李紅軍

（寶珠寺水力發(fā)電廠，四川 廣元 628003）

1 概況

紫蘭壩電站位于四川省廣元市境內(nèi)，是嘉陵江支流—白龍江干流梯級開發(fā)流域中的最后一級。電站采用燈泡貫流式機組，總裝機容量102 MW（3×34 MW），年平均發(fā)電量約4.4億kW·h。電站水輪機型號為GZ(836)-WP-535，由東方電機股份有限公司生產(chǎn)提供，機組額定轉(zhuǎn)速136.4 r/min，額定水頭15.4 m。機組控制環(huán)為分半結(jié)構(gòu)，總重量約11 t，主要是傳遞接力器力矩給導(dǎo)葉，控制導(dǎo)葉開關(guān)。導(dǎo)水機構(gòu)由導(dǎo)葉內(nèi)外配水環(huán)、導(dǎo)葉、連桿機構(gòu)、控制環(huán)、重錘和左右對稱接力器等部件組成，導(dǎo)葉和拐臂是通過脹套連接，采用固定連桿和彈簧式連桿交替的結(jié)構(gòu)（見圖1所示）。控制環(huán)直接放在導(dǎo)葉外配水環(huán)上，通過限位塊固定，控制環(huán)內(nèi)側(cè)有弧形抗磨板,起徑向支撐、抗磨損的作用；軸向上、下游限位塊側(cè)面裝有平面抗磨板,起軸向支撐定位、抗磨損作用。

圖1 控制環(huán)

2 現(xiàn)象分析

紫蘭壩電站3 F機組停機后出現(xiàn)蠕動現(xiàn)象，機組蠕動會嚴重損害機組導(dǎo)軸承及推力軸承，長時間蠕動會導(dǎo)致機組燒瓦，嚴重影響機組安全穩(wěn)定運行。檢修人員對機組檢查時發(fā)現(xiàn)控制環(huán)下部有抗磨板磨損銅粉，進一步檢查發(fā)現(xiàn)控制環(huán)抗磨板存在嚴重磨損，測量控制環(huán)和導(dǎo)葉外配水環(huán)之間間隙大于設(shè)計圖紙要求。

紫蘭壩電站3 F機組檢修期間發(fā)現(xiàn)：①檢查機組導(dǎo)葉間隙在規(guī)程范圍內(nèi)，但部分導(dǎo)葉存在上下不均的情況，說明導(dǎo)葉存在一定的扭力壓迫；②測量控制環(huán)和導(dǎo)葉外配水環(huán)之間間隙明顯大于設(shè)計圖紙要求；③拆卸3 F機組控制環(huán)后進一步檢查發(fā)現(xiàn)控制環(huán)、抗磨板以及導(dǎo)葉外配水環(huán)圓周面磨損情況嚴重,上部控制環(huán)抗磨板磨損嚴重，但還未磨損至限位塊本體；下部控制環(huán)不僅抗磨板磨損掉，限位塊本體均磨損超過3 mm（見圖2所示）。

3 原因分析

圖2 抗磨板

（1）對導(dǎo)水機構(gòu)進行力矩分析得知控制環(huán)在控制導(dǎo)葉動作過程受到多個力矩作用，左右接力器形成一對平衡力矩，關(guān)閉側(cè)的重錘或接力器與控制環(huán)安裝存在不同心，可能破壞接力器平衡力矩，導(dǎo)致控制環(huán)動作時與導(dǎo)葉外配水環(huán)接觸面間隙異常；另外控制環(huán)本體重量本身較大，其全部11 t重量壓在導(dǎo)葉外配水環(huán)上，破壞平衡力矩，使上部抗磨板受力大，摩擦力的增加導(dǎo)致上部抗磨板磨損嚴重；同時控制環(huán)與導(dǎo)葉外配水環(huán)間隙不均使得控制環(huán)轉(zhuǎn)動中心與機組中心出現(xiàn)較大偏差，導(dǎo)致控制環(huán)嚴重受力不均勻，進一步加速了徑向抗磨板的磨損，同時還會造成套筒軸套產(chǎn)生單面受力的效果，導(dǎo)葉的軸向水推力經(jīng)拐臂、連桿傳遞給控制環(huán)一個斜拉力,在導(dǎo)葉外配水環(huán)運行過程中形成反推力和摩擦力,多個力屬異面匯交力矩,故合力大小方向總隨負荷調(diào)節(jié)的不斷變化而發(fā)生變化。因控制環(huán)本身受力變化較大的原因,對抗磨板的材質(zhì)要求比較高,同時要求抗磨板本體是具有一定潤滑性能的合金材質(zhì)，但現(xiàn)場檢查抗磨板發(fā)現(xiàn)其潤滑性能確實無法滿足機組運行的實際需求。

（2）抗磨板設(shè)計厚度較薄,無法滿足現(xiàn)場運行要求，導(dǎo)水機構(gòu)由固定連桿和彈簧連桿相間連接，而彈簧連桿容易使控制環(huán)在運行過程中產(chǎn)生扭矩,抗磨板設(shè)計厚度僅為3 mm，設(shè)計厚度明顯偏薄，在摩擦力較大或控制環(huán)受力不均勻情況下較容易被磨損掉，不能滿足現(xiàn)場安全穩(wěn)定運行要求。

