錦屏二級(jí)水電站接力器試驗(yàn)及竄油處理措施

周 強(qiáng)， 查 輝， 田維平

(四川二灘國(guó)際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川成都 611130)

1 概述

錦屏二級(jí)水電站總裝機(jī)容量為8×600=4800(MW)，多年平均發(fā)電量242．3億kW·h，是目前世界上該容量機(jī)組段水頭最高(最大水頭318．8m，額定水頭 288m)、轉(zhuǎn)速最大(166．67r/min)、引水隧洞最長(zhǎng)(16．7km)的水輪發(fā)電機(jī)組，電站采用“一管二機(jī)、四洞八機(jī)”方式，當(dāng)一臺(tái)機(jī)組調(diào)節(jié)負(fù)荷或甩負(fù)荷時(shí)對(duì)同洞的另一臺(tái)機(jī)組運(yùn)行影響較大。同時(shí)，在枯水期電站進(jìn)行日調(diào)節(jié)，機(jī)組在電網(wǎng)中擔(dān)任調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用，因此，機(jī)組的穩(wěn)定性特別重要，對(duì)調(diào)速系統(tǒng)的可靠性、穩(wěn)定性和先進(jìn)性要求很高。

2 接力器結(jié)構(gòu)

錦屏二級(jí)水電站水輪機(jī)主接力器采用兩個(gè)對(duì)稱布置的直缸液壓式接力器，操作控制環(huán)時(shí)，一個(gè)產(chǎn)生推力，一個(gè)產(chǎn)生拉力。為了確保停機(jī)時(shí)的維修安全，從機(jī)組+X方向看在右接力器后端上方裝配一臺(tái)鎖定接力器，同時(shí)，當(dāng)導(dǎo)葉處于全開位置時(shí)，在左接力器上設(shè)有手動(dòng)鎖定裝置。接力器缸上設(shè)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(dǎo)葉開度。活塞和活塞桿連接采用預(yù)緊螺母，以獲得理想的緊固效果。

接力器活塞直徑為600mm，導(dǎo)葉接力器活塞桿直徑為250mm，設(shè)計(jì)行程461mm，活動(dòng)導(dǎo)葉壓緊行程8mm。帶自動(dòng)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(shí)現(xiàn)鎖定鍵的快速投入和退出;帶手動(dòng)鎖定裝置的接力器利用手輪的轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)楔形鎖定鍵的提升和下落。由于接力器基礎(chǔ)在前期埋裝時(shí)澆筑混凝土后會(huì)產(chǎn)生少量的傾斜，所以，在接力器安裝前現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)實(shí)測(cè)接力器基礎(chǔ)傾斜值配刨調(diào)整板，用以調(diào)整接力器的中心、水平及壓緊行程。在安裝過程中發(fā)現(xiàn)個(gè)別接力器基礎(chǔ)高程與設(shè)計(jì)不符，導(dǎo)致接力器安裝高程不符合設(shè)計(jì)要求，現(xiàn)場(chǎng)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(dòng)作與耐壓試驗(yàn)

接力器進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)，使用清洗干凈的試壓泵向接力器中緩慢注入透平油，其應(yīng)在2MPa油壓下動(dòng)作靈活。接力器在全開和全關(guān)過程中，來回動(dòng)作數(shù)次無發(fā)卡現(xiàn)象，同時(shí)檢查接力器總行程為461mm，偏差不大于1mm。其中在檢查5號(hào)機(jī)組時(shí)一臺(tái)接力器行程沒有達(dá)到設(shè)計(jì)要求的461mm，對(duì)此，進(jìn)行了返廠處理，避免了安裝調(diào)試過程中壓緊行程達(dá)不到設(shè)計(jì)要求、再進(jìn)行返廠處理的問題。

接力器進(jìn)行耐壓試驗(yàn)時(shí)，首先將接力器內(nèi)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(yàn)油壓10MPa，保壓1 h，上下缸蓋組合面應(yīng)無滲漏，活塞處允許點(diǎn)滴滲漏。試驗(yàn)合格后泄壓，泄壓過程應(yīng)平緩進(jìn)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(gè)接力器活塞打至全關(guān)位置。接力器的動(dòng)作和耐壓試驗(yàn)結(jié)束后可準(zhǔn)備接力器的正式安裝調(diào)整。由于機(jī)坑內(nèi)接力器的調(diào)整需動(dòng)作接力器，故接力器內(nèi)的試驗(yàn)用油暫不排放，待機(jī)坑內(nèi)接力器調(diào)整結(jié)束、正式安裝檢查合格后再進(jìn)行排放。

