三板溪電廠導葉接力器壓緊行程測量及調整

胡宇松，雷 戰

（湖南五凌電力工程有限公司，湖南 長沙410004）

1 引言

三板溪水電廠位于貴州省錦屏縣境內，清水江下游,是沅水干流上唯一具有多年調節能力的龍頭電站，安裝4臺由哈爾濱電機廠生產的25萬kW混流式水輪發電機組，2006年全部投產后，年設計發電量24.28億kW·h。電廠額定水頭128 m，最大水頭156.5 m，其水輪機型號為HLA855-LJ-505。水力機組的主機分為水輪機、發電機和水輪機調速系統三個部分，水輪機調速系統作為水力機組的重要組成部分，關系到機組的正常運行乃至于電網系統的穩定。其接力器壓緊行程的測量與調整是水輪機調速系統機械檢修工作中重要的一環。

2 三板溪水電廠調速器概況

三板溪水電廠機組設有2個直徑為550 mm的油壓操作、雙向直缸接力器，額定油壓為6.3 MPa，布置于水輪機機坑上游側里襯內。左接力器帶液壓鎖定，右接力器帶機械鎖定。從三板溪水電廠機組投運以來，出現過機組停機時間長、大軸蠕動、導葉漏水量大等問題，作為連接并控制導水機構的接力器，其壓緊行程的大小與變化，是造成以上問題的主要因素。大軸蠕動以及機組在低轉速下運行，軸承無法形成油膜，與大軸產生干摩擦，長時間運行會使瓦溫升高，導致燒瓦的嚴重后果。為確保機組安全，消除大軸蠕動帶來的危害，必須將接力器壓緊行程調整到設計值，并保持不變。

參照GB/T8564-2003水輪發電機組安裝技術規范，三板溪水電廠接力器為直缸接力器，轉輪直徑5 050 mm，活動導葉為剛性密封不帶密封條，所以接力器壓緊行程應控制在5～7 mm之間。接力器壓緊行程參考值如下頁表1所示：

表1 接力器壓緊行程參考值

3 壓緊行程的測量方式的改進

導葉關閉時，在來自蝸殼的壓力水和導葉內彈性密封的作用下，以及連臂變形及各銷軸間存在間隙等，導葉有向開側運行的趨勢，為避免由此引起的漏水現象，當接力器關閉導葉之后，還要繼續關閉一段行程，使導葉關閉后有幾毫米的壓緊量，即是導葉壓緊行程。但需通過水輪機接力器來實現，因此一般情況下稱為水輪機接力器壓緊行程。

3.1 傳統的測量方式

測量壓緊行程時，手動操作調速器使導葉全關，退出液壓鎖定和機械鎖定。在兩個接力器的活塞桿上各架設一套百分表，左接力器預壓1 mm，右接力器預壓9 mm。關閉壓油槽出口主供油閥及其旁通閥并靜置5 h，由于主配壓閥為間隙密封，系統存在一定的內泄。因為導水機構各部的彈性作用，使接力器活塞向開側回復，這時百分表讀得一數值，前后兩次讀數之差，就是接力器的壓緊行程。

3.2 改進的測量方式

接力器因為安裝高程和機坑里襯的原因，并沒有在接力器的開關機腔裝設排油閥，而是安裝高壓堵頭。設計的原因造成測量壓緊行程時不能快速撤除接力器關機腔油壓，需要靜置5 h以上才能讀出數值，嚴重影響了工作效率。為了快速精確測量接力器壓緊行程，在不加裝排油閥的情況下，完成測量，必須在調速器液壓系統上人為作一些措施。

調速器主配壓閥由美國GE公司生產，附屬過濾精度10 μm雙精過濾器，用于過濾控制主配壓閥的手動緊急停機閥、電動緊急停機閥、比例伺服閥的壓力油。這部分壓力油取于主配壓閥常壓油，如果將手動緊急停機閥切至“停機”側，此時主配壓閥強制在關機位置，接力器關機腔就和主配壓閥常壓油相通。這個時候接力器關機腔與雙精過濾器是相連通的，可以在關閉主供油閥的情況下，通過過濾器泄壓堵頭將接力器關機腔壓力油消壓至零。改進后的測量過程分以下4個步驟：

