胡宇松，雷 戰(zhàn)

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

1 引言

三板溪水電廠位于貴州省錦屏縣境內(nèi)，清水江下游,是沅水干流上唯一具有多年調(diào)節(jié)能力的龍頭電站，安裝4臺由哈爾濱電機(jī)廠生產(chǎn)的25萬kW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，2006年全部投產(chǎn)后，年設(shè)計(jì)發(fā)電量24.28億kW·h。電廠額定水頭128 m，最大水頭156.5 m，其水輪機(jī)型號為HLA855-LJ-505。水力機(jī)組的主機(jī)分為水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)三個(gè)部分，水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)作為水力機(jī)組的重要組成部分，關(guān)系到機(jī)組的正常運(yùn)行乃至于電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定。其接力器壓緊行程的測量與調(diào)整是水輪機(jī)調(diào)速系統(tǒng)機(jī)械檢修工作中重要的一環(huán)。

2 三板溪水電廠調(diào)速器概況

三板溪水電廠機(jī)組設(shè)有2個(gè)直徑為550 mm的油壓操作、雙向直缸接力器，額定油壓為6.3 MPa，布置于水輪機(jī)機(jī)坑上游側(cè)里襯內(nèi)。左接力器帶液壓鎖定，右接力器帶機(jī)械鎖定。從三板溪水電廠機(jī)組投運(yùn)以來，出現(xiàn)過機(jī)組停機(jī)時(shí)間長、大軸蠕動(dòng)、導(dǎo)葉漏水量大等問題，作為連接并控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的接力器，其壓緊行程的大小與變化，是造成以上問題的主要因素。大軸蠕動(dòng)以及機(jī)組在低轉(zhuǎn)速下運(yùn)行，軸承無法形成油膜，與大軸產(chǎn)生干摩擦，長時(shí)間運(yùn)行會使瓦溫升高，導(dǎo)致燒瓦的嚴(yán)重后果。為確保機(jī)組安全，消除大軸蠕動(dòng)帶來的危害，必須將接力器壓緊行程調(diào)整到設(shè)計(jì)值，并保持不變。

參照GB/T8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范，三板溪水電廠接力器為直缸接力器，轉(zhuǎn)輪直徑5 050 mm，活動(dòng)導(dǎo)葉為剛性密封不帶密封條，所以接力器壓緊行程應(yīng)控制在5～7 mm之間。接力器壓緊行程參考值如下頁表1所示：

表1 接力器壓緊行程參考值

3 壓緊行程的測量方式的改進(jìn)

導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)，在來自蝸殼的壓力水和導(dǎo)葉內(nèi)彈性密封的作用下，以及連臂變形及各銷軸間存在間隙等，導(dǎo)葉有向開側(cè)運(yùn)行的趨勢，為避免由此引起的漏水現(xiàn)象，當(dāng)接力器關(guān)閉導(dǎo)葉之后，還要繼續(xù)關(guān)閉一段行程，使導(dǎo)葉關(guān)閉后有幾毫米的壓緊量，即是導(dǎo)葉壓緊行程。但需通過水輪機(jī)接力器來實(shí)現(xiàn)，因此一般情況下稱為水輪機(jī)接力器壓緊行程。

3.1 傳統(tǒng)的測量方式

測量壓緊行程時(shí)，手動(dòng)操作調(diào)速器使導(dǎo)葉全關(guān)，退出液壓鎖定和機(jī)械鎖定。在兩個(gè)接力器的活塞桿上各架設(shè)一套百分表，左接力器預(yù)壓1 mm，右接力器預(yù)壓9 mm。關(guān)閉壓油槽出口主供油閥及其旁通閥并靜置5 h，由于主配壓閥為間隙密封，系統(tǒng)存在一定的內(nèi)泄。因?yàn)閷?dǎo)水機(jī)構(gòu)各部的彈性作用，使接力器活塞向開側(cè)回復(fù)，這時(shí)百分表讀得一數(shù)值，前后兩次讀數(shù)之差，就是接力器的壓緊行程。

3.2 改進(jìn)的測量方式

接力器因?yàn)榘惭b高程和機(jī)坑里襯的原因，并沒有在接力器的開關(guān)機(jī)腔裝設(shè)排油閥，而是安裝高壓堵頭。設(shè)計(jì)的原因造成測量壓緊行程時(shí)不能快速撤除接力器關(guān)機(jī)腔油壓，需要靜置5 h以上才能讀出數(shù)值，嚴(yán)重影響了工作效率。為了快速精確測量接力器壓緊行程，在不加裝排油閥的情況下，完成測量，必須在調(diào)速器液壓系統(tǒng)上人為作一些措施。

調(diào)速器主配壓閥由美國GE公司生產(chǎn)，附屬過濾精度10 μm雙精過濾器，用于過濾控制主配壓閥的手動(dòng)緊急停機(jī)閥、電動(dòng)緊急停機(jī)閥、比例伺服閥的壓力油。這部分壓力油取于主配壓閥常壓油，如果將手動(dòng)緊急停機(jī)閥切至“停機(jī)”側(cè)，此時(shí)主配壓閥強(qiáng)制在關(guān)機(jī)位置，接力器關(guān)機(jī)腔就和主配壓閥常壓油相通。這個(gè)時(shí)候接力器關(guān)機(jī)腔與雙精過濾器是相連通的，可以在關(guān)閉主供油閥的情況下，通過過濾器泄壓堵頭將接力器關(guān)機(jī)腔壓力油消壓至零。改進(jìn)后的測量過程分以下4個(gè)步驟：

（1）退出接力器液壓鎖定和機(jī)械鎖定，將手動(dòng)緊急停機(jī)閥切至“停機(jī)”側(cè)；

（2）主配壓閥受手動(dòng)緊急停機(jī)閥控制被強(qiáng)制關(guān)機(jī)位置，在左右接力器活塞桿上架設(shè)百分表，對零讀數(shù)；

