陳良勇 周小燕 盧衛(wèi)靜 張紅

摘 要：向家壩水電站裝機(jī)容量6 400 MW，單機(jī)容量800 MW，是目前世界上單機(jī)容量最大的水力發(fā)電機(jī)組，左右岸各安裝四臺(tái)機(jī)組，其中右岸電站為地下廠房結(jié)構(gòu)，主機(jī)設(shè)備由天津ALSTOM公司供貨，ALSTOM水輪機(jī)接力器活塞直接800 mm，活塞桿直徑為280 mm，接力器總工作容積925 L，設(shè)計(jì)行程980 mm。介紹了向家壩水電站800 MW機(jī)組水輪機(jī)接力器的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和安裝、調(diào)整工藝以及試驗(yàn)過(guò)程。

關(guān)鍵詞：向家壩水電站 接力器 安裝 調(diào)整 試驗(yàn)

中圖分類(lèi)號(hào)：TV72 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1674-098X（2016）01（b）-0035-03

向家壩水電站裝機(jī)容量6 400 MW，單機(jī)容量800 MW，是目前世界上單機(jī)容量最大的水力發(fā)電機(jī)組，左右岸各安裝4臺(tái)機(jī)組，其中右岸電站為地下廠房結(jié)構(gòu)，主機(jī)設(shè)備由天津ALSTOM公司供貨，ALSTOM水輪機(jī)接力器活塞直接800 mm，活塞桿直徑為280 mm，接力器總工作容積925 L，設(shè)計(jì)行程980 mm。

1 接力器結(jié)構(gòu)介紹

向家壩水電站ALSTOM水輪機(jī)接力器為雙直缸式接力器，沿襲了三峽左岸電站ALSTOM水輪機(jī)接力器的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，采用了帶自動(dòng)鎖定裝置和帶手動(dòng)鎖定裝置兩種形式，兩種接力器鎖定裝置均布置在接力器缸前側(cè)。自動(dòng)鎖定裝置在水輪機(jī)導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)投入，手動(dòng)鎖定裝置在水輪機(jī)導(dǎo)葉全開(kāi)時(shí)投入。自動(dòng)鎖定裝置的操作依靠壓力油操作鎖定接力器活塞來(lái)實(shí)現(xiàn)，手動(dòng)鎖定裝置的操作則是靠人工轉(zhuǎn)動(dòng)與鎖定裝置接力器活塞相連接的手輪，以實(shí)現(xiàn)半圓形鎖定片的投入和退出。

為了有效避免分段關(guān)閉閥失效后機(jī)組在快速關(guān)閉過(guò)程中接力器活塞對(duì)端蓋的強(qiáng)力沖擊，根據(jù)水輪機(jī)調(diào)節(jié)保證計(jì)算要求，將每個(gè)接力器開(kāi)腔的操作油管設(shè)計(jì)為兩根，主操作油管路設(shè)計(jì)在距離接力器開(kāi)腔端蓋136.5 mm的位置，在開(kāi)腔端蓋上方，設(shè)計(jì)了緩沖回路，即輔助操作油管，壓力油通過(guò)端蓋內(nèi)暗孔通往開(kāi)腔。當(dāng)接力器開(kāi)啟導(dǎo)葉時(shí)，開(kāi)腔接受壓力油，緩沖回路不影響開(kāi)機(jī)時(shí)間；當(dāng)導(dǎo)葉關(guān)閉過(guò)程中，接力器關(guān)閉至主操作油管進(jìn)油孔位置時(shí)，接力器活塞將進(jìn)油孔堵住，開(kāi)腔壓力油只能通過(guò)緩沖回路回油，從而有效避免了接力器活塞對(duì)端蓋的沖擊（接力器結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1）。

