膨胀。

本发明的一种汽轮机检修用的管道扩张工具及检修方法，具备如下有益效果：

扩张工具中的扩张件能够扩张自身径向，扩张件能够在与空心管道内壁贴合下利用自身径向的扩张从而逐渐顶抵所述空心管道的内壁，以使空心管道内壁逐渐形变实现扩张，且扩张件的顶抵对空心管道形成预扩张和再扩张，从而将空心管道的扩张分步骤进行，减少了瞬间应力，在分步骤的顶抵中实现了顶抵力度和顶抵范围的控制，以使顶抵均匀，不会对空心管道产生损坏且空心管道受到顶抵后的形变小，并实现均匀扩张；

通过顶抵实现空心管道的硬质部分扩张外，还能够在扩张件扩张自身径向时，将其外侧的气垫一同膨胀扩张，从而利用软性的气垫顶抵空心管道的软质部分，实现软质部分的扩张，并取代硬接触对软质部分的损坏。

附图说明

图1为本发明的整体结构爆炸示意图；

图2为本发明的扩张件结构示意图；

图3为本发明的扩张件中气垫膨胀结构示意图；

图4为图3中A处区域放大示意图；

图5为本发明的整体结构侧面示意图；

图6为本发明的整体结构中气垫膨胀后侧面示意图；

图7为本发明的空心管道截面示意图；

图8为本发明的检修方法中预扩张后的空心管道硬质部分示意图；

图9为本发明的检修方法中再扩张时空心管道的硬质部分示意图；

图10为本发明的检修方法中再扩张后的空心管道硬质部分示意图；

图11为本发明的检修方法中扩张后空心管道的软质部分示意图；

图中：圆筒1、第一端部2、第二端部3、环体4、段环5、段杆6、转换体7、斜面8、平面9、挡块10、电动推杆11、台阶块12、气垫13、插拔气管14、空心管道15、硬质部分16、软质部分17。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面通过附图中及实施例，对本发明进行进一步详细说明。但是应该理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限制本发明的范围。

需要说明的是，当元件被称为“设置于、设有”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件，当一个元件被认为是“连接、相连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件，“固连”为固定连接的含义，固定连接的方式有很多种，不作为本文的保护范围，本文中所使用的术语“垂直的”“水平的”“左”“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同，本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在限制本发明，本文中所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合；

请参阅说明书附图1-11，本发明提供一种技术方案，一种汽轮机检修用的管道扩张工具，扩张工具使用时处于空心管道15内，且扩张工具可将空心管道15的硬质部分16、软质部分17扩张；

具体参见图1-4，扩张工具包括：作为总支撑的圆筒1、能够扩张自身径向的扩张件；圆筒1沿横向长度延伸且其为中空结构，圆筒1具有开口相对的第一端部2和第二端部3，第一端部2和第二端部3之间直线连通；

扩张件设置于第一端部2外侧，扩张件包括:可拆卸安装的环体4、位于环体4径向外侧的两个段环5、设置于段环5和环体4之间且可沿环体4径向移动的段杆6，段杆6的一端与段环5固定连接，段杆6的另一端可活动地插入环体4侧面的通孔并伸至环体4内侧的空间，段环5的截面为正圆截面的四分之一，通过段杆6沿环体4径向的移动带动段环5移动；扩张件还包括:转换体7，转换体7插入环体4内侧的空间，且转换体7插入空间时其外侧与段杆6的另一端保持贴合。

具体的，环体4通过螺钉可拆卸地安装在圆筒1的第一端部2，且环体4的外径、内径均和圆筒1的第一端部2保持一致，且环体4的侧面贯穿设有与段杆6方向对应的通孔。

具体参见图5-6，段环5靠近环体4的面为第一环面、远离环体4的面为第二环面，第一环面与段杆6的一端固定连接，且第二环面具有斜面8和平面9，第二环面靠近第一端部2的面为平面9、远离第一端部2的面为斜面8，平面9和斜面8之间通过折角过渡，折角大于45度，斜面8为相对于平面9沿段环5径向向内倾斜的面。

图4中，段杆6的另一端伸至空间后固定连接有挡块10，挡块10的截面呈多边形，且挡块10的直径大于通孔的直径，且档杆的另一端通过挡块10与转换体7的外侧贴合，且每个段环5固定连接的段杆6数量为三个。

