錦屏二級水電站接力器試驗及竄油處理措施

周 強， 查 輝， 田維平

(四川二灘國際工程咨詢有限責任公司，四川成都 611130)

1 概述

錦屏二級水電站總裝機容量為8×600=4800(MW)，多年平均發電量242．3億kW·h，是目前世界上該容量機組段水頭最高(最大水頭318．8m，額定水頭 288m)、轉速最大(166．67r/min)、引水隧洞最長(16．7km)的水輪發電機組，電站采用“一管二機、四洞八機”方式，當一臺機組調節負荷或甩負荷時對同洞的另一臺機組運行影響較大。同時，在枯水期電站進行日調節，機組在電網中擔任調峰、調頻和事故備用，因此，機組的穩定性特別重要，對調速系統的可靠性、穩定性和先進性要求很高。

2 接力器結構

錦屏二級水電站水輪機主接力器采用兩個對稱布置的直缸液壓式接力器，操作控制環時，一個產生推力，一個產生拉力。為了確保停機時的維修安全，從機組+X方向看在右接力器后端上方裝配一臺鎖定接力器，同時，當導葉處于全開位置時，在左接力器上設有手動鎖定裝置。接力器缸上設置帶刻度為1mm的刻度尺和指針，用于工地指示接力器行程和導葉開度。活塞和活塞桿連接采用預緊螺母，以獲得理想的緊固效果。

接力器活塞直徑為600mm，導葉接力器活塞桿直徑為250mm，設計行程461mm，活動導葉壓緊行程8mm。帶自動鎖定裝置的接力器為單作用油缸-彈簧投入，油壓退出，從而實現鎖定鍵的快速投入和退出;帶手動鎖定裝置的接力器利用手輪的轉動來實現楔形鎖定鍵的提升和下落。由于接力器基礎在前期埋裝時澆筑混凝土后會產生少量的傾斜，所以，在接力器安裝前現場根據實測接力器基礎傾斜值配刨調整板，用以調整接力器的中心、水平及壓緊行程。在安裝過程中發現個別接力器基礎高程與設計不符，導致接力器安裝高程不符合設計要求，現場采取打磨接力器安裝孔的方式以滿足安裝高程。

3 接力器動作與耐壓試驗

接力器進行動作試驗時，使用清洗干凈的試壓泵向接力器中緩慢注入透平油，其應在2MPa油壓下動作靈活。接力器在全開和全關過程中，來回動作數次無發卡現象，同時檢查接力器總行程為461mm，偏差不大于1mm。其中在檢查5號機組時一臺接力器行程沒有達到設計要求的461mm，對此，進行了返廠處理，避免了安裝調試過程中壓緊行程達不到設計要求、再進行返廠處理的問題。

接力器進行耐壓試驗時，首先將接力器內的油壓升至3MPa，保壓10min，檢查所有的把合面，螺孔處無滲漏后將油壓升至6．3MPa，保壓15 min無滲漏后最后升至試驗油壓10MPa，保壓1 h，上下缸蓋組合面應無滲漏，活塞處允許點滴滲漏。試驗合格后泄壓，泄壓過程應平緩進行，首先泄壓至6．3MPa，保壓 5 ～10min，再泄至 3MPa，保壓5min，最后泄壓至零油壓并將兩個接力器活塞打至全關位置。接力器的動作和耐壓試驗結束后可準備接力器的正式安裝調整。由于機坑內接力器的調整需動作接力器，故接力器內的試驗用油暫不排放，待機坑內接力器調整結束、正式安裝檢查合格后再進行排放。

4 接力器壓緊行程的檢查與調整

接力器的壓緊行程是為了產生力矩，在機組停機時用以抵消高水頭下導葉產生的機械變形的水力矩，從而減少導葉立面間隙，控制漏水量。

接力器壓緊行程的檢查、調整應在調速器充油初步調試完畢、接力器及其油管路壓力試驗結束后進行。在接力器預留8mm壓緊行程的情況下，導葉應處于全關位置。操作調速器逐步給接力器加壓，分別在20%Pe(額定油壓)、50%Pe和70%Pe的情況下檢查導葉間隙和接力器行程，記錄檢查結果。在50%Pe下，導葉立面應無任何間隙。逐步泄壓，檢查接力器行程，對比接力器從零油壓到70%Pe和從70%Pe到零油壓接力器行程，二者最大者可視為接力器的實際壓緊行程，其應小于接力器預留的壓緊行程8mm。

