潘大文

（陜西石泉水力發(fā)電廠，陜西 石泉725200）

1 概述

蜀河水電廠位于陜西省旬陽縣境內(nèi)的漢江干流上，壩址在旬陽縣蜀河鎮(zhèn)上游約1 km 處，距旬陽縣城51 km，距上游在建的旬陽水電廠約55 km，距下游在建的白河夾河水電廠約96 km，是漢江上游梯級開發(fā)規(guī)劃中的第6 個梯級電站。

蜀河樞紐工程的主要任務(wù)是發(fā)電，兼顧航運等，壩址處多年平均流量732 m3/s。正常蓄水位217.30 m，壩頂高程230 m，水庫庫容1.76 億m3，廠房布置為廠頂溢流式，總裝機容量276 MW（6×46 MW）貫流機組，年平均發(fā)電量9.53 億kW·h，年利用小時3 530 h。

2 蜀河水電廠導(dǎo)水機構(gòu)檢修情況

3 號機組導(dǎo)水機構(gòu)包括導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)、外環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)、導(dǎo)葉套筒、間距塊、軸承壓板、調(diào)整墊片等。在導(dǎo)葉上軸頸設(shè)有可自動調(diào)節(jié)軸心的自潤滑球軸承。

3 號機組自2009 投運以來由于大部分導(dǎo)葉軸套漏水，需結(jié)合A 修進行處理，在2019 年A 修期間更換導(dǎo)葉上軸套密封時發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉套筒外徑密封圈未安裝，抽查4 個均出現(xiàn)這種情況，需要全部進行拆除檢查處理。因此需將所有導(dǎo)葉的拐臂全部拆除，雖然導(dǎo)葉在外配水環(huán)用角鐵定位焊接，和在偏心銷處打有記號，但在不吊出導(dǎo)水機構(gòu)的情況下，回裝后難以恢復(fù)修前的狀態(tài)，導(dǎo)葉立面間隙必定發(fā)生變化，因此必須進行重新的調(diào)整。此次調(diào)整工作量較大，為確保能按照工期節(jié)點順利進行，經(jīng)過查閱哈電圖紙，分析導(dǎo)水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點，研究制定了詳細而具有科學(xué)性的調(diào)整方案。在3 號機A 修期間實施后表明，這種調(diào)整方法省時省力且效果良好。

3 貫流式機組導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整的重要性

貫流式機組導(dǎo)水機構(gòu)導(dǎo)葉為錐形，其安裝和檢修的難度較大，檢修質(zhì)量的好壞直接影響到機組的安全運行和電站的經(jīng)濟效益。若是導(dǎo)葉立面間隙較大會造成導(dǎo)葉漏水量較大，不但增加水力損失，還會造成機組停機困難，增大了在高轉(zhuǎn)速提前投入風(fēng)閘的風(fēng)險，同時機組在低轉(zhuǎn)速長時間運轉(zhuǎn)，破壞各軸承運行中的油膜，嚴重威脅機組安全運行，同時也加大了導(dǎo)葉的空腔汽蝕。調(diào)整過小或不均會造成導(dǎo)水機構(gòu)蹩勁和個別導(dǎo)葉受力不均等現(xiàn)象。因此導(dǎo)葉間隙調(diào)整的合理性對機組檢修質(zhì)量至關(guān)重要。

4 貫流式機組錐形導(dǎo)葉的特點

蜀河電廠導(dǎo)水機構(gòu)的特點：

（1）16 個錐形導(dǎo)葉為結(jié)構(gòu)件，雙支點結(jié)構(gòu)布置在內(nèi)、外配水環(huán)之間，為空間扭曲結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉的水力矩特性在全行程內(nèi)具有自關(guān)閉趨勢，其立面密封為剛性密封，在導(dǎo)葉頭部和尾部密和面處均設(shè)有不銹鋼材料，其尾部密和在葉片葉型的外緣。

（2）導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整采用偏心銷調(diào)整，有別于大部分立式機組常用的旋套連桿雙聯(lián)臂結(jié)構(gòu)。

（3）導(dǎo)葉傳動機構(gòu)采用彈簧連接的保護方式，當(dāng)導(dǎo)葉受異物卡阻時，彈簧彎曲連桿發(fā)生彎曲形變，避免異物處的導(dǎo)葉發(fā)生擺動。

