接力器撞缸和拉缸現象的分析及處理方式

厲洪祥 李欣

摘 ?要：為了調節水輪機的出力，水電廠每一臺機組都裝有一套調速器。調速器通過液壓放大使接力器帶動調速環運動，經過拐臂來改變導葉的開度，從而調整進入轉輪室的水流量完成對水輪機出力的調整。在接力器工作時，時有發生撞缸現象。在機組大修期間對接力器拆卸檢修時，會發現接力器缸體存在拉缸現象。該文就對接力器的撞缸和拉缸現象進行分析，并簡述避免上述現象的方法。

關鍵詞：接力器 ?撞缸 ?拉缸

中圖分類號：TK730 ? 文獻標識碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號：1672-3791（2019）05（a）-0047-02

調速系統是水輪發電機組非常重要的組成部分，由調速器、接力器、油壓裝置、機械過速裝置及相應的管路組成。它的運行品質好壞直接決定了機組能否安全和穩定運行。

1 ?接力器撞缸和拉缸問題的發現

某電廠每臺機組均配有一套調速系統，接力器作為液壓放大的最后一級，受主配壓閥控制，用于調節導水葉開度。當主配壓閥活塞偏離中間位置時，壓力油進入接力器某一腔，推動活塞產生位移，同時另一腔接通排油，活塞位移通過推拉桿，帶動控制環、拐臂、活動導葉一起轉動，達到開關導水葉的目的。

經過電廠幾十年的發展調速器系統經歷了好幾代的更換，接力器也進行了3次更新換代。但是撞缸、拉缸現象一直是時有發生。某電廠，在2015年9號機B級大修前，其不帶鎖錠接力器在日常運行中存在有撞缸現象。在機組大修期間，接力器拆卸后發現接力器活塞底部有明顯的撞傷變形，在接力器缸體底部有許多因活塞底部變形而刮拉缸體產生的金屬粉末，且接力器活塞缸體刮傷痕跡明顯。不只是9號機發現接力器缸體刮傷痕跡明顯，在各臺機組列次大修時，時常會發現接力器缸體刮傷現象。

2 ?接力器撞缸和拉缸現象分析

2.1 接力器緩沖油口過大

因緩沖油口過大，而導致接力器關閉過程過快，使活塞沖擊接力器后缸蓋，從而造成活塞變形，進而在運行時刮傷缸體表面。接力器關閉側一般都設有3～5mm的緩沖油口，其目的是在接力器關閉的后期接力器缸體的油可以緩慢地排出，從而使關閉速度迅速減緩。經測量發現，9號機不帶鎖定接力器的緩沖油口為15mm，這就使得接力器關閉的時候排油速度過快而導致撞缸現象的發生。

2.2 接力器在加工生產過程中工藝存在問題

接力器出廠后缸體表面本來就存在氣孔和不平整顯現。雖然在安裝前對缺陷進行了處理，但是運行時間長之后，活塞與缸體經過長期的摩擦這些問題便逐漸地凸顯出來，使缸體表面發生拉缸現象。

2.3 密封材質為金屬材質

現在用得比較多的是金屬碳鋼雙活塞環組合密封結構。此結構形式密封可靠，耐磨性能好，但是安裝和更換時經常會出現導向環受力不均勻、接力器的活塞套不進活塞缸等情況。長期的摩擦運動后，活塞環就會產生一定的磨損變形，在與缸體的相對運動過程中產生一個使缸體形變的應力，長此以往，從而使缸體拉傷。

2.4 檢修后活塞缸清掃不徹底

接力器缸體內若存在雜質，使得接力器活塞和缸體相對運動是的摩擦應力增加，長此以往造成了接力器缸體的拉傷。新生產的接力器或者調速器若未能進行徹底的清洗，運行過程中也會使金屬鐵屑留在接力器的底部，接力器來回動作時造成缸體、活塞及活塞環的拉傷。

