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        彭水電站2號機組控制環(huán)抗磨板偏磨原因分析及處理

        2021-02-26 05:42:28俞榮厚
        水電站機電技術(shù) 2021年1期
        關(guān)鍵詞:動作測量

        俞榮厚

        (重慶大唐國際彭水水電開發(fā)有限公司,重慶 409600)

        0 引言

        彭水電站2號機組為天津阿爾斯通生產(chǎn),為立式混流式水輪發(fā)電機組,設(shè)計單機容量為350 MWA,水輪機型號為HLF169A0-LJ-768,轉(zhuǎn)輪直徑7 680 mm,最大工作水頭81.60 m,最小工作水頭52 m,額定水頭為67 m,彭水電站水輪機機組導(dǎo)水機構(gòu)由頂蓋、底環(huán)、24只活動導(dǎo)葉、控制環(huán)和傳動機構(gòu)等組成。調(diào)速系統(tǒng)通過控制環(huán)與導(dǎo)葉聯(lián)接,機組的負(fù)荷調(diào)整通過接力器操縱控制環(huán)來調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度實現(xiàn),控制環(huán)分兩瓣組合,底部有軸向、徑向?qū)к壙鼓グ?,抗磨板有自潤滑性能?/p>

        1 控制環(huán)的工作原理及偏磨現(xiàn)象

        控制環(huán)又稱調(diào)速環(huán),它的作用是將接力器的作用力傳遞給導(dǎo)葉的傳動機構(gòu)??刂骗h(huán)支撐在頂蓋上,為減少摩擦使轉(zhuǎn)動靈活,在控制環(huán)的底面和側(cè)面裝有抗磨板,抗磨板的材料FZ-5。彭水電站水輪機采用雙耳平行式,耳環(huán)與接力器推拉桿相連,小耳環(huán)與導(dǎo)葉傳動機構(gòu)相連,在接力器的操作下繞水輪機中心線旋轉(zhuǎn),帶動導(dǎo)葉的傳動機構(gòu)運動。

        2015年11月,2號機組C修期間,在對控制環(huán)抗磨板進(jìn)行檢查時,發(fā)現(xiàn)控制環(huán)下部沿圓周均積有黑色粉末,對控制環(huán)吊起,檢查為控制環(huán)底抗磨板和側(cè)抗磨板嚴(yán)重磨損產(chǎn)生的鐵屑。經(jīng)對現(xiàn)場狀況進(jìn)行分析為機組運行過程中控制環(huán)中心向下游偏移,接力器向開方向移動時控制環(huán)內(nèi)側(cè)抗磨環(huán)與頂蓋結(jié)合面產(chǎn)生摩擦,且在此部位有大量因摩擦產(chǎn)生的鐵屑及抗磨塊碎屑,據(jù)此分析,控制環(huán)側(cè)抗磨板過度磨損并有繼續(xù)磨損、中心位移有擴大趨勢。

        圖1 控制環(huán)抗磨板母材被磨損

        為查找原因,解決問題,結(jié)合檢修對控制環(huán)抗磨板進(jìn)行了檢查和數(shù)據(jù)測量。

        (1)調(diào)速系統(tǒng)消壓前,對接力器的全行程、壓緊行程、高程進(jìn)行了測量,測得數(shù)據(jù)見表1。

        表1 接力器測量數(shù)據(jù)

        兩接力器全行程相差31 mm,壓緊行程相差3.77 mm,均超出了設(shè)計值和GB/T 8564-2003《水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范》的相關(guān)要求,兩個接力器高程相差0.92 mm,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        (2)壓力鋼管排空后,操作接力器,觀察接力器動作過程中,控制環(huán)整體向下游偏移。接力器從全關(guān)至全開位置動作的瞬間,觀察控制環(huán)抗磨板與頂蓋間隙從約5 mm減少至0;接力器從全開向全關(guān)位置動作時,直到到達(dá)全關(guān)位置瞬間,觀察控制環(huán)抗磨板與頂蓋間隙恢復(fù)至5 mm。

