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        蒲石河抽水蓄能電站2號機導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板研傷原因與處理

        2018-08-24 06:09:12王英偉魏子超王志遠
        水電與抽水蓄能 2018年4期
        關(guān)鍵詞:凸緣頂蓋導(dǎo)葉

        于 爽,王英偉,魏子超,王志遠

        (遼寧蒲石河抽水蓄能有限公司運維檢修部,遼寧省丹東市 118216)

        0 引言

        遼寧蒲石河抽水蓄能電站(以下簡稱蒲石河電站)位于遼寧省丹東市寬甸滿族自治縣境內(nèi),距丹東市約60km,為東北地區(qū)第一座大型純抽水蓄能電站,總裝機容量1200MW(4×300MW),電站于2006年8月1日開工建設(shè),2012年9月29日四臺機組全部投入商業(yè)運行發(fā)電,在東北電網(wǎng)中擔任調(diào)峰、填谷、調(diào)頻和事故備用等功能。

        蒲石河抽水蓄能電站機組每臺機共20個活動導(dǎo)葉,2017年6月6日C修過程中檢查發(fā)現(xiàn)其中4號導(dǎo)葉上端面上游側(cè)全部研傷,5號導(dǎo)葉上端面上游側(cè)研傷,6號導(dǎo)葉上端面上游側(cè)研傷,9號導(dǎo)葉上端面上游側(cè)研傷,下端面上游側(cè)有輕微研傷,10號導(dǎo)葉上端面上游側(cè)輕微研傷,19號導(dǎo)葉上端面全部研傷。

        本文首先介紹蒲石河電站導(dǎo)葉止推裝置的作用,其次介紹蒲石河電站2號機導(dǎo)葉止推裝置磨損情況,并對此故障現(xiàn)象進行原因分析,最后闡述相應(yīng)的改進措施及具體處理方法,為其他單位及個人提供參考。

        1 導(dǎo)葉止推裝置的結(jié)構(gòu)及作用

        1.1 結(jié)構(gòu)

        導(dǎo)水機構(gòu)轉(zhuǎn)動部分主要包括:控制環(huán)、上下連桿、導(dǎo)葉臂(拐臂)、導(dǎo)葉臂Ⅱ(剪切臂)、錐銷(用于導(dǎo)葉臂與活動導(dǎo)葉上端面連接)、偏心銷(用于調(diào)整活動導(dǎo)葉立面間隙)、凸緣板(通過把合螺栓和圓柱銷釘與導(dǎo)葉臂把合)等部件,執(zhí)行部分主要包括20個活動導(dǎo)葉,其中在凸緣板與頂蓋套筒的接觸表面,直徑方向?qū)ΨQ安裝有兩塊非金屬自潤滑的抗磨塊,每塊抗磨塊通過3個沉頭螺釘與頂蓋套筒把合固定,同時,為了防止活動導(dǎo)葉軸向竄動,在凸緣板上面安裝有上止推壓板,上止推壓板通過圓柱銷釘、螺母與頂蓋套筒把合,在凸緣板與上止推壓板的接觸表面,圓周方向均布4塊非金屬自潤滑的抗磨塊,每個抗磨塊有3個沉頭螺釘與上止推壓板進行把合(見圖1)。

        1.2 抗磨塊的作用

        凸緣板與頂蓋套筒上的2塊抗磨塊主要承受導(dǎo)水機構(gòu)轉(zhuǎn)動部分的重量,在活動導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動過程中,導(dǎo)葉臂帶動凸緣板進行轉(zhuǎn)動,頂蓋套筒和上止推壓板靜止,為了防止凸緣板與頂蓋套筒接觸表面產(chǎn)生刮擦,故在容易刮擦的地方設(shè)置抗磨塊,同理,為了保護凸緣板與上止推壓板之間接觸面,所以在上止推壓板設(shè)置抗磨塊。

        2 導(dǎo)水機構(gòu)檢查及導(dǎo)葉止推裝置磨損情況

        導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板研傷問題的發(fā)生,與導(dǎo)葉端面間隙及導(dǎo)葉止推裝置有著必然的聯(lián)系,決定對2號機導(dǎo)葉端面間隙進行測量(見表1)。

        表1 研磨處理前2號機導(dǎo)葉端面間隙Tab.1 The clearance of the guide blade of the unit 2 before grinding mm

