田灣河梯級水電站噴針反饋裝置安裝工序及工藝探討

鮮于坤

摘 要：田灣河梯級水電站6臺機組系高水頭沖擊式水輪發電機組，每臺機組采用六噴六折沖擊式調速器，單機容量120 MW，是目前國內裝機容量最大的沖擊式水輪發電機組。調速器系統的噴針、折向器部分采用的是奧地利VA TECH HYDRO公司的進口設備。

關鍵詞：調速器；噴針；反饋裝置；定滑輪

中圖分類號：TV734.4 文獻標識碼：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.084

調速器系統通過噴針反饋信號調整機組開、停機，機組運行過程中的負荷，以實現對其的自動控制。尤其在頻繁的負荷調整過程中，考驗了噴針反饋鏈條的可靠性。在田灣河梯級水電站6臺機組投產發電至2010-12-18這段時間內，已有6臺/次噴針的反饋鏈條在導向輪處發生了斷裂。當鏈條斷裂后，該組噴針、折向器將無法正常工作，必須退出運行，但是，這樣勢必會影響機組的正常運行，甚至導致設備停機。

1 噴針反饋裝置工作原理

當開機或機組增加負荷時，上位機向調速器系統發出“開噴針”指令，比例伺服閥動作，壓力油通向噴針開啟腔，噴針活塞向開啟方向移動。此時，噴針反饋裝置的彈簧開始收縮，反饋鏈條在彈簧力的作用下向彈簧收縮方向移動，同時，反饋鏈條帶動位移傳感器將噴針實時開度信號反饋給上位機。當關機或機組減少負荷時，上位機向調速器系統發出“關噴針”指令，比例伺服閥動作，壓力油通向噴針關閉腔，噴針活塞向關閉腔移動。這時，反饋鏈條在活塞帶動下向彈簧拉伸方向移動，彈簧在鏈條的帶動下被拉伸，同時，反饋鏈條帶動位移傳感器將噴針實時開度信號反饋給調速器系統。彈簧自由狀態下的長度為500 mm，當噴針處于全開狀態時，彈簧被拉伸75 mm，噴針活塞最大行程為255 mm，如圖1所示。

2 反饋鏈條斷裂原因分析

開噴針時，導向輪在反饋鏈條的作用下順時針轉動；關噴針時，導向輪在反饋鏈條的作用下逆時針轉動。當6臺/次噴針反饋鏈條發生斷裂時，經過檢查發現，鏈條斷裂點均處于與導

向輪接觸的地方，從斷裂點向2個方向延伸，在255 mm長度范圍內，有不同程度的磨損，而且導向輪圓周方向內外邊緣均有磨損，如圖2所示。由此可見，反饋鏈條與導向輪相互磨損是導致鏈條斷裂的直接原因。

當反饋鏈條在導向輪輪槽內移動時，導向輪隨之作相應的轉動，鏈條與導向輪之間的磨損量是很小的。只有反饋鏈條處在輪槽邊緣上移動，或者從導向輪右側脫落到導向輪支撐桿上滑動，甚至從導向輪左側脫落到噴針本體上滑動，才會導致鏈條發生嚴重的磨損，最終斷裂，如圖2所示。導向輪支撐桿直徑Φ=30 mm，導向輪輪槽直徑Φ=57 mm。當反饋鏈條脫落到導向輪邊緣時，噴針開度在原來的基礎上將會發生1%左右的變化；當反饋鏈條從導向輪右側脫落到導向輪支撐桿上時，鏈條在彈簧的作用下有ΔL=21.2 mm的位移變化，此時，噴針開度將有5%～10%的明顯變化。當反饋鏈條從導向輪左側脫落時，噴針開度顯示變化會更大。

圖2 反饋鏈條斷裂原因示意圖

3 反饋裝置的安裝和彈簧調整

綜上所述，反饋鏈條在導向輪輪槽內平穩運行是保證鏈條不發生嚴重磨損而斷裂的必要條件。這就要求安裝人員在安裝噴針反饋裝置的過程中，要嚴格按照安裝工序和安裝工藝進行。

安裝定滑輪支撐桿和定滑輪1，將鏈條1從定滑輪1穿過，安裝護板，如圖2所示，護板的作用是在連接定滑輪2和鏈條1時，鏈條1在噴針本體內的部分不從定滑輪1輪槽內脫落。鏈條1從定滑輪1輪槽內脫落，說明護板強度不夠。為此，將原護板厚度從2 mm增加至3 mm，并對護板作卷邊處理，卷邊高度為10 mm，以確保護板有足夠的強度將鏈條控制在定滑輪輪槽內。將鏈條1從噴針本體鏈條孔穿出，并將鏈條1拉直固定在鏈條孔出口處。在固定鏈條時，要保證鏈條1在定滑輪1輪槽內，并且處于張緊的狀態，使鏈條垂直部分與水平部分始終處在同一鉛垂面內，不發生扭曲，以免產生附加彎矩，降低鏈條承載力。此時，在鏈條1末端一側鏈板上做上記號（做記號的目的是：鏈條1在護管內和噴針本體內的部分無法觀測到其形態，在連結鏈條1和定滑輪2時，保證鏈條1的方向不發生變化，以免其發生扭曲現象）。