4 接力器壓緊行程的檢查與調(diào)整

接力器的壓緊行程是為了產(chǎn)生力矩，在機(jī)組停機(jī)時(shí)用以抵消高水頭下導(dǎo)葉產(chǎn)生的機(jī)械變形的水力矩，從而減少導(dǎo)葉立面間隙，控制漏水量。

接力器壓緊行程的檢查、調(diào)整應(yīng)在調(diào)速器充油初步調(diào)試完畢、接力器及其油管路壓力試驗(yàn)結(jié)束后進(jìn)行。在接力器預(yù)留8mm壓緊行程的情況下，導(dǎo)葉應(yīng)處于全關(guān)位置。操作調(diào)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(dǎo)葉間隙和接力器行程，記錄檢查結(jié)果。在50%Pe下，導(dǎo)葉立面應(yīng)無任何間隙。逐步泄壓，檢查接力器行程，對(duì)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(shí)際壓緊行程，其應(yīng)小于接力器預(yù)留的壓緊行程8mm。

5 接力器中間平衡位置的調(diào)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(guī)定時(shí)間內(nèi)測(cè)量主接力器在關(guān)向的靜態(tài)漂移量并做記錄。靜態(tài)漂移量應(yīng)滿足＜1%接力器行程/10min;若漂移量超出設(shè)計(jì)要求，必須調(diào)整機(jī)械零點(diǎn)位置，直到漂移量在設(shè)計(jì)值的范圍之內(nèi)。

6 接力器開啟關(guān)閉特性試驗(yàn)

將開度限制機(jī)構(gòu)置于全開位置，進(jìn)行接力器指令0～100% ～0大階躍，或操作緊急停機(jī)電磁閥動(dòng)作或復(fù)歸，截取記錄接力器在0～100%行程之間線性過程移動(dòng)。接力器甩負(fù)荷時(shí)關(guān)閉時(shí)間的設(shè)定:(1)根據(jù)調(diào)速器出廠仿真試驗(yàn)要求整定時(shí)間;(2)實(shí)際整定結(jié)果要求在正負(fù)0．5s范圍內(nèi);(3)整定方法為在工作油壓下調(diào)整開、關(guān)機(jī)時(shí)間螺母與主配壓閥時(shí)間限位塊之間的距離;(4)分別從正、反兩個(gè)方向最大角度旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化器的手輪，用秒表測(cè)量主接力器全關(guān)、全開到全關(guān)的時(shí)間。

機(jī)組甩負(fù)荷關(guān)閉時(shí)間由調(diào)保計(jì)算在滿足壓力上升、轉(zhuǎn)速上升及尾水椎管壓降的前提下確定。導(dǎo)葉關(guān)閉規(guī)律為直線關(guān)閉規(guī)律，從額定工況點(diǎn)緊急關(guān)閉導(dǎo)葉至全關(guān)的時(shí)間與調(diào)保計(jì)算關(guān)閉的時(shí)間一致，為12．5s。但機(jī)組最終關(guān)閉的時(shí)間和緩沖段需根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)機(jī)組甩負(fù)荷試驗(yàn)的結(jié)果做必要的調(diào)整，根據(jù)機(jī)組的振動(dòng)、擺度、噪音和壓力脈動(dòng)值確定最優(yōu)緩沖規(guī)律。緩沖段的時(shí)間可以通過安裝在接力器上的節(jié)流閥實(shí)現(xiàn)。錦屏二級(jí)水電站1號(hào)機(jī)組先后更換了7mm直徑和5mm直徑的節(jié)流片，并錄制了關(guān)機(jī)曲線波形，最后經(jīng)過分析認(rèn)為5mm直徑的節(jié)流片所錄制的關(guān)機(jī)曲線可作為充水前的最終曲線。