        為了檢查導(dǎo)葉止推裝置是否正常,決定現(xiàn)場拆解產(chǎn)生研傷的4、5、6、9、10、19號導(dǎo)葉止推裝置,通過觀察,各導(dǎo)葉止推裝置情況如下:

        (1)4號導(dǎo)葉止推裝置:導(dǎo)葉端頭螺栓松動,導(dǎo)葉上軸瓦上移,已高出頂蓋套筒上端面,上移量約30mm;兩塊把合在套筒上的抗磨塊磨損嚴重,沉頭螺釘端部已與抗磨塊相平;4塊把合在導(dǎo)葉止推壓板上的抗磨塊磨損嚴重,沉頭螺釘端部已經(jīng)與抗磨塊相平,部分螺釘已斷裂;不銹鋼凸緣板(止推環(huán))有不同程度圓周方向的劃痕,其中一個不銹鋼凸緣板(止推環(huán))把合螺栓松動,圓柱銷釘正常(見圖2和圖3)。

        圖3 4號導(dǎo)葉套筒抗磨塊Fig.3 No.4 guide blade sleeve wear block

        (2)9號導(dǎo)葉止推裝置:把合在頂蓋套筒上的兩塊抗磨塊正常;8塊把合不銹鋼凸緣板(止推環(huán))的內(nèi)六角沉頭螺釘全部松動,其中兩個松動較為嚴重的內(nèi)六角沉頭螺釘與頂蓋套筒刮傷,導(dǎo)致這兩個螺釘已彎曲,頂蓋套筒有明顯刮傷痕跡;不銹鋼凸緣板(止推環(huán))上兩個圓柱銷釘斷裂(圓柱銷釘斷口無屈服現(xiàn)象),圓柱銷釘斷裂后使凸緣板(止推環(huán))竄動(見圖4和圖5)。

        圖4 9號導(dǎo)葉止推裝置Fig.4 No.9 guide vane thrust device

        圖5 斷裂的圓柱銷釘Fig.5 Cracked cylindrical pin

        (3)19號止推裝置:兩個把合在套筒上的抗磨塊皆斷裂,且斷裂成多塊,沉頭螺釘基本全部斷裂,且有一些螺釘碎渣與抗磨塊融為一體,抗磨塊磨損嚴重,拆除后有許多粉末;導(dǎo)葉止推壓板上的4塊抗磨塊磨損嚴重,其中一塊抗磨塊斷裂,圓柱銷釘正常(見圖6和圖7)。

        蒲石河電站每套導(dǎo)葉止推裝置共有6塊抗磨塊,4、5、6、9、10、19號導(dǎo)葉止推裝置共拆解下來36塊抗磨塊,通過對這36塊抗磨塊磨損后尺寸的測量(見表2),發(fā)現(xiàn)大部分抗磨塊磨損嚴重(抗磨塊正常尺寸為8+0.05-0.03,單位mm)。

        圖6 套筒上斷裂的抗磨塊Fig.6 Wear resistant blocks broken on a sleeve

        圖7 止推壓板上斷裂的抗磨塊Fig.7 Wear block on a thrust plate

        表2 抗磨塊磨損后尺寸測量Tab.2 Dimensional measurement of wear resistant blocks mm

        3 原因分析

        產(chǎn)生導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板研傷現(xiàn)象的原因有以下幾方面:

        (1)在機組啟機過程中由于導(dǎo)葉上浮力過大,從而導(dǎo)致導(dǎo)葉上浮。

        分析:導(dǎo)葉上浮力過大是導(dǎo)葉下軸徑端面承受高壓水導(dǎo)致,此情況產(chǎn)生的原因可能是因為導(dǎo)葉下端面排水管排水不暢,或?qū)~下軸徑密封損壞,進水量大于排水量導(dǎo)致,由于蒲石河電站2號機組從2012年4月11日投入商業(yè)運行至今已運行5年,故此為原因之一。

        (2)抗磨塊磨損嚴重,導(dǎo)致沉頭螺釘端部與抗磨塊相平,進而導(dǎo)致不銹鋼凸緣板(止推環(huán))變形使凸緣板沒起到止推作用,導(dǎo)致導(dǎo)葉上抬與頂蓋抗磨板發(fā)生研傷現(xiàn)象。