        (3)檢查控制環(huán)+Y方向(現(xiàn)場23號導(dǎo)葉至11號導(dǎo)葉之間)側(cè)面磨損嚴(yán)重,加工面已被磨損成花面,抗磨板已被全部磨掉,+Y方向控制環(huán)母材被磨掉約5 mm;控制環(huán)-Y方向(現(xiàn)場5號導(dǎo)葉至12號導(dǎo)葉之間)底面磨損嚴(yán)重,底面抗磨板被磨掉,控制環(huán)和頂蓋接觸面被磨成花面,母材未發(fā)現(xiàn)明顯尺寸偏小。

        (4)控制環(huán)吊起后,對頂蓋水平進(jìn)行了檢查,測量位置為控制環(huán)壓板處,測得數(shù)據(jù)見表2。

        表2 頂蓋水平測量數(shù)據(jù) 單位:m

        從數(shù)據(jù)能夠看出,頂蓋水平測量的最高點與最低點差值為0.73 mm,滿足標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的要求。

        2 控制環(huán)偏磨的原因分析

        經(jīng)對控制環(huán)調(diào)開后檢查的情況和測量的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,結(jié)合控制環(huán)的動作原理和結(jié)構(gòu),分析控制環(huán)產(chǎn)生偏磨的主要原因如下:

        (1)接力器從全開至全關(guān)動作時,1號接力器無桿腔推力比2號接力器有桿腔拉力大(設(shè)計接力器推力2 783 kN,拉力2 395 kN),造成接力器動作時,1號接力器推力使控制環(huán)向下游偏移,長期運行導(dǎo)致控制環(huán)抗磨板磨損。

        (2)處理過程中測得兩接力器行程不一致,1號接力器行程大,超出標(biāo)準(zhǔn)要求。運行過程中,當(dāng)導(dǎo)葉全開時,2號接力器活塞已到達(dá)底部,而1號接力器活塞此時還未到達(dá)端部,繼續(xù)向前運行,導(dǎo)致控制環(huán)向下游偏移。

        3 控制環(huán)偏磨的處理

        為解決控制環(huán)偏磨的問題,結(jié)合測量檢查的各種數(shù)據(jù)和分析的原因,結(jié)合2號機組A級檢修,進(jìn)行了如下處理和改進(jìn):

        (1)修復(fù)控制環(huán)和頂蓋,將控制環(huán)和頂蓋母材磨損部位按照工藝進(jìn)行補焊,考慮到控制環(huán)和頂蓋尺寸大,重量重,不便于運輸,經(jīng)過市場調(diào)研,采用了將車床運輸至電站安裝間進(jìn)行加工,對加工尺寸和精度進(jìn)行嚴(yán)格控制,使其達(dá)到設(shè)計值。

        (2)對控制環(huán)抗磨板更換,重新鉆鉸抗磨板螺栓,并在抗磨板加注潤滑脂,回裝控制環(huán),按照規(guī)范要求調(diào)整好接力器水平,并與控制環(huán)進(jìn)行了連接。

        (3)在拐臂與控制環(huán)連接板連接前,將調(diào)速器系統(tǒng)建壓至1 MPa,動作接力器,觀察控制環(huán)與頂蓋之間的間隙均勻,沒有出現(xiàn)修前檢查中的控制環(huán)整體向下游偏移現(xiàn)象,觀察各部位運行無異常。

        (4)將調(diào)速器系統(tǒng)建壓至6.3 MPa,動作接力器,觀察控制環(huán)抗磨板與頂蓋間隙均勻,在控制環(huán)壓板處安裝百分表,測量控制環(huán)跳動量為0.25 mm,滿足標(biāo)準(zhǔn)要求。

        調(diào)整后接力器活塞桿水平、全行程、壓緊行程數(shù)據(jù)見表3。

        表3 調(diào)整后接力器測量數(shù)據(jù)

        4 結(jié)束語

        經(jīng)調(diào)研,國內(nèi)大型水輪發(fā)電機控制環(huán)偏磨情況時有發(fā)生,由于控制環(huán)尺寸大,重量重,在檢修中不便于處理,控制環(huán)偏磨嚴(yán)重時影響機組的安全穩(wěn)定運行,不容忽視。彭水電站2號機組經(jīng)過此次處理和改進(jìn)后,經(jīng)過了高溫大負(fù)荷考驗,沒有再出現(xiàn)控制環(huán)偏磨現(xiàn)象,實踐證明,此次的處理方法和改進(jìn)措施是有效的。

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