水輪機接力器壓緊行程調整工藝改進

張傳山，劉元嬌

（天津阿爾斯通水電設備有限公司，天津 300400）

0 前言

水輪機接力器是控制導葉開關和導葉開度的直接驅動機械。導葉全關時，由于導葉兩側存在壓差，會使導葉產生一定機械變形從而兩導葉立面之間出現間隙，漏水量會加大。為控制機組停機時導葉處漏水量，需在導葉全關閉后，施加一個力矩使兩兩導葉之間壓緊，此力矩就是用來抵消致使導葉產生機械變形的水力矩。導葉立面間隙小了，漏水量自然就小了。

水輪機接力器的壓緊行程就是為了產生此力矩來壓緊導葉。最常見的情況是每個機組有左右兩個對稱分布的接力器，同時控制導水機構的控制環來控制導葉的開關。接力器壓緊行程的調整非常重要，最成功的調整結果就是，導葉壓緊后兩個接力器活塞同時貼緊缸蓋，同步且受力一樣。下面以三峽地下電站ALSTOM機組接力器調整為例，解析接力器壓緊行程的調整過程。

1 接力器操作導葉的工作過程簡述

當調速器接到開/停機指令后，調速系統將會給接力器的開啟/關閉腔通入壓力油，使接力器活塞向開啟/關閉方向移動，活寒桿與控制環用大連板連接，推動控制環向開啟/關閉方向旋轉。控制環下環24個小耳朵分別與導葉摩擦環通過連接板和銷子連接，摩擦環與導葉臂之間有剪斷銷或拉斷銷連接，導葉臂與導葉軸用騎縫銷連為一體。控制環的旋轉帶動摩擦環/導葉臂/導葉轉動，從而控制導葉的開關。

2 ALSTOM機組接力器結構簡述

ALSTOM 機組接力器的布置是從上游側(+Y)看，左右兩個接力器對稱布置。操作控制環時，一個承受拉力，一個承受推力。右側接力器設有液壓鎖定，鎖導葉全關；左側接力器設有手動鎖定，鎖導葉全開狀態。

三峽ALSTOM水輪機接力器設計有兩個調整墊片。基礎板與接力器后缸之間有一個調整墊（墊片1），接力器安裝過程中用于調整接力器的水平與垂直位置的。接力器活塞桿與十字銷連接處還有一個調整墊片（墊片2），是用于調整接力器的壓緊行程的。

接力器安裝時，要靠墊片1來調整接力器的位置。墊片1留有加工余量，一是為了現場調整接力器的水平和垂直的，另外就是補償接力器基礎板到控制環大耳朵之間的距離誤差的。

圖 1

圖 2

3 接力器的壓緊行程調整

接力器位置調整好后，按測量數據加工墊片1。當墊片1加工完，接力器已安裝完畢，十字銷（叉頭）與活塞桿已預緊，油壓系統已調整待用時，就可以進行接力器壓緊行程調整了。

3.1 接力器壓緊行程的調整工藝

接力器壓緊行程的調整最終是為了確定調整墊片的厚度，調整墊片最終的厚度與設計的理論厚度的差值就包含了壓緊行程量。在接力器的設計中，左右兩接力器的調整墊片的理論厚度值是一樣的，并不包含壓緊行程值。現場調整時就要準備兩個臨時墊片，一個墊片（厚度A）比理論值薄10～20mm，另一個（厚度B）則比理論值厚10～20mm。臨時墊片加工好后，要用千分尺準確測出兩臨時墊片的厚度，并記錄測量值A和B。

將加工好的臨時墊片裝到接力器上，導葉全關時，活塞桿往回縮的接力器（右接力器）裝上薄的臨時墊片，活塞桿往外伸的接力器（左接力器）裝上厚的臨時墊片。預緊十字銷與活塞桿，此時接力器與控制環未連接。用壓力油將接力器活塞推到與接力器缸蓋接觸，左接力器活塞與后缸蓋接觸，右接力器與前缸蓋接觸。用內徑千分尺測缸蓋與十字銷的距離X，Y。

圖 3

記錄下X，Y值。對于調整墊片裝在其他位置的接力器，如有的接力器只有與接力器基礎間的調整墊片，不論墊片裝在接力器任何位置，測量的X，Y值應包含調整墊片厚度。

將接力器與控制環用大連接板連上，控制油系統已調試好待用。準備兩塊百分表，分別裝在兩接力器的活塞桿上，測量壓緊行程調整過程中的活塞桿的位移。

接力器壓緊行程調整所用油壓應計算而得。在此油壓下，從接力器傳到導葉的力矩應能抵消部分水力矩，以免導葉全關時在水力矩的作用下產生變形，兩導葉搭接面處形成間隙。另外此油壓也不能使剪斷銷或拉斷銷產生疲勞損壞。三峽地下電站ALSTOM機組的導葉壓緊油壓為28Bar。