        分析:①導(dǎo)葉上浮力太大,導(dǎo)致不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與抗磨塊之間摩擦力過大,導(dǎo)致抗磨塊快速磨損。②2號機在2012年曾出現(xiàn)兩次導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板研傷的情況,且兩次均比較嚴重。在第二次處理后,導(dǎo)葉止推壓板在安裝時已與不銹鋼凸緣板(止推環(huán))施加了預(yù)應(yīng)力,預(yù)應(yīng)力的存在,加速了止推壓板抗磨塊的磨損。③導(dǎo)葉工作時,在水壓作用下,導(dǎo)葉軸線會產(chǎn)生彎曲,造成導(dǎo)葉臂、不銹鋼凸緣板(止推環(huán))略微傾斜。傾斜后,不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與套筒上的抗磨塊之間壓應(yīng)力加大,造成套筒上的抗磨塊磨損加快,見圖8。④抗磨塊磨損后,沉頭螺釘與抗磨塊相平,導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動時,不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與沉頭螺釘接觸,造成沉頭螺釘斷裂,不銹鋼凸緣板(止推環(huán))產(chǎn)生劃痕,同時對自潤滑抗磨塊造成更嚴重的損傷。故抗磨塊磨損嚴重導(dǎo)致不銹鋼凸緣板(止推環(huán))變形使凸緣板沒起到止推作用為此次導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板研傷的主要原因。(3)運行過程中導(dǎo)水機構(gòu)螺栓松動,導(dǎo)致導(dǎo)葉上抬。分析:抗磨塊磨損嚴重,導(dǎo)致沉頭螺釘端部與抗磨塊相平,不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與沉頭螺釘接觸后,不銹鋼凸緣板(止推環(huán))振動加劇,造成部分導(dǎo)葉臂與不銹鋼凸緣板(止推環(huán))8-M16的內(nèi)六角把合螺栓松動,與圖紙150N·m的要求不符,故此為原因之一。

        圖8 導(dǎo)葉工作時受力圖Fig.8 Force diagram of guide vane at work

        (4)在機組啟動過程中控制環(huán)不水平或接力器受力不均導(dǎo)致導(dǎo)葉上抬。

        分析:機組安裝階段,控制環(huán)與接力器的水平嚴格安裝廠家及國標要求進行,接力器為油壓操作,受力均勻,故該原因可排除。

        4 處理方案

        (1)更換自潤滑抗磨塊及其把合螺栓。螺栓把合時涂螺紋鎖固膠鎖固,抗磨塊背面涂粘接膠,防止抗磨塊磨損后竄動。

        (2)更換不銹鋼凸緣板(止推環(huán))把合螺栓,更改為8.8級碳鋼螺栓,預(yù)緊力矩不小于150N·m。螺栓把緊后,將螺栓與不銹鋼凸緣板(止推環(huán))點焊處理,防止螺栓松動。

        (3)不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與抗磨塊接觸面打磨處理,去除高點,保證接觸面在圓周方向無明顯凸出。

        (4)不銹鋼凸緣板(止推環(huán))與抗磨塊接觸面涂潤滑脂獲潤滑油,降低與抗磨塊間的摩擦系數(shù),延長抗磨塊使用壽命。

        (5)修磨導(dǎo)葉及頂蓋抗磨板研傷區(qū)域,并重新調(diào)整導(dǎo)葉端面間隙,按照下端面0.2~0.25mm、上端面0.5~0.75mm進行調(diào)整。調(diào)整后,將導(dǎo)葉在全關(guān)、全開范圍內(nèi)運動幾次,確保不再研傷。

        (6) 對于4、5、6、9、10、19號導(dǎo)葉止推裝置回裝并調(diào)整完導(dǎo)葉端面間隙后,在導(dǎo)葉臂的兩側(cè)分別各用一個10t(共計20t)的千斤頂支頂,導(dǎo)葉向上的位移應(yīng)控制在0.25mm以內(nèi)。若超出,通過降低導(dǎo)葉止推壓板下端的調(diào)整墊片進行調(diào)整。

        5 結(jié)束語

        調(diào)整2號機組4、5、6、9、10、19號導(dǎo)葉端面間隙后,在4、5、6、9、10、19號導(dǎo)葉臂的兩側(cè)分別各用一個10t(共計20t)的千斤頂支頂,導(dǎo)葉向上的位移僅在0.12~0.15mm之間,在多次進行開關(guān)導(dǎo)葉試驗后檢查2號機組導(dǎo)葉和抗磨板情況,無研磨現(xiàn)象。表明上述處理方法得當,采取的措施準確。

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