如圖1所示，連接彈簧和鏈條2，連接鏈條2和定滑輪3，并用固定銷釘將鏈條2固定在定滑輪3上。連接彈簧和鏈條2前，檢查彈簧是否完好無損，應無銹蝕，無塑性變形。

回裝噴針，將鏈條1從鏈條護管中穿出并拉直，并在噴針本體上裝上鏈條護管，檢查鏈條護管與水平面是否垂直。在此過程中，要保證鏈條1在同一鉛垂面內不發生扭曲。

在安裝反饋裝置鏈條盒時，將鏈條護管與鏈條盒連結。鏈條1在不發生扭曲且被拉直的情況下從鏈條盒穿出，固定鏈條1的末端，防止其發生扭曲和折回的情況。待噴針油管路恢復后，將鏈條1末端解開（動作噴針前，將鏈條1末端解開，防止噴針動作時鏈條被固定，而被損壞），并保持鏈條1不被扭曲，并且被拉直，動作噴針并使噴針處于全開的狀態（當噴針全開時，鏈條1從護管伸出量最大，便于連接鏈條1和定滑輪2）。將鏈條1末端取掉一部分（將鏈條1末端多余的量取下，其量直接關系著固定銷釘的位置。鑒于此，可在連接鏈條1和定滑輪2前，比較鏈條長度和銷釘的固定位置），取之前把末端的記號重新做到取之后鏈條1的末端相應一側的鏈板上，將鏈條1與定滑輪2連接，并用固定銷釘將鏈條1固定在定滑輪2上。

將定滑輪2與輪軸連結，把軸裝進鏈條盒，在此過程中，要保證軸不發生轉動。檢查定滑輪2上的固定銷釘位置，如圖1所示。下側銷釘（未標注）為定滑輪2上的銷釘位置，上側銷釘（已標注）為定滑輪3上的銷釘位置。此時，噴針處于全開狀態，定滑輪2上的固定銷釘不能與鏈條1垂直部分接觸，定滑輪3上的固定銷釘不能越過鏈條2進入定滑輪3的切點；相反，當噴針處于全關狀態時，定滑輪3上的固定銷釘不能與鏈條2水平部分接觸，定滑輪2上的固定銷釘不能越過鏈條1進入定滑輪2的切點。這樣做的目的是延長鏈條的使用壽命，否則，需要通過調整鏈條1的長度來調整固定銷釘的位置。

在安裝鏈條盒端蓋時，要保證輪軸不發生轉動。將鏈條2繞過定滑輪4，將連接好的定滑輪3裝在軸上，并安裝凸輪（凸輪作用是當噴針全關時，向調速器系統發出開關信號，在機組運行過程中，只有噴針全關時才能動作折向器）。

在噴針全關的狀態下，連接鏈條與位移開關。至此，反饋裝置的安裝工作告一段落。

當反饋裝置的安裝工作完畢后，調整彈簧長度，以保證噴針在任何開度的情況下，彈簧都能將鏈條張緊。彈簧處于自由狀態時，其原有長度L0=500 mm；當噴針處于全開狀態時，彈簧拉伸量ΔL=75 mm；當噴針處于全關狀態時（噴針頭與噴針口環間隙δ<0.02 mm可測），彈簧長度L= L0 +ΔL+255=830 mm。如果L<830 mm，則說明噴針全開不到位，此時，可通過調整位移傳感器來調整噴針到全開位置。將位移傳感器滑塊向噴針關閉方向移動，同時，將上位機噴針開度給定值設成100%保持不變，則噴針向開啟方向移動，直至移動位移傳感器滑塊時，噴針實際開度保持不變。這說明，噴針已經達到了100%的開度。在全開狀態下，調整鏈條長度，彈簧拉伸量ΔL=75mm，則L=830 mm。再全關噴針，檢查L是否為830 mm，如果不是，則用相同的方法調整，直至L=830 mm為止。

4 結束語

在安裝噴針反饋裝置的過程中，尤其要注意鏈條護管和噴針本體內的鏈條不能發生扭曲、折回的現象，這是保證反饋裝置安裝成敗的先決條件。在2010-12-18之前6臺/次噴針反饋鏈條斷裂故障的處理過程中，噴針反饋裝置嚴格按照安裝工序和安裝工藝進行。2010-12-18至今，田灣河梯級水電站6臺機組，36臺噴針未發生反饋鏈條斷裂故障。

〔編輯：白潔〕