尼爾基發電廠上操作油管改造及應用

李宏偉，解文舉，王　偉（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

尼爾基發電廠上操作油管改造及應用

李宏偉，解文舉，王偉
（嫩江尼爾基水利水電有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

摘要：在尼爾基發電廠3號機組大修盤車過程中，上操作油管出現一些問題，通過分析問題原因，對上操作油管進行了改造并取得成功應用，希望此次改造的經驗可供其他軸流轉槳式水電站參考。

關鍵詞：軸流轉槳式水輪機；上操作油管；技術改造；成功應用

0　概述

尼爾基發電廠4臺水輪機組型式為軸流轉槳式（ZZA833-LH-640），機組含有槳葉液壓操作系統，可以實現與導葉協聯，使軸流轉槳式水輪機的高效工作區寬廣，水能利用率更高，可以工作在水頭變化較大的范圍內。上操作油管是槳葉液壓操作系統的至關重要部件，所以它的運行狀態直接決定機組的運行狀態。

尼爾基發電廠操作油管和浮動瓦由于長時間運行及磨損出現間隙過大現象，導致槳葉調速系統頻繁抽動，導致壓力油泵頻繁啟動，液壓系統機械部件及密封磨損加重，直接影響機組的運行可靠性、穩定性，所以操作油管是尼爾基發電廠機組大修重點項目之一。操作油管主要分成3部分：上操作油管、中操作油管、下操作油管；上操作油管和三塊浮動瓦形成兩個油腔，組成槳葉受油器，起到分配油路作用，如圖1。內操作油管單件圖如圖2，外油管單件圖如圖3。

圖1操作油管示意圖

圖2內操作油管單件圖

圖3外油管單件圖

槳葉動作需要通過液壓操作機構實現，所以上操作油管是調速系統的至關重要部件，對它的運行狀態和質量標準要求嚴格。同時大修回裝期間要對其進行盤車，要求其擺度值滿足相應的技術規程要求。

1　問題發現

在3號機組大修回裝時期，上操作油管從哈爾濱電機廠加工完成驗收合格后運回安裝現場，由于法蘭面連接螺栓的存在，以及兩個法蘭面之間含有密封圈和密封槽，導致無法直接回裝，必須將內、外操作油管分解，去除螺栓并進行清掃后再進行組裝，再將上操作油管回裝。回裝后要進行機械盤車，在盤車過程中發現當內操作油管的凈擺度滿足要求時，外油管的8個盤車點中總會有一個點始終超標，凈擺度＞0.15mm；在上、中操作油管法蘭連接處加銅墊調整后，外操作油管的所有凈擺度滿足≤0.15mm時，內操作油管的8個點中也始終有一點凈擺度值超標，凈擺度＞0.15mm。如此反復進行了10d的盤車試驗，但是盤車結果始終不能滿足要求。

2　原因分析

2.1內外操作油管垂直度超差

在整體加工前內操作油管、外操作油管的法蘭結合面存在間隙，這可能是整體加工前螺栓連接力不均所造成，或可能是連接面存在高點等一系列原因所造成，在上操作油管分解、檢查清掃、回裝后間隙可能發生變化甚至消失，這致使操作油管垂直度超差，使內操作油管、外操作油管的同軸度改變，發生相對傾斜，如圖4為存在間隙，間隙消失后為圖5。

圖4

圖5

實際情況為AB為上操作油管、外油管的軸線，ce外油管法蘭面，de是上操作油管法蘭面，此時連接的法蘭面邊緣存在間隙δ，相對徑向位置不存在間隙的邊緣成為支點，當法蘭結合面有間隙的邊緣進行連接并打緊時候，此時AB傾斜成AD并成為內操作油管實際軸線，ce和de兩個法蘭面重合，此時兩個法蘭面平行，由三角形相似原理得：由于角度a數值很小，所以：

L：法蘭面直徑；H：上操作油管百分表1高度；δ：法蘭面間隙。我廠盤車過程中一般H值取為1500mm。

L為530mm，所以當δ為0.053mm時，CD =0.15mm，若在理想情況下無相對平移，只存在傾斜，當δ為0.027mm時，CD=0.085mm，此時百分表1讀數與徑向點數值差應為2倍，CD已經為最大允許擺度，而在回裝過程中法蘭結合面邊緣結合處產生大于0.027mm的間隙，所以在分解和回裝過程中很可能產生大于0.027mm間隙的變化，導致操作油管的擺度超標，操作油管發生相對傾斜，如圖5。通過盤車試驗、加墊可以將上操作油管的軸線調整在標準范圍內，但是當較大時，圖5中此時外油管就會傾斜，此時百分表3計算的擺度已經超差，所以這種情況需要對上段操作油管分解清掃，單獨的進行盤車試驗，調整操作油管。在這個過程中需要盤車-計算-分解-加墊（或者車削加工）-回裝-盤車反復的過程，加大了難度，嚴重的延誤檢修工期。