2 接力器安裝準(zhǔn)備

2.1 確定接力器安裝中心和安裝高程

接力器安裝前，先進(jìn)行機(jī)坑測(cè)定，確定接力器的安裝中心和安裝高程；并確定所有導(dǎo)葉處于全關(guān)位置，用全站儀根據(jù)頂蓋上的Y-Y線標(biāo)記以及控制環(huán)銷(xiāo)中心放出兩條通過(guò)控制環(huán)銷(xiāo)中心并且與Y-Y線平行的兩條水平線。將上述兩條線的標(biāo)記引放到接力器基礎(chǔ)板相應(yīng)位置，在基礎(chǔ)板上方布置鋼琴線；在接力器基礎(chǔ)板上作安裝高程樣點(diǎn)標(biāo)記；測(cè)量接力器后缸蓋水平中心線，并在缸蓋側(cè)面作樣點(diǎn)標(biāo)記；在接力器銷(xiāo)上作平行于Y軸的中心線樣點(diǎn)標(biāo)記。

2.2 接力器基礎(chǔ)板檢查清掃

由于接力器基礎(chǔ)板在混凝土澆筑后，會(huì)產(chǎn)生一定程度的傾斜，在接力器安裝前現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)接力器基礎(chǔ)板傾斜度，以便配刨調(diào)整墊板，用以調(diào)整接力器水平、中心和壓緊行程。清掃機(jī)坑里襯內(nèi)接力器的兩個(gè)基礎(chǔ)板，并用絲錐將基礎(chǔ)板的連接螺孔重新攻絲，清理干凈；檢查基礎(chǔ)板螺栓拉伸是否達(dá)到設(shè)計(jì)扭力值；測(cè)量基礎(chǔ)板中心線是否與設(shè)計(jì)值相一致；測(cè)量基礎(chǔ)板法蘭面垂直度是否滿(mǎn)足0.25 mm/m要求，檢查基礎(chǔ)板與接力器連接螺栓孔位置是否正確，做好各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)的記錄，對(duì)不合格項(xiàng)目做必要處理；同時(shí)準(zhǔn)備接力器安裝調(diào)整所需的工器具和臨時(shí)工裝，清理施工現(xiàn)場(chǎng)，在安裝場(chǎng)拆下接力器與操作油管聯(lián)接口的盲法蘭，確認(rèn)接力器開(kāi)關(guān)腔完全注滿(mǎn)合格的透平油。檢查接力器端蓋周?chē)欠裼袖P跡或滲漏痕跡，如發(fā)現(xiàn)有銹跡、滲漏痕跡或注入的透平油不合格，需對(duì)接力器進(jìn)行分解檢查、清洗，確保接力器各項(xiàng)參數(shù)滿(mǎn)足技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)要求。

2.3 接力器行程及耐壓試驗(yàn)

清洗接力器外露部分活塞桿、鎖定裝置鎖定座及閘板、接力器后缸蓋與調(diào)整墊環(huán)接觸面，必要時(shí)做拋光打磨處理。用壓油泵裝置將接力器活塞推進(jìn)推出約500 mm，檢查活塞動(dòng)作靈活性，應(yīng)無(wú)卡滯現(xiàn)象，動(dòng)作靈活可靠，然后對(duì)每個(gè)接力器前腔、后腔分別進(jìn)行18 MPa油壓試驗(yàn)，保壓30 min；再將油壓降至10 MPa，保壓30 min，耐壓過(guò)程中測(cè)量接力器行程是否滿(mǎn)足980+1 mm標(biāo)準(zhǔn)，檢查接力器無(wú)滲漏無(wú)有害變形后緩慢降壓至額定壓力6.3 MPa，做接力器竄油試驗(yàn)以檢查活塞與活塞桿密封的完整性以及活塞與接力器缸間密封的性能，接力器內(nèi)部滲漏量應(yīng)小于0.003 L/s。檢查手/自動(dòng)鎖定裝置動(dòng)作靈活。吊裝前將接力器活塞壓至靠近基礎(chǔ)板一側(cè)，活塞桿外露部分應(yīng)用羊毛氈包裹，開(kāi)關(guān)腔進(jìn)口盲法蘭應(yīng)回裝完畢，自動(dòng)鎖定接力器腔進(jìn)出油口應(yīng)用堵頭封堵。