（3）抗磨板材料本身的機械性能不夠。機組應(yīng)采用具有自潤滑功能的抗磨板，抗磨板雖然為自潤滑材料,但潤滑性能不良，效果不佳，運行中沒有考慮外加潤滑油,在實際運行中,可能出現(xiàn)硬摩擦現(xiàn)象，摩擦面硬摩擦現(xiàn)象加速抗磨板的磨損現(xiàn)象。

（4） 因上部軸向抗磨板均出現(xiàn)嚴重磨損，控制環(huán)與抗磨板局部本身間隙超過0.1 mm，貫流式電站水頭變化較大，運行過程的水力不平衡，造成控制環(huán)振動增大，同時控制環(huán)轉(zhuǎn)動中心與機組中心本身就存在較大偏差，兩種因數(shù)疊加嚴重影響機組的運行狀態(tài)；同時導(dǎo)葉進水量不平衡導(dǎo)致機組水力不平衡，控制環(huán)受力不均，也造成機組振動增加，套筒軸套單邊受力，可能導(dǎo)致套筒漏水量增加，控制環(huán)各部件磨損也隨之增加。

（5）接力器垂直度不一致，經(jīng)過測量兩個接力器垂直度相差達0.2 mm/m,在控制環(huán)轉(zhuǎn)動中心與機組中心不一致情況下，控制環(huán)與抗磨板局部間隙大于0.1 mm，同時接力器球軸承出現(xiàn)卡死現(xiàn)象，使軸向摩擦局部受力大，控制環(huán)抗磨板出現(xiàn)硬摩擦，加劇抗磨板的磨損。

4 問題處理

結(jié)合原因分析,根據(jù)現(xiàn)場實際情況,主要采取了以下措施：

（1） 控制環(huán)在原來的基礎(chǔ)上增加14對徑向限位塊,均勻布置在控制環(huán)上，增大控制環(huán)徑向受力面積,減小對導(dǎo)葉軸套、控制環(huán)抗磨板磨損。同時所有徑向和軸向抗磨板進行更換,調(diào)整控制環(huán)中心，保證控制環(huán)轉(zhuǎn)動中心與機組中心達到一致，減小控制環(huán)運轉(zhuǎn)的阻力，對新抗磨板螺孔逐一沖出與限位塊螺栓孔對應(yīng)貼合的凹槽，用銅螺絲將抗磨板把合在限位塊上。并在兩端焊接兩個限位塊，保證限位塊不得高于抗磨墊。檢查新抗磨板無刮傷（擦劃）和焊渣燒燙坑，磨板緊固、無脫落?；匮b已檢修好的限位塊，按設(shè)計要求調(diào)整復(fù)測限位塊之間的間隙均為64.13~64.27 mm，保證各抗磨板受力均勻。

（2）針對接力器腔可能存在串油現(xiàn)象，更換接力器更換活塞環(huán)及各部密封件，保證接力器運行可靠性。按照安裝說明書要求，在接力器開啟與關(guān)閉腔分別做8.8 MPa耐壓試驗，保壓30 min，檢查接力器缸蓋與活塞端蓋處應(yīng)無滲漏現(xiàn)象，無機械變形；檢查接力器外觀無異常，動作靈活、到位，檢查各管路及閥門無滲漏現(xiàn)象。

（3）接力器壓緊行程調(diào)整，減少機組停機時漏水量。測量原接力器壓緊行程測量為左0.75 mm,右1.25 mm,壓緊行程不滿足設(shè)計要求。在未連重錘的情況下將導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整合格后，將左右接力器與控制環(huán)進行連接。連接前通過調(diào)整接力器叉頭螺栓至合適長度，使得連接后不帶重錘測量左接力器活塞處于缸頂位置，右接力器活塞處于缸底位置。接力器與控制環(huán)連接完畢后，將重錘與控制環(huán)連接，通過旋轉(zhuǎn)接力器叉頭螺紋，調(diào)整接力器伸出長度。將右接力器活塞缸向上提10 mm，將左接力器向下放10 mm，調(diào)整完畢后將接力器螺帽鎖緊。重新調(diào)整接力器壓緊行程后測量：不帶重錘測量左接力器9.5 mm,右接力器10.3 mm，符合安裝說明書接力器壓緊行程7~11 mm要求。

（4）對控制環(huán)球軸承和拐臂球軸承進行檢修處理，及時更換磨損嚴重或不靈活球軸承，保證球軸承轉(zhuǎn)動靈活，提高控制環(huán)對導(dǎo)葉有效控制，降低套筒軸套磨損，更換因套筒軸套磨損而出現(xiàn)漏水軸套，減少套筒軸套單邊受力現(xiàn)象。

（5）對接力器球軸承進行檢查更換，保證即使兩個接力器垂直度不一致情況下，也能保證控制環(huán)抗磨板不與導(dǎo)水機構(gòu)出現(xiàn)硬摩擦。

5 結(jié)語

紫蘭壩3 F機組檢修后效果良好，通過對紫蘭壩電站3 F機組控制環(huán)抗磨板磨損及接力器密封、壓緊行程等部件處理,解決了機組蠕動、控制環(huán)抗磨板磨損問題，達到預(yù)期效果，對處理同類型機組蠕動、控制環(huán)抗磨板磨損具有一定借鑒意義。