2.2內外操作油管同軸度超差

在加工過程中內操作油管、外操作油管是分體初步加工后，通過連接螺栓連接后再經過2次精加工后制成的成品，如果單件加工的精度不夠，特別是單件加工的定位部件誤差大，就會導致在分解清掃回裝后，配合的誤差放大，位置發生變化，同樣使操作油管的同軸度超差，但此時未發生傾斜，只發生相對平移，如圖6，所以在盤車過程中，百分表1和百分表3中至少有一個讀數已經超標。但是通過盤車調整可以找到一個滿足內操作油管和外操作油管擺度在允許范圍內的點，這需要操作油管上機床盤車后分解、平移、回裝、反復試驗，需要大量時間和人力，嚴重延誤回裝工期，大大的影響了檢修效率和質量。

2.3而在實際情況中上述兩種情況很大程度上都同時存在

如圖7，這樣更增加了復雜程度和回裝困難程度，增加了擺度超差的嚴重性，尼爾基發電廠3號機組大修中出現了這一情況，操作油管盤車試驗消耗掉了直線工期10d時間，這比原計劃盤車2d工期多了8d。

圖6

圖7

3　技術改造

根據上述操作油管的法蘭連接方式在設計和實際加工中的缺陷，以及現場實際情況，向哈爾濱電機廠設計部門提出了取消內外操作油管法蘭螺栓連接方式，而改成將內、外操作油管分別焊接在法蘭上的方式，并在內、外操作油管之間加3個相互成120°的支撐，增加整體強度，同時內外操作油管可以實現整體加工、整體回裝。

我廠委托哈爾濱電機廠重新制定了圖紙（如圖8），哈爾濱電機廠對這種形式操作油管的外形尺寸和強度進行了校核，滿足尼爾基發電廠運行要求，對這次操作油管技改給予充分的肯定和好評。

圖8

改造后操作油管法蘭處為單一的法蘭，在初步加工完成后，留有一定的尺寸余量，將油管分別進行焊接，焊接后消除應力，并進行探傷試驗，以確保焊接質量良好。焊接完成后將上操作油管整體加工為成品。

這種改造達到以下目標：

（1）解決密封性能。從操作油管本身作用和結構上，焊接密封性能更加優秀，而且從根本上解決密封問題。

（2）解決垂直度及同軸度超差。取消螺栓連接避免了分解、回裝前后，由于螺栓預緊力變化，結合面存在雜質、初步單件連接部件加工誤差等一系列問題，導致分解前后位置變化而產生的一些相關的缺陷。

（3）簡化工作程序，提高檢修效率。在盤車前上操作油管不需要進行分解、清掃檢查、回裝等一系列工作，以及不會因為分解前后變化，需要返廠重新盤車、加工調整而增加工作量。一定程度上確保檢修效率，4號機組經過2d完成盤車試驗，比3號機組少了8d時間。

（4）增加機組運行的穩定性，安全性。改造后上操作油管擺度值減小，避免了長時間運行而導致連接螺栓預緊力變化或者松動，而使操作油管擺度和浮動瓦磨損加大，減少設備使用壽命，同時也導致槳葉液壓控制系統不穩定。通過改造從根本上消除了這一點引發的缺陷，增加了機組的穩定性和安全性。

4　推廣應用

尼爾基發電廠2011年11月21日至2012年02月29日期間，4號機組進行了A級檢修，其中完成了對4號機組操作油管的改造工作，使用了改造后的操作油管，在盤車過程中大大的減少了問題發生，簡化了工作量，通過2d盤車成功完成操作油管盤車工作，經改造后的機組槳葉液壓控制系統運行穩定。2012年2月29日，4號發電機組經A級檢修后交付系統備用，以及經2013年汛期大發電考驗，4號機組槳葉液壓系統運行平穩，技術改造后實踐效果顯著。此次改造可供其他軸流轉槳式機組參考借鑒，具有一定的社會效益。

參考文獻：

[1]陳秀芝.水輪發電機機械檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]ZZA833-LH-640型水輪機使用說明書[R].哈爾濱電機廠.

中圖分類號：TK730.4

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）01-0057-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.019

收稿日期：2014-02-08

作者簡介：李宏偉（1985-），男，助理工程師，從事發電廠檢修維護工作。