3.2 接力器壓緊行程調整步驟

（1）接力器活塞桿上架百分表，指針接觸活塞缸蓋，通入5Bar的壓力油，將導葉推至全關位置，百分表不再走動，撤除油壓，將百分表歸零，此為起始位置。

（2）再通入5Bar的壓力油，觀察百分表不再走動為止，記錄此時百分表的讀數a1。

（3）再將百分表歸零，將油壓加到10Bar，觀察百分表不再走動為止，記錄此時百分表的讀數a2。

（4）重復步驟（3）給接力器每步按5Bar逐漸加壓并讀數，直到油壓升到導葉壓緊油壓為止，記錄百分表的數值an。此時保持接力器內油壓，用千分尺測量接力器十字銷與活塞缸蓋間的距離X1，Y1，并記錄此數值。

圖 4

（5）從第（2）步開始，百分表讀數的累加即是壓緊行程值a(a=a1+a2+……+an)。根據油壓與百分表讀數，可繪出壓緊行程曲線。三峽地下電站ALSTOM機組接力器的數據見表1。

表 1

最后計算調整墊片的厚度。右接力器調整墊片厚度C1=A+J=A+(X-X1)，左接力器調整墊片厚度為C2=B-K=B- (Y-Y1)。

按C1，C2值加工墊片，加工完后，用千分尺準確測出墊片的真實厚度(可能有加工誤差)并記錄下來。裝上加工好的墊片，預緊螺栓，準備下一步的復核。

4 復核接力器的壓緊行程

為了確保導葉全關并壓緊后，兩接力器的活塞能同時緊貼接力器缸蓋，達到同步。需要對墊片厚度及壓緊行程進行復核。復核的過程如下：（1）接力器活塞桿上架百分表，通油壓(25Bar)且小于壓緊油壓，活塞桿不再走動為止，百分表歸零。復核過程不需從零油壓開始核，因為此過程主要是用于核實兩接力器是否同步；所以只要看后面一部分升壓過程中，兩接力器的位移是否很接近。跟前面調整壓緊行程的步驟一樣，每步按1Bar往上逐漸加壓。（2）不撤油壓，將油壓加至26Bar，直到接力器活塞桿不動，記錄此時百分表的讀數；（3）油壓加至27Bar，觀察接力器活塞桿不再走動，記錄此時百分表的讀數；（4）油壓加至28Bar，觀察接力器活塞桿不再走動，記錄此時百分表的讀數；（5）油壓加至29Bar，觀察接力器活塞桿不再走動，記錄此時百分表的讀數。對比倆接力器活塞桿的位移是否接近，并且在達到壓緊油壓后其位移接近于零。第一次復核結果有可能是兩個接力器并未在達到壓緊油壓后同步，可能一個接力器已經不動而另一個接力器還有較大移動。即倆接力器活塞沒有同時貼緊接力器缸蓋。以下是三峽地下電站ALSTOM機組接力器復核的數據如圖5所示。

圖5 首次調整后，左右岸接力器同步情況

從圖5數據看出，左右兩接力器在導葉壓緊過程中并不同步，需要再次調整墊片的厚度并重新復核。可見右接力器墊片的厚度需要加厚，因在大于28Bar油壓下活塞桿還在移動。需要加厚的厚度應為C=0.25+0.22+0.14=0.61。而左接力器墊片也需要加厚，因為在25Bar油壓下活塞就已貼上缸蓋，升到26Bar后只有微動。在調整壓緊行程過程中，油壓從25Bar升至28Bar后活塞可以移動1.16，加上復核時26Bar油壓下移動了0.05，所以其需要加厚的厚度為d=1.16+0.05=1.21。

最終再次加工后的墊片實測值是右接力器12.85mm，左接力器42.78mm。再次按上面的復核步驟進行復核，得到的數據如圖6所示。

從圖6數據看出，兩接力器接力器的位移基本一致，在到達29Bar油壓后，兩活塞均已不動，同時貼緊接力器缸蓋，達到很好的同步。

圖6 進一步調整后，左右岸接力器同步情況

5 結束語

接力器壓緊行程的調整過程是一項比較復雜繁瑣的過程，調整結果的好壞影響導葉的漏水量和接力器的運行穩定性。調整好了，導葉全關后，接力器最終能達到同步，兩接力器活塞桿受力相同，增強了接力器運行穩定性。通過對三峽地下電站ALSTOM機組的接力器壓緊行程調整過程的總結與描述，給其他機組同類型接力器壓緊行程調整過程很好的借鑒與經驗。