在本实施方式中，转换体7呈圆锥状，转换体7的直径朝向环体4方向逐渐变小，且转换体7的最大直径与圆筒1的内径一致，且圆筒1的内面为光滑面。

在本实施方式中，扩张工具还包括：向组合件施加扩张作用力的施力件，且施力件的作用力方向与扩张件的扩张方向保持垂直，施力件设置于第二端部3的外侧，施力件为多级的电动推杆11，电动推杆11固定连接在第二端部3外侧，电动推杆11的伸缩杆插入圆筒1并伸至圆筒1的第一端部2，且电动推杆11的伸缩杆与转换体7固定连接。

段环5的第一环面具有台阶块12，台阶块12的表面与段环5的端面之间形成台阶区域，台阶区域内设有气垫13，气垫13呈弧形，且气垫13通过插拔气管14与环体4的正面连通，环体4的正面为密封结构，也就是说，在整体装配之后，圆筒1和环体4之间连通，环体4只通过气管与气垫13连通，当电动推杆11的伸缩杆推动转换体7向环体4方向移动时，通过转换体7同步的挤压圆筒1内的气体向环体4方向移动，以使气体通过气管输入至气垫13内，气垫13完成膨胀后的宽度大于环体4的宽度；实现了在扩张件扩张自身径向时，将其外侧的气垫13一同膨胀扩张，从而利用软性的气垫13顶抵空心管道15的软质部分17，实现软质部分17的扩张，并取代硬接触对软质部分17的损坏。

本实施方式还提供一种检修方法，包括7任一上述的汽轮机检修用的管道扩张工具，检修方法包括以下步骤：

参见图8，S1、预扩张空心管道15的硬质部分16：将扩张工具对准硬质部分16并将段环5的插入硬质部分16，在将段环5沿其径向向外移动，使第二环面的斜面8顶抵硬质部分16内壁，顶抵完成后以使硬质部分16内壁形成与斜面8一致的面；

参见图9-10，S2、再扩张空心管道15的硬质部分16：将步骤S1中的段环5沿其径向向内移动，使段环5回缩再继续向硬质部分16内横向移动，以使第二环面的平面9对齐步骤S1中的内壁，再将段环5沿其径向向外移动，使第二环面的平面9顶抵硬质部分16内壁，顶抵完成后以使硬质部分16内壁由斜变平；

S3、扩张空心管道15硬质部分16的全管壁：将扩张工具周向转动九十度，并重复步骤S1和S2，以使硬质部分16的全管壁得到扩张；

参见图11，S4、扩张空心管道15的软质部分17：将扩张工具对准软质部分17并将段环5的插入软质部分17，将插拔气管14与环体4正面连通，在将段环5沿其径向向外移动同时气垫13充气直至完成膨胀，以使段环5通过气垫13顶抵软质部分17内壁并将软质部分17内壁扩张，S5、扩张空心管道15软质部分17的全管壁：将扩张工具周向转动九十度，并重复步骤S3，以使软质部分17的全管壁得到扩张。

需要说明的，在步骤S1、S2中，段环5沿其径向向外移动的具体过程为：S11、启动电动推杆11，电动推杆11的伸缩杆伸长以推动转换体7，转换体7向环体4方向移动并逐渐插入环体4内，插入过程中，转换体7外侧顶抵挡块10并将挡块10沿环体4径向向其外顶动，实现段环5的向外移动；

步骤S2中，段环5沿其径向向内移动的具体过程为:S21、启动电动推杆11，电动推杆11的伸缩杆缩短以回拉转换体7，转换体7回到圆筒1内并与挡块10分离不再顶抵，失去支撑后段环5的向内移动，在步骤S11、S21中，插拔气管14均不与环体4的正面连通；总的来说，扩张件能够在与空心管道15内壁贴合下利用自身径向的扩张从而逐渐顶抵空心管道15的内壁，以使空心管道15内壁逐渐形变实现扩张，且扩张件的顶抵对空心管道15形成预扩张和再扩张，从而将空心管道15的扩张分步骤进行，减少了瞬间应力，在分步骤的顶抵中实现了顶抵力度和顶抵范围的控制，以使顶抵均匀，不会对空心管道15产生损坏且空心管道15受到顶抵后的形变小，并实现均匀扩张；

另外的，步骤S4中，段环5沿其径向向外移动同时气垫13充气直至完成膨胀的具体过程为：S41、将插拔气管14与环体4正面连通，启动电动推杆11，电动推杆11的伸缩杆伸长以推动转换体7，转换体7向环体4方向移动并逐渐插入环体4内，插入过程中转换体7外侧顶抵挡块10的同时，还将圆筒1、环体4内部的气体通过插拔气管14向气垫13挤压，实现气垫13充气直至完成膨胀。

仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换或改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。