（4）以導(dǎo)葉樞軸為中心，兩翼錐形面不等距，其導(dǎo)葉樞軸中心到小頭密封面的長度大于葉片樞軸中心到大頭密封面的長度。

圖1 導(dǎo)葉布置圖

圖2 扇形導(dǎo)葉圖

5 貫流式機組導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整的新工藝的特點

5.1 傳統(tǒng)的立面間隙調(diào)整方法

（1）捆綁法。在機組檢修過程中發(fā)現(xiàn)多個導(dǎo)葉立面間隙不合格時，常采用捆綁法，將導(dǎo)葉拐臂拔出，導(dǎo)葉不受外力控制，處于自由狀態(tài)，用鋼絲繩在導(dǎo)葉中部捆一圈半，將導(dǎo)葉關(guān)閉，同時用導(dǎo)鏈拉鋼絲繩，在拉緊過程中，用大錘錘擊導(dǎo)葉，使其受力均勻，關(guān)閉緊密。此種方法適用于立式機組導(dǎo)葉立面間隙的調(diào)整，不適于貫流式導(dǎo)葉間隙調(diào)整，因為貫流式機組導(dǎo)葉為錐形，有鋼絲繩捆綁無法定位捆綁錐形面受力中心點，同時由于貫流式機組導(dǎo)葉為空間立面布置，鋼絲繩松開后易造成各方位的導(dǎo)葉所受約束力不均勻，導(dǎo)葉動作幾次后，約束力釋放，易出現(xiàn)個別導(dǎo)葉立面間隙產(chǎn)生變化的現(xiàn)象。

（2）補焊導(dǎo)葉立面的方法。當(dāng)個別導(dǎo)葉立面間隙較大，且其長度已超過總長度的25%，可用補焊的方法，用小電流在導(dǎo)葉密封面處補焊一層不銹鋼，并用砂輪按導(dǎo)葉截面葉型進行修磨。此種方法操作簡單，省時省力，但容易造成導(dǎo)葉開度不均勻，造成水流軸對稱流動被破壞，引起水輪機振動增大。

（3）調(diào)整個別導(dǎo)葉的方法。當(dāng)只有個別導(dǎo)葉的立面間隙在1 mm 左右時，可將其間隙均分在其前后的幾個導(dǎo)葉上，關(guān)閉時，將間隙壓至合格。缺點：個別導(dǎo)葉會出現(xiàn)受力不均，產(chǎn)生蹩勁現(xiàn)象，運轉(zhuǎn)一定周期后，新的間隙會產(chǎn)生。

5.2 貫流式機組導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整的新工藝方法

貫流式機組導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整的新工藝的特點及理論依據(jù)：數(shù)字化、表格化、精準化，根據(jù)貫流式機組導(dǎo)葉葉片的結(jié)構(gòu)特點，可以得出其導(dǎo)葉在開啟和關(guān)閉過程中的規(guī)律特點：

（1）導(dǎo)葉在開啟和關(guān)閉過程中，其導(dǎo)葉大頭密封線上的任意一點其運動的距離小于其小頭密封線上任意一點運動的距離。而且葉片大頭和小頭運動距離成一定比例關(guān)系β=L大/L小=300/500=0.6。

（2）當(dāng)導(dǎo)葉開啟或關(guān)閉過程中，相鄰2 片導(dǎo)葉當(dāng)一個導(dǎo)葉大頭向一個方向轉(zhuǎn)動時，相鄰另一個導(dǎo)葉小頭向相反的方向轉(zhuǎn)動，在任何一個開度下，這兩個導(dǎo)葉的大頭、小頭所轉(zhuǎn)動的空間運動軌跡呈一定比例關(guān)系，其葉片密封面為小頭的導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動軌跡的距離為其大頭導(dǎo)葉的β倍。根據(jù)其導(dǎo)葉運動特點可知β＞1。因此在貫流式機組導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整時，導(dǎo)葉立面間隙依次分配下去將形成導(dǎo)葉立面運動軌跡等比例收斂的特點。因此根據(jù)等比例原理證明導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整只要按照合理的順序進行調(diào)整，最終可以將導(dǎo)葉立面間隙消除并使其間隙達到標準要求。