5 接力器中間平衡位置的調整與檢查

接力器開至50%位置，在正常工作油壓下，用百分表在規定時間內測量主接力器在關向的靜態漂移量并做記錄。靜態漂移量應滿足＜1%接力器行程/10min;若漂移量超出設計要求，必須調整機械零點位置，直到漂移量在設計值的范圍之內。

6 接力器開啟關閉特性試驗

將開度限制機構置于全開位置，進行接力器指令0～100% ～0大階躍，或操作緊急停機電磁閥動作或復歸，截取記錄接力器在0～100%行程之間線性過程移動。接力器甩負荷時關閉時間的設定:(1)根據調速器出廠仿真試驗要求整定時間;(2)實際整定結果要求在正負0．5s范圍內;(3)整定方法為在工作油壓下調整開、關機時間螺母與主配壓閥時間限位塊之間的距離;(4)分別從正、反兩個方向最大角度旋轉轉化器的手輪，用秒表測量主接力器全關、全開到全關的時間。

機組甩負荷關閉時間由調保計算在滿足壓力上升、轉速上升及尾水椎管壓降的前提下確定。導葉關閉規律為直線關閉規律，從額定工況點緊急關閉導葉至全關的時間與調保計算關閉的時間一致，為12．5s。但機組最終關閉的時間和緩沖段需根據現場機組甩負荷試驗的結果做必要的調整，根據機組的振動、擺度、噪音和壓力脈動值確定最優緩沖規律。緩沖段的時間可以通過安裝在接力器上的節流閥實現。錦屏二級水電站1號機組先后更換了7mm直徑和5mm直徑的節流片，并錄制了關機曲線波形，最后經過分析認為5mm直徑的節流片所錄制的關機曲線可作為充水前的最終曲線。

必要時，最終關閉時間和緩沖段會根據甩負荷試驗的結果進行調整。接力器的節流片在更換調整時，每次都需要系統排油及分解管路，操作不方便。節流孔在限制關閉時間的同時也影響到了開啟時間，對水輪機調速器的速動性方面產生了負面影響;同時，兩個接力器分別安裝了節流孔，節流孔的尺寸加工誤差會導致兩個接力器受力不均衡。為解決這些問題，采用兩個接力器共用一個節流孔，并在緩沖段上安裝單向節流閥。

7 調速系統和筒閥系統出現的竄油問題及解決方法

錦屏二級水電站首臺機組發電后，電廠在實際運行過程中發現調速器回油箱內的油越來越少，而筒閥回油箱中的油越來越多，機械過速保護裝置有接至調速器和圓筒閥兩套系統的現象。

調速器和筒閥液壓系統產生竄油的原因:機械過速保護裝置的液壓油源自于調速器系統，但機械液壓信號卻接至調速器和筒閥兩個系統(圖1)，即接到調速器系統的事故配壓閥和筒閥系統的緊急關閉閥，而且機械過速保護液壓信號是設置成失壓動作的，因此，平時事故配壓閥及緊急關閉閥先導油路為常帶壓。事故配壓閥和緊急關閉閥先導油路與閥芯之間為金屬間隙配合，存在必然的內泄露(3L/h)，時間久了，該閥內的泄露積少成多導致兩套系統油量不平衡(每個月約有2160L竄油)，這與實際觀察到的竄油量相當。

圖1 機械過速保護裝置液壓圖

圖2 圓筒閥與調速器回沖箱連接圖

由于調速器和筒閥油壓裝置布置在水輪機層，回油箱的油位設置相當，為解決竄油問題，通過一根不銹鋼連通管穿過車室機坑把兩個系統的回油箱連接起來，連接管在回油箱出口處各設置了一個手動常開隔離閥以便于檢修或兩套系統的完全隔離，該隔離閥應設置在回油箱低油位附近(圖2)。因為有連通管的關系，通常情況下，兩個油箱之間的油位會保持一致，除非一個系統出現管路爆裂，導致大量液壓油流失并且因系統壓力下降油泵啟動打油。為了保證電站的安全運行，連接管路的管徑不宜過大，否則在有系統出現管路爆裂的情況下會導致兩個油箱內的液壓油迅速流失。經廠家研究決定，選用φ28×2．5mm管徑的連通管作為平衡系統竄油的路徑，以保證兩個系統的安全。

8 結語

盡管接力器制造和安裝技術均已非常成熟，但安裝質量控制稍有不慎，都可能遺留機組運行安全隱患，因此，應充分了解接力器結構、安裝及試驗要求，重點控制接力器水平和壓緊行程并跟蹤旁站相關試驗過程及數據收集，為電站的長期、穩定、安全運行提供重要保證。