2.5 接力器水平度或接力器與調速環高程差超標

若接力器水平度超標，則活塞在缸體內不是一個水平狀態;接力器與調速環高程差超標，則會使得活塞缸與活塞同心度不好。上述兩種情況的出現，都會使得活塞在運行中出現憋勁的情況，從而使得活塞刮拉缸體。

3 ?針對上述問題和過去的經驗總結確定解決方案

3.1 更改緩沖油口尺寸

在保證接力器關閉時間滿足要求的前提下，將緩沖油口尺寸由15mm，減小至5mm。

3.2 做好設備檢修后清掃工作

對調速系統新設備的驗收時，認真檢查加工件是否有鐵屑遺留未清理干凈。在檢修中也應對所有設備進行徹底的清洗，確保無鐵屑殘留。

3.3 在接力器的后蓋上面加裝緩沖裝置

保證接力器關閉時活塞與缸體碰撞之前得到一定的緩沖，減小接力器后蓋與活塞碰撞時的應力，從而避免因碰撞而是活塞底部發生變形現象。

3.4 保證接力器安裝質量

檢修安裝接力器時，確保接力器水平度及與控制環的相對高程差應符合標準要求。加強驗收管理，盡可能減少由此造成的拉缸現象。

3.5 合理調整接力器活塞與缸體配合間隙

在接力器加工時應仔細核對接力器缸體和活塞的直徑，缸體與活塞之間的配合間隙應該在一個合理值的范圍內，避免過大而影響密封性使前后缸體存在聯系而造成操作不靈活;同時也要避免接力器和活塞配合間隙較小造成摩擦力增大;對缸體進行打磨處理，將缸體上毛刺打磨干凈，使缸體被磨損現象減輕。如表1、2所示，9號機接力器在安裝前對缸體和活塞的處理保證配合間隙的合理。

4 ?實施及效果

為了減輕接力器拉傷現象，該電廠開始對接力器進行了改造。取消金屬活塞環密封，活塞采用鋼板直接加工，制造工藝簡單，節約成本。活塞和活塞桿的密封采用進口材料，幾乎沒有滲漏。接力器缸體為16Mn鋼板模壓成形，氣體保護焊接，保證具有足夠的剛強度。前后缸蓋及鎖錠支架采用Q235鋼板焊接結構，活塞桿及推拉桿采用鍛鋼制造，增加了缸體的強度，減輕活塞工作時所產生的應力對缸體造成的影響。如今，該電廠接力器活塞密封取消了原來所使用的金屬活塞環密封，換而使用酚醛架布導向帶配合格蘭圈活塞環進行密封，該密封方式對于在液壓缸內運行的活塞及活塞桿具有精確的導向作用，能承受徑向載荷，吸收徑向力。不僅如此，導向帶還可以防止缸筒與活塞桿磨損，極耐磨、耐熱、耐化學腐蝕，任何異物都將被導向耐磨環擋在格蘭圈活塞環外部，防止顆粒對油缸及密封件帶來損害，其具有吸收振動的性能，并有極好的耐磨性能和良好的干動行特性，從而減輕對接力器缸體所造成的影響。

經過了新一輪的大修更新，該電廠機組的接力器行程已經改成了540mm。

由杠桿原理可知：

F1×D=F2×L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

而：

f1=ξ×F1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

ξ為摩擦系數。由上述兩個公式可知要想減輕活塞與缸體之間的摩擦力f1，要減小接力器桿的長度，這樣F2和L均有所減小，從而使的F1減小;同時應使活塞與缸體表面的粗糙的盡可能的小，這樣就減小了f1，最終緩解缸體的拉毛現象。同時，減小了接力器行程，也使接力器運動過程中所產生的徑向力減小，緩解了接力器拉毛現象的產生。

5 ?結語

通過對接力器拉缸現象的分析，總結出緩解接力器拉缸現象的方法，有效地解決了機組拉缸撞缸現象的發生，提升了接力器運行的可靠性，從而保證接力器的安全平穩的運行，保證電廠的安全生產。

參考文獻

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