（3）因為導(dǎo)葉總個數(shù)為16 個，站在上游側(cè)按逆時針方向編號，假設(shè)1 號、2 號導(dǎo)葉存在間隙，其余導(dǎo)葉間隙均合格，因此想要繼續(xù)關(guān)閉導(dǎo)葉1 號、2 號是不可能的了，此時打開導(dǎo)葉3 號，關(guān)閉導(dǎo)葉2 號，使其1 號、2 號導(dǎo)葉立面間隙符合要求，然后打開4 號導(dǎo)葉，關(guān)閉3 號導(dǎo)葉，使其與2 號導(dǎo)葉的立面間隙符合要求，然后打開5 號導(dǎo)葉，關(guān)閉4 號導(dǎo)葉，依次調(diào)整下去，測量最后兩個導(dǎo)葉間的立面間隙，用類似的方法依次進行調(diào)整，直到所有的導(dǎo)葉立面間隙符合設(shè)計要求。

圖3 導(dǎo)葉翼型圖

6 新工藝的具體實施方法和步驟

（1）將所有導(dǎo)葉調(diào)整到全關(guān)位置，確認控制環(huán)上的全關(guān)標記必須與外配水環(huán)上的全關(guān)標記重合，同時內(nèi)外配水環(huán)法蘭的水平及相互間的距離必須滿足設(shè)計要求，另外內(nèi)外配水環(huán)的同心度偏差也必須滿足設(shè)計要求。

（2）接力器鎖錠投入，在導(dǎo)葉處和導(dǎo)水機構(gòu)處搭設(shè)腳手架，測量所有導(dǎo)葉立面間隙的分布情況，將其數(shù)據(jù)依次記錄。數(shù)值如表1。

（3）數(shù)據(jù)分析制定精確調(diào)整導(dǎo)葉方案：調(diào)整方案原則是在上游側(cè)按逆時針（間隙逐級遞減的原則）的方向逐個依次調(diào)整，通過關(guān)閉葉片將多個葉片立面間隙集中到某2 個導(dǎo)葉之間。根據(jù)實測數(shù)據(jù)可以看出有6 處導(dǎo)葉立面間隙存在超標，可通過調(diào)節(jié)偏心銷來調(diào)整立面間隙。先將5 號導(dǎo)葉關(guān)閉0.15 mm，8 號導(dǎo)葉關(guān)閉0.3 mm，16 號導(dǎo)葉關(guān)閉0.45 mm，這樣導(dǎo)葉立面間隙也就集中在4 →5 間隙為0.85 mm，8 →9 間隙為0.2 mm，16 →1 間隙為0.25 mm。

表1 導(dǎo)葉立面間隙 單位：0.01 mm

（4）8 →9 間隙調(diào)整：先打開7 號導(dǎo)葉（順時針轉(zhuǎn)1 個值），然后打開5 號導(dǎo)葉（順時針轉(zhuǎn)1 個值），逆時針轉(zhuǎn)動6 號導(dǎo)葉，順時針轉(zhuǎn)動3 號導(dǎo)葉，逆時針轉(zhuǎn)動4 號導(dǎo)葉，依此類推。具體旋轉(zhuǎn)數(shù)值通過下式算出，An=（-k）n-1A1，k-為傳動系數(shù)，+為關(guān)閉，-為開啟。然后將計算的數(shù)值填入表2 中。

表2 間隙調(diào)整表 單位：0.01 mm

（5）調(diào)整順序遵循先負后正，即先打開開啟方向的導(dǎo)葉，再調(diào)節(jié)關(guān)閉方向?qū)~的原則。導(dǎo)葉間隙很快被消除，所有導(dǎo)葉間隙完全關(guān)閉。導(dǎo)葉間隙調(diào)整完畢后將導(dǎo)葉臂上偏心銷鎖緊，并復(fù)測導(dǎo)葉立面間隙值。最后進行導(dǎo)葉壓緊行程的測量和調(diào)整。

7 結(jié)論

通過蜀河水電廠3 號機組A 修中導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整新工藝的應(yīng)用，驗證了新工藝采取的表格化、數(shù)字化、精準化的調(diào)整方案省時省力，操作可靠，且科學(xué)可行，同時調(diào)整思路清晰，程序簡單，有利于機組檢修期間的工期、質(zhì)量控制，提高了檢修效率和質(zhì)量。其調(diào)整新工藝的應(yīng)用可供兄弟單位根據(jù)各自電廠導(dǎo)水機構(gòu)參數(shù)特點，確定收斂比和具體的調(diào)整方向，用此新工藝進行調(diào)整。