（3）關(guān)閉主供油閥及其旁通閥；

（4）旋下雙過濾器泄壓堵頭，將接力器關(guān)機(jī)腔消壓至零，讀取百分表讀數(shù)，兩次相減即為接力器壓緊行程。如圖1所示。

那么這種測量方法是否在精度上存在誤差呢？經(jīng)多次反復(fù)測量，數(shù)據(jù)證明這種方法是科學(xué)可行的，兩種方法測量誤差＜ 0.05 mm，假設(shè)壓緊行程為4 mm，誤差 =0.05/4×100%=1.25%＜5%。數(shù)據(jù)參考以表2為例：

圖1 測量過程示意圖

表2 1～4號機(jī)組實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)單位：mm

4 壓緊行程的調(diào)整

若導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的壓緊行程偏小，可先將接力器活塞桿止動(dòng)背帽松開，根據(jù)壓緊行程應(yīng)增加的數(shù)值及背帽的螺距，計(jì)算出活塞桿應(yīng)調(diào)整的圈數(shù)，轉(zhuǎn)動(dòng)活塞桿使其伸長，調(diào)整后再進(jìn)行壓緊行程測定，直至合格為止。接力器活塞桿與推拉頭連接螺紋為M140×4，旋轉(zhuǎn)一圈壓緊行程變化4 mm，外露的活塞桿上加工有平面，用于架設(shè)140 mm開口扳手轉(zhuǎn)動(dòng)活塞桿調(diào)整接力器壓緊行程。

三板溪水電廠機(jī)組水車室內(nèi)安裝有5 t的環(huán)形檢修吊1臺，可用于檢修起吊水車室內(nèi)5 t以下物件。制作專用無死角U型扳手一把，利用懸掛在檢修吊上的2 t的鏈條葫蘆的起升帶動(dòng)專用扳手旋轉(zhuǎn)，從而達(dá)到接力器活塞桿旋轉(zhuǎn)調(diào)整壓緊行程的目的。與傳統(tǒng)的用大型開口扳手卡住活塞桿，使用大錘敲擊調(diào)整壓緊行程的方式相比，它具有無調(diào)整死角、勞動(dòng)強(qiáng)度低等優(yōu)勢。接力器壓緊行程調(diào)整示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 接力器壓緊行程調(diào)整示意圖

圖3 專用無死角U型扳手結(jié)構(gòu)圖

5 壓緊行程的變化帶來的危害以及需要采取的措施

三板溪水電廠1號、3號機(jī)組在設(shè)備巡視中發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉接力器活塞桿與推拉桿接頭鎖緊螺母松動(dòng)，用大錘打緊后，經(jīng)過機(jī)組一段時(shí)間運(yùn)行又出現(xiàn)螺母松動(dòng)問題，活塞桿螺桿螺母松動(dòng)會導(dǎo)致活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)會導(dǎo)致液壓鎖定在機(jī)組停機(jī)后無法投入（活塞桿旋松）及壓緊量過大損壞各部件；活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)會導(dǎo)致壓緊行程發(fā)生變化（活塞桿旋緊），導(dǎo)葉關(guān)閉不嚴(yán)，漏水量大機(jī)組無法正常停機(jī)及發(fā)生大軸蠕動(dòng)，給機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來了安全隱患。

為防止活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)，在推拉桿接頭與活塞桿螺桿鎖緊螺母旁焊接“L”型止動(dòng)塊，可以起到防活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)作用。止動(dòng)塊加裝示意圖如圖4所示。

止動(dòng)塊頭部頂住活塞桿加工平面，尾部壓緊鎖緊螺母并用J507電焊條焊于推拉頭上。加裝止動(dòng)塊后，機(jī)組運(yùn)行一段時(shí)間后再未發(fā)現(xiàn)活塞桿轉(zhuǎn)動(dòng)的現(xiàn)象。表3、表4為數(shù)據(jù)對比。

表3、表4數(shù)據(jù)對比發(fā)現(xiàn)2013年之間沒有加裝止動(dòng)塊時(shí)，接力器壓緊行程變化最大達(dá)到0.52 mm，現(xiàn)場顯示活塞桿位置記號發(fā)生變化。而加裝止動(dòng)塊后壓緊行程變化在0.10 mm以內(nèi)，考慮導(dǎo)水機(jī)構(gòu)連桿間隙等因素，觀察活塞桿位置記號也沒有變化，說明已經(jīng)遏制住接力器壓緊行程的變化。

圖4 接力器止動(dòng)塊加裝示意圖

表3 未加裝止動(dòng)塊時(shí)的壓緊行程數(shù)據(jù)單位：mm

表4 加裝止動(dòng)塊時(shí)的壓緊行程數(shù)據(jù)單位：mm

6 結(jié)語

三板溪水電廠調(diào)速器檢修，在接力器壓緊行程的測量和調(diào)整工作中，采取的測量方式及制作的專用工具，解決了大軸蠕動(dòng)等頑疾，提高了機(jī)組運(yùn)行的可靠性，安全性。它與傳統(tǒng)的壓緊行程調(diào)整相比具有勞動(dòng)強(qiáng)度低、操作方便、工作效率高等優(yōu)勢，值得在水輪機(jī)調(diào)速器檢修中應(yīng)用和推廣。

參考文 獻(xiàn)：

[1] 宋景春. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 劉仕平. 液壓與氣壓傳動(dòng)[M].北京：水利水電出版社，2003.

[3] 湖南省電力公司科學(xué)研究院. 水電廠調(diào)速器改造技術(shù)及性能考核 [Z]，2011.

[4] GB/T8564-2003水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范[S].