沙灣水電站水輪機導葉接力器拉缸故障處理

劉宏， 劉高

（四川圣達水電開發有限公司，四川樂山614900）

1 引 言

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區葫蘆鎮河段，為大渡河干流下游河段梯級開發的第一級水電站，上游梯級為已建的銅街子水電站，下游梯級為在建的安谷水電站。電站安裝4 臺單機容量120MW 的軸流轉槳式水輪發電機組，裝機總容量480MW，多年平均年發電量24.07億kW·h。水輪機型號ZZD345E-LH-850，導葉接力器共2 個，直徑φ650mm，行程1315mm，為直缸搖擺式，額定操作油壓為4.0MPa，布置在機坑內壁。為減小導葉空載開度以下的關閉速度，接力器設置可調整的關閉緩沖裝置，防止產生直接水錘。關閉緩沖裝置不限制接力器在空載至滿載之間的開啟速度。

2 故障發生過程和現象

2010 年08 月25 日，沙灣水電站運行人員發現1 號機組運行過程中調速器油壓裝置油泵啟動間隔時間減小，油溫明顯升高，機組停機狀態，事故配壓閥異常振動和異響。采用紅外線測溫儀檢查兩個導葉接力器缸壁活塞位置周向的溫度，兩個接力器所測部位溫度不一致，且溫度差在3℃～5℃，其中一個接力器周向檢測溫度也不一致。將事故配壓閥投入振動后異響消除，油泵啟動頻繁未消除，在回油箱內檢查回油管持續有大量的回油。

3 故障原因分析

通過檢查，分析導葉接力器存在竄油現象，2 個導葉接力器中，溫度高的導葉接力器為竄油接力器，周向溫度高的部位為竄油點。竄油主要為導葉接力器活塞密封損毀和缸體拉傷引起。

3.1 設計原因分析

沙灣水電站水輪機導葉接力器屬整體搖擺式接力器，總重6170kg，前后支點距離為4149mm，接力器行程1315mm。由于重量大，行程長，前后支點距離大，而且活塞與接力器缸的間隙較大（約1mm），導致整個接力器呈彎曲形，活塞上的密封材料是聚四氟乙烯和聚氨酯，不能將活塞支撐住，活塞與接力器缸必然會接觸，兩者材料均為20SiMn，性能相同，在摩擦過程中必然將缸拉壞。導葉接力器裝配圖見圖1。

3.2 安裝原因分析

進行導葉接力器水平度檢查，導葉接力器水平儀測量位置圖見圖2。

圖1 導葉接力器裝配圖

圖2 導葉接力器水平儀測量位置圖

右接力器水平度（缸套處測得）：全關A=0.35mm/m，中間位置A=0.40mm/m，全開位置A=0.43mm/m。

右接力器水平度（活塞桿處測得）：全關B=0.50mm/m，中間位置B=0.57mm/m，全開位置B=0.60mm/m。

水平度均超過規范要求的0.10mm/m。

以上原因均可能造成接力器拉缸，但接力器活塞與缸體材質相同是造成接力器拉缸的重要原因。

4 處理及改造過程

4.1 處理及改造方案

將拉缸接力器返廠修復，更換新的接力器缸體。改造接力器活塞：將活塞外圓前后兩段車小，增加耐磨材料（鑲焊銅合金材料），由于活塞與接力器缸的接觸，摩擦是不可避免的，在活塞上增加與鋼材料性能不同的耐磨材料能有效地避免拉缸。接力器活塞軸、前后缸蓋繼續使用，由于后缸蓋與基礎支座連接在一起，分解拆除、安裝受吊裝條件所限，難度大，工作量大，后缸蓋不返廠，廠內加工工裝代替進行打壓試驗。將調速系統相關的油管分解、清掃，更換新的透平油，油壓裝置回油箱清掃，重新調整接力器的水平。

4.2 處理及改造工序

（1）處理準備：材料、工器具、人員準備；（2）檢修作業指導書準備；（3）辦理工作票；（4）做安全措施；（5）用測桿測量耳柄銷孔內邊至活塞桿的距離并記錄數據；（6）拔出活塞桿耳柄與控制環連接的定位銷，用調速器手動開啟導葉，使控制環與接力器分離；（7）油壓系統和接力器排油；（8）用手拉葫蘆吊住接力器缸體上的吊耳柄，用專用扳手拆除接力器后缸蓋連接螺栓，使接力器與接力器基礎分離；（9）將接力器從水機室運到安裝間：由于接力器的體積大，重量重，避免擴大檢修范圍，不可能利用廠房橋式起重機從機坑吊出；采取土辦法吊裝、倒運方式：在水機室內的環形吊裝軌道上沿接力器倒運途徑用10t 手拉葫蘆布置吊點，在水機室門口夾層樓板上鉆孔布置吊點，將接力器整體倒運到水機室門口后，再將接力器吊裝到支架上，支架下面墊滾杠，用手拉葫蘆牽引的方式將接力器倒運到水輪機層吊物孔處，再用廠房橋式起重機吊到安裝間裝車返廠；（10）接力器返廠修復；（11）接力器返廠修復同時將油壓系統的管道進行清掃；（12）將修復好的接力器用同樣方法從安裝間倒運到水機室；（13）安裝接力器及壓力試驗；（14）接力器水平調整；（15）與控制環相連，調整接力器活塞桿長度；（16）系統充油，接力器壓緊行程復查、調整；（17）現場清理，辦理工作結束，恢復安全措施。

4.3 處理及改造中的注意事項

（1）起重運輸。由于采用“土辦法”人工倒運方式，存在較大安全風險，現場作業時所用的起重工具使用前進行檢查，使用過程中要求有經驗的起重作業人員進行布置吊點、指揮、監護。

（2）修復的接力器在廠內進行壓力試驗檢查前缸蓋和活塞密封，現場安裝后再進行壓力試驗，檢查活塞和后缸蓋的密封。

（3）回裝后檢查耳柄銷孔內邊至活塞桿的距離應與拆卸前的數據一致，以免影響接力器的行程。

（4）務必復查和調整接力器壓緊行程。

（5）應清掃干凈接力器拉缸后系統相關的管道和附件設備。

4.4 處理及改造后的效果

沙灣水電站1 號水輪機導葉接力器拉缸處理及改造后，未再發生竄油現象，導葉接力器運行穩定。

5 結 語

在電站日常運行過程中，可通過測量接力器缸體溫度的變化情況、油泵啟停情況和停機態時投入事故配壓閥觀測是否持續回游等方式判斷接力器是否拉缸。出現拉缸后，可參照以上處理方式進行處理。存在接力器活塞和缸體材質一致的電站建議參照改造，新建電站在設備訂貨時建議將接力器活塞和缸體采用不同的材質，避免類似問題的發生。

［1］ 四川大渡河沙灣水電站可行性研究報告［R］.四川省水利水電設計勘測院，2004.

［2］ 湯正義.水輪機調速器機械檢修［M］.北京：中國電力出版社，2003.

［3］ 李國曉.水輪機調速器運行與維護［M］.北京：中國水利水電出版社，1998.

（編輯 啟 迪）