3 接力器預(yù)裝

接力器的預(yù)裝工作應(yīng)在導(dǎo)葉與控制環(huán)連接后進(jìn)行以保證控制環(huán)位置的準(zhǔn)確性。接力器吊至機(jī)坑后，置于安裝支架上，利用螺旋千斤頂配合導(dǎo)鏈將接力器安裝到相應(yīng)的基礎(chǔ)上，調(diào)整接力器中心和高程；在安裝調(diào)整墊環(huán)的位置加楔子板調(diào)整接力器水平；并在接力器銷(xiāo)上方預(yù)先掛好的鋼琴線上掛鉛垂線，檢查接力器銷(xiāo)中心樣點(diǎn)線是否與鋼琴線一致，用壓力油將接力器活塞桿推出至全行程，用同樣的方法測(cè)量接力器銷(xiāo)中心樣點(diǎn)線是否與鋼琴線一致，若不一致，確定接力器偏移方向，繼續(xù)調(diào)整；用電子水準(zhǔn)儀檢查每個(gè)接力器銷(xiāo)的高程與控制環(huán)銷(xiāo)的高程是否在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)；將接力器活塞推至50%行程位置，用精度為0.02 mm/m的框式水平儀測(cè)量活塞桿水平是否滿(mǎn)足安裝標(biāo)準(zhǔn)。

接力器調(diào)整環(huán)板的加工計(jì)算如下。

將兩個(gè)接力器活塞壓至全關(guān)位置，測(cè)量調(diào)整墊環(huán)安裝位置的間隙a、b；測(cè)量接力器銷(xiāo)和控制環(huán)銷(xiāo)之間的距離c、d；測(cè)量?jī)蓧K連接板銷(xiāo)孔的中心距e、f，測(cè)量接力器壓緊行程調(diào)整墊實(shí)際厚度h、g（見(jiàn)圖2）。即可計(jì)算出左、右接力器調(diào)整板各方向的加工量如下。

（1）左岸側(cè)接力器調(diào)整墊環(huán)厚度。

L左=a+c+h-e-12

（2）右岸側(cè)接力器調(diào)整墊環(huán)厚度。

L右=b+d+g-f-12

式中：12 mm為接力器壓緊行程調(diào)整墊塊與接力器銷(xiāo)的配合量。

（3）由于接力器基礎(chǔ)澆筑和設(shè)備制造均存在一定誤差，各臺(tái)機(jī)組調(diào)整墊環(huán)實(shí)際厚度均存在偏差。表1為8F機(jī)組左岸側(cè)、右岸側(cè)接力器調(diào)整墊環(huán)厚度計(jì)算值及加工后實(shí)際測(cè)量值。

4 接力器正式安裝

4.1 接力器的正式安裝

再次清理接力器基礎(chǔ)和加工好的調(diào)整環(huán)板，將調(diào)整環(huán)板安裝到接力器上，將接力器安裝至標(biāo)記位置，調(diào)整安裝中心和高程，將每個(gè)聯(lián)接螺栓涂上樂(lè)泰243螺紋固定膠，用液壓拉伸器按75%額定壓力對(duì)稱(chēng)均勻拉緊螺栓，復(fù)測(cè)接力器的水平和高程、接力器實(shí)際中心線到+Y軸線的距離和平行度、控制環(huán)銷(xiāo)與接力器銷(xiāo)的中心距是否滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，若不合格，根據(jù)測(cè)量值計(jì)算調(diào)整環(huán)板打磨量，拆下調(diào)整環(huán)板進(jìn)行打磨，直到所有測(cè)量值合格后，按100%額定壓力對(duì)稱(chēng)均勻拉緊螺母，螺栓設(shè)計(jì)扭力值為11 975 N·m，用0.05 ram塞尺檢查調(diào)整環(huán)板與接力器基礎(chǔ)無(wú)間隙。最終接力器的中心、水平、高程應(yīng)滿(mǎn)足活塞桿50%行程水平：±0.1 mm/m；全行程范圍內(nèi)中心線偏差：±3.0 mm；接力器連板與控制環(huán)連接面高程偏差：±0.5 mm。接力器調(diào)整完成后安裝連接板。

