淺談水輪發電機組接力器不同步的原因

馮 卓

（新疆水利水電勘測設計研究院海天監理公司，新疆 烏魯木齊830000）

1 工程概況

BEJTHT水電站本次增效擴容改造方案為：將一期3臺機組由原先的2×2 000 kW+1×2 500 kW擴容至3×2 700 kW，并更換水輪機轉輪，改造發電機及配套電氣設備，更換后的轉輪仍采用混流式機型。

2 工程改造過程中機組安裝時出現的問題

電廠原機組調速器采用的是通軸機械傳動，本次改造為液壓傳動，即為調速器供控制油給接力器，進行傳動。

本次增效擴容改造過程中在對3號水輪發電機組進行安裝時，發現接力器與控制環連接后，出現控制環位移現象，對現場安裝過程反復分析發現水輪發電機組接力器不同步。

對接力器發生不同步現象，做進一步分析。

3號發電機型號為：SF2700-24/3250，額定功率為2 842 kW，轉速為250 r/min。

調速器由武漢三聯廠家提供，型號為GSLT-3000-16 MPa，裝置出口有兩根油管，一根出油管，一根回油管，正常運行時兩根管壓力油和回油交替變化，兩根油管均采用管徑22×3 mm的不銹鋼無縫管。

接力器由重慶天人自控有限公司提供，接力器缸徑為120 mm，公稱壓力為16 MPa。

調速器的每根油管終端各采用1只等徑三通分別交叉注入2個接力器的2個缸體內，接力器活塞由連桿連接，將缸體分為前后2個腔，接力器的活塞連桿與控制環用銷釘連接。

（1）在導葉全關的狀態下，向全開位置運動。如圖1。

調速器啟動時開始供油，先將壓力油注入1號接力器的有桿腔和2號接力器的無桿腔，此時，1號接力器的無桿腔和2號接力器的有桿腔在壓力油的作用下同時進行排油，這樣1號接力器的連桿拉著水輪機控制環轉動的同時，2號接力器的連桿推著水輪機控制環向相反方向運動，一個拉一個推可以將整個控制環進行平穩的圓周轉動，在走完一個行程后，反之如圖1。

圖1

（2）在導葉全開狀態下，向全關位置運動，此時，1號接力器的無桿腔和2號接力器的有桿腔進行注油，1號接力器的有桿腔和2號接力器的無桿腔變為了排油，控制環使導葉又從全開變為全關。但是，在現場實際操作過程中，就在雙接力器一拉一推時出現了不同步的問題。

現場當接力器不與控制環相連時，我們開始操作接力器從全關狀態向全開方向動作，2號接力器在行走過程中，1號接力器卻沒有任何動作，待2號接力器走完一個全開行程后，1號接力器才開始動作。由此可見，此雙接力器存在不同步的現象；當現場將接力器與控制環連接時，重復操作接力器從全關狀態向全開方向動作時，1號接力器完全依賴于2號接力器的推力而移動，動作滯后于2號接力器，這時2號接力器側的控制環位置已發生位移。當接力器從全開位置到全關動作時，1號接力器先動作，2號接力器依附于控制環的推力開始動作，控制環逐漸恢復到水平位置。在每一次從全關到全開或是從全開到全關行走時，由于接力器的不同步，控制環都會發生徑向和軸向位移，從而導致導葉立面間隙發生不規則變化。

3 分析發生問題的原因

出現上述情況后，現場對本次連接進行了3次試驗。

第1次，將1、2號接力器的排油側管路解開，在啟動時，可以達到同步運行的效果。

第2次，將兩個接力器任意一個無桿腔的排油管解開，啟動運行時，可以達到同步運行的效果。

第3次，試驗兩個接力器使用串聯方式進行動作，仍未達到同步的效果。

通過現場觀察和試驗，認為出現此現象的原因可能有以下幾個方面：

（1）調速器出油管管口直徑和回油管管口直徑為32 mm，從調速器到接力器的中間連接管徑為22 mm，接力器進油管管口直徑和回油管管口直徑均為32 mm，此種情況的管口與管徑大小不一致，會增加排油阻力，從而影響到接力器在動作時不同步。

（2）從調速器到接力器的連接管路出現多個90°彎，由此會導致排油阻力增大，同時由于多個90°彎油壓也有不同程度的損耗，還會增加管路震動，由現場試驗結果可看出正是由于排油管管路排油不暢而導致的2個接力器不同步，所以認為此種情況也是導致不同步的原因之一。

（3）從現場看，調速器到接力器連接的兩根管路的長度不一樣，也會導致油壓的損耗，1號和2號接力器的注油時間不一樣，排油時間也不一樣，就是現場看到的一個接力器先動，一個接力器后動的原因。

（4）接力器的有桿腔和無桿腔的有效截面積不一樣，在1號接力器有桿腔注油時，1號接力器的無桿腔排油，但是無桿腔的有效截面積大，從而工作壓力大；與此同時，2號接力器的有桿腔在排油，無桿腔在注油，有桿腔內的有效截面積小，從而工作壓力小，所以2號接力器先動，1號接力器后動。

4 結論

根據對非對稱缸兩腔壓力進行相關計算得出，當非對稱液壓缸運動方向發生變化時，液壓缸兩腔的壓力要發生很大變化，液壓缸運動時，液壓缸無桿腔和有桿腔要發生壓力突跳；會發生接力器不同步的現象。

要消除此現象可以采用以下方式：

（1）在安裝過程中，應采用尺寸較為合適的材料，同時應盡可能避免壓力損耗，改進施工工藝。

（2）使用非對稱閥來控制非對稱液壓缸系統能夠降低液壓缸有桿腔和無桿腔產生的壓力突跳。

（3）在實際應用時，可以采用面積梯度比為0.5的非對稱閥，這樣也可以解決除了非對稱缸自身問題以外的加工工藝帶來的困難。