（1）退出接力器液壓鎖定和機械鎖定，將手動緊急停機閥切至“停機”側；

（2）主配壓閥受手動緊急停機閥控制被強制關機位置，在左右接力器活塞桿上架設百分表，對零讀數；

（3）關閉主供油閥及其旁通閥；

（4）旋下雙過濾器泄壓堵頭，將接力器關機腔消壓至零，讀取百分表讀數，兩次相減即為接力器壓緊行程。如圖1所示。

那么這種測量方法是否在精度上存在誤差呢？經多次反復測量，數據證明這種方法是科學可行的，兩種方法測量誤差＜ 0.05 mm，假設壓緊行程為4 mm，誤差 =0.05/4×100%=1.25%＜5%。數據參考以表2為例：

圖1 測量過程示意圖

表2 1～4號機組實驗數據單位：mm

4 壓緊行程的調整

若導水機構的壓緊行程偏小，可先將接力器活塞桿止動背帽松開，根據壓緊行程應增加的數值及背帽的螺距，計算出活塞桿應調整的圈數，轉動活塞桿使其伸長，調整后再進行壓緊行程測定，直至合格為止。接力器活塞桿與推拉頭連接螺紋為M140×4，旋轉一圈壓緊行程變化4 mm，外露的活塞桿上加工有平面，用于架設140 mm開口扳手轉動活塞桿調整接力器壓緊行程。

三板溪水電廠機組水車室內安裝有5 t的環形檢修吊1臺，可用于檢修起吊水車室內5 t以下物件。制作專用無死角U型扳手一把，利用懸掛在檢修吊上的2 t的鏈條葫蘆的起升帶動專用扳手旋轉，從而達到接力器活塞桿旋轉調整壓緊行程的目的。與傳統的用大型開口扳手卡住活塞桿，使用大錘敲擊調整壓緊行程的方式相比，它具有無調整死角、勞動強度低等優勢。接力器壓緊行程調整示意圖如圖2、圖3所示。

圖2 接力器壓緊行程調整示意圖

圖3 專用無死角U型扳手結構圖

5 壓緊行程的變化帶來的危害以及需要采取的措施

三板溪水電廠1號、3號機組在設備巡視中發現導葉接力器活塞桿與推拉桿接頭鎖緊螺母松動，用大錘打緊后，經過機組一段時間運行又出現螺母松動問題，活塞桿螺桿螺母松動會導致活塞桿轉動，活塞桿轉動會導致液壓鎖定在機組停機后無法投入（活塞桿旋松）及壓緊量過大損壞各部件；活塞桿轉動會導致壓緊行程發生變化（活塞桿旋緊），導葉關閉不嚴，漏水量大機組無法正常停機及發生大軸蠕動，給機組安全穩定運行帶來了安全隱患。

為防止活塞桿轉動，在推拉桿接頭與活塞桿螺桿鎖緊螺母旁焊接“L”型止動塊，可以起到防活塞桿轉動作用。止動塊加裝示意圖如圖4所示。

止動塊頭部頂住活塞桿加工平面，尾部壓緊鎖緊螺母并用J507電焊條焊于推拉頭上。加裝止動塊后，機組運行一段時間后再未發現活塞桿轉動的現象。表3、表4為數據對比。

表3、表4數據對比發現2013年之間沒有加裝止動塊時，接力器壓緊行程變化最大達到0.52 mm，現場顯示活塞桿位置記號發生變化。而加裝止動塊后壓緊行程變化在0.10 mm以內，考慮導水機構連桿間隙等因素，觀察活塞桿位置記號也沒有變化，說明已經遏制住接力器壓緊行程的變化。

圖4 接力器止動塊加裝示意圖

表3 未加裝止動塊時的壓緊行程數據單位：mm

表4 加裝止動塊時的壓緊行程數據單位：mm

6 結語

三板溪水電廠調速器檢修，在接力器壓緊行程的測量和調整工作中，采取的測量方式及制作的專用工具，解決了大軸蠕動等頑疾，提高了機組運行的可靠性，安全性。它與傳統的壓緊行程調整相比具有勞動強度低、操作方便、工作效率高等優勢，值得在水輪機調速器檢修中應用和推廣。

參考文 獻：

[1] 宋景春. 液壓與氣壓傳動[M].北京：高等教育出版社，2002.

[2] 劉仕平. 液壓與氣壓傳動[M].北京：水利水電出版社，2003.

[3] 湖南省電力公司科學研究院. 水電廠調速器改造技術及性能考核 [Z]，2011.

[4] GB/T8564-2003水輪發電機組安裝技術規范[S].