4.2 接力器壓緊行程試驗(yàn)及鎖定裝置配裝

接力器調(diào)整完成，調(diào)速系統(tǒng)具備升壓條件后開(kāi)始接力器壓緊行程試驗(yàn)。動(dòng)作接力器至導(dǎo)葉全關(guān)位置，緩慢升壓至50%額定壓力，檢查所有導(dǎo)葉處于全關(guān)狀態(tài)，記錄活塞桿的位置，然后對(duì)接力器緩慢降壓至零，測(cè)量活塞桿的回彈量，計(jì)算壓緊行程墊塊厚度，同時(shí)檢查兩個(gè)接力器壓緊時(shí)的同步性。壓緊行程調(diào)整的原則為：事故低油壓狀態(tài)下導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉后，自動(dòng)鎖定裝置應(yīng)能可靠地投入，同時(shí)應(yīng)使導(dǎo)水機(jī)構(gòu)關(guān)閉后導(dǎo)葉的壓緊量盡量的大。向家壩電站ALSTOM機(jī)組壓緊行程設(shè)計(jì)范圍為9～14 mm。壓緊行程調(diào)整完成后，在導(dǎo)葉全關(guān)、接力器穩(wěn)壓在6.3 MPa時(shí)，測(cè)量左岸側(cè)接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸，計(jì)算手動(dòng)鎖定把和塊的配刨量，在導(dǎo)葉全關(guān)、接力器穩(wěn)壓在6.3 MPa時(shí)，測(cè)量右岸側(cè)接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸，計(jì)算自動(dòng)鎖定把和塊的配刨量，對(duì)鎖定把和塊進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工，回裝后應(yīng)滿(mǎn)足鎖定閘板與鎖定槽雙邊間隙均勻，且單邊間隙為0.5 mm，鎖定閘板投退應(yīng)靈活無(wú)卡阻。

5 存在的問(wèn)題及處理情況

（1）壓緊行程調(diào)整墊設(shè)計(jì)。

ALSTOM機(jī)組接力器壓緊行程調(diào)整墊為一個(gè)完整的圓環(huán)，在調(diào)整壓緊行程時(shí)要實(shí)現(xiàn)調(diào)整墊的更換，需要先卸下鎖緊螺母，難度較大。安裝過(guò)程中，決定將調(diào)整墊切成兩瓣，以方便接力器壓緊行程的調(diào)整。

（2）接力器水平調(diào)整。

調(diào)整過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，各臺(tái)機(jī)組接力器活塞桿在全關(guān)與全開(kāi)位置桿端高程之差均超過(guò)了±0.50 mm的要求，其中8F機(jī)組左、右岸側(cè)接力器活塞行程處于50%位置時(shí)水平分別為+0.06 mm/m和+0.04 mm/m，但是測(cè)量活塞桿在全關(guān)與全開(kāi)位置桿端高程之差分別達(dá)到了-1.0 mm和-0.8 mm。經(jīng)過(guò)分析，接力器銷(xiāo)重量約600 kg，接力器端蓋與活塞桿間及接力器活塞與活塞缸之間的密封均為軟密封，具有一定壓縮量，當(dāng)活塞桿被全壓出時(shí)，端部密封受壓導(dǎo)致桿端下沉。最后決定按照接力器行程處于50%位置時(shí)活塞桿水平應(yīng)滿(mǎn)足0.1 mm/m進(jìn)行調(diào)整，以保證活塞缸的水平度，活塞以及端部密封均為軟密封，活塞桿端下沉不影響密封效果。

6 結(jié)語(yǔ)

接力器的安裝質(zhì)量直接影響機(jī)組的調(diào)節(jié)品質(zhì)，向家壩水電站ALSTOM機(jī)組水輪機(jī)接力器鎖定裝置把和塊預(yù)留了5 mm的加工余量，需要在現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸進(jìn)行配刨，配刨完成后要求閘板與鎖定槽單邊間隙為0.5 mm，因此，對(duì)把和塊的現(xiàn)場(chǎng)配刨精度以及把和塊的安裝都有較高要求。為了方便接力器的檢修，還在頂蓋內(nèi)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)了漏油箱，用作接力器的檢修排油，能有效縮短接力器的檢修工期。

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