必要時(shí)，最終關(guān)閉時(shí)間和緩沖段會(huì)根據(jù)甩負(fù)荷試驗(yàn)的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整。接力器的節(jié)流片在更換調(diào)整時(shí)，每次都需要系統(tǒng)排油及分解管路，操作不方便。節(jié)流孔在限制關(guān)閉時(shí)間的同時(shí)也影響到了開啟時(shí)間，對(duì)水輪機(jī)調(diào)速器的速動(dòng)性方面產(chǎn)生了負(fù)面影響;同時(shí)，兩個(gè)接力器分別安裝了節(jié)流孔，節(jié)流孔的尺寸加工誤差會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)接力器受力不均衡。為解決這些問題，采用兩個(gè)接力器共用一個(gè)節(jié)流孔，并在緩沖段上安裝單向節(jié)流閥。

7 調(diào)速系統(tǒng)和筒閥系統(tǒng)出現(xiàn)的竄油問題及解決方法

錦屏二級(jí)水電站首臺(tái)機(jī)組發(fā)電后，電廠在實(shí)際運(yùn)行過程中發(fā)現(xiàn)調(diào)速器回油箱內(nèi)的油越來越少，而筒閥回油箱中的油越來越多，機(jī)械過速保護(hù)裝置有接至調(diào)速器和圓筒閥兩套系統(tǒng)的現(xiàn)象。

調(diào)速器和筒閥液壓系統(tǒng)產(chǎn)生竄油的原因:機(jī)械過速保護(hù)裝置的液壓油源自于調(diào)速器系統(tǒng)，但機(jī)械液壓信號(hào)卻接至調(diào)速器和筒閥兩個(gè)系統(tǒng)(圖1)，即接到調(diào)速器系統(tǒng)的事故配壓閥和筒閥系統(tǒng)的緊急關(guān)閉閥，而且機(jī)械過速保護(hù)液壓信號(hào)是設(shè)置成失壓動(dòng)作的，因此，平時(shí)事故配壓閥及緊急關(guān)閉閥先導(dǎo)油路為常帶壓。事故配壓閥和緊急關(guān)閉閥先導(dǎo)油路與閥芯之間為金屬間隙配合，存在必然的內(nèi)泄露(3L/h)，時(shí)間久了，該閥內(nèi)的泄露積少成多導(dǎo)致兩套系統(tǒng)油量不平衡(每個(gè)月約有2160L竄油)，這與實(shí)際觀察到的竄油量相當(dāng)。

圖1 機(jī)械過速保護(hù)裝置液壓圖

圖2 圓筒閥與調(diào)速器回沖箱連接圖

由于調(diào)速器和筒閥油壓裝置布置在水輪機(jī)層，回油箱的油位設(shè)置相當(dāng)，為解決竄油問題，通過一根不銹鋼連通管穿過車室機(jī)坑把兩個(gè)系統(tǒng)的回油箱連接起來，連接管在回油箱出口處各設(shè)置了一個(gè)手動(dòng)常開隔離閥以便于檢修或兩套系統(tǒng)的完全隔離，該隔離閥應(yīng)設(shè)置在回油箱低油位附近(圖2)。因?yàn)橛羞B通管的關(guān)系，通常情況下，兩個(gè)油箱之間的油位會(huì)保持一致，除非一個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)管路爆裂，導(dǎo)致大量液壓油流失并且因系統(tǒng)壓力下降油泵啟動(dòng)打油。為了保證電站的安全運(yùn)行，連接管路的管徑不宜過大，否則在有系統(tǒng)出現(xiàn)管路爆裂的情況下會(huì)導(dǎo)致兩個(gè)油箱內(nèi)的液壓油迅速流失。經(jīng)廠家研究決定，選用φ28×2．5mm管徑的連通管作為平衡系統(tǒng)竄油的路徑，以保證兩個(gè)系統(tǒng)的安全。

8 結(jié)語

盡管接力器制造和安裝技術(shù)均已非常成熟，但安裝質(zhì)量控制稍有不慎，都可能遺留機(jī)組運(yùn)行安全隱患，因此，應(yīng)充分了解接力器結(jié)構(gòu)、安裝及試驗(yàn)要求，重點(diǎn)控制接力器水平和壓緊行程并跟蹤旁站相關(guān)試驗(yàn)過程及數(shù)據(jù)收集，為電站的長(zhǎng)期、穩(wěn)定、安全運(yùn)行提供重要保證。