水布埡電廠機組擴修改造接力器活塞桿水平調整

周 敏，楊 俊，杜偉峰，黃漢琛，羅 霄

(湖北清江水電開發有限責任公司，湖北 宜昌 443000)

1 概 述

1.1 電站概況

水布埡水電站壩址位于清江中游的巴東縣水布埡鎮，上距恩施117 km，下距隔河巖92 km，距清江入長江口153 km，是清江梯級開發的龍頭樞紐。水庫正常蓄水位400 m，相應庫容43.12億m3，總庫容45.8億m3，是以發電為主，并兼顧防洪、航運等的水利樞紐工程。

電站大壩為混凝土面板堆石壩，最大壩高233 m，壩頂高程409 m，壩軸線長660 m，壩頂寬度12 m，最大下泄流量為18 280 m3/s，安裝了4臺容量為460 MW的軸流定漿式水輪發電機組，設計年發電量39.85億kW·h。

1.2 接力器概況

水布埡電站機組接力器為直缸式接力器，數量為2臺，制造廠家為上海福伊特西門子水電設備有限公司，主要由缸體、前后缸蓋、活塞、活塞導向帶、活塞桿、活塞桿軸封、導向套、超級螺栓、推拉桿頭、缸蓋密封、行程指示板和鎖錠裝置(分為自動鎖錠和手動鎖錠，分別裝在兩個接力器上)等部件組成[1]。

接力器后缸蓋通過16顆強度為8.8級的M42螺母與基坑連接固定，后缸蓋與基礎板之間有調整墊板，其理論厚度為18 mm，但是可以根據接力器安裝的實際情況，進行現場配車[2]。接力器(帶自動鎖錠)的結構圖如圖1所示。

圖1 水布埡電站接力器(帶自動鎖錠)結構示意圖

2 調整原理

在安裝過程中，通過在后缸蓋與基礎板之間加減墊片，來調整接力器活塞桿的水平，其加減墊片的厚度運用相似三角形原理來計算確定，如圖2所示。

圖2 接力器中相似三角形

3 調整過程

水布埡電站3號機組擴修改造期間，對2臺接力器進行了整體吊裝，在檢修前后，對接力器及控制環的高程、水平進行了測量，其中高程數據由清江公司庫壩中心水準測量，水平數據由合像水平儀現場測量[3-4]。

數據采集點如圖3所示，為方便分析，特此說明：

圖3 數據采集點示意圖

a、b分別為1號、2號接力器活塞全部縮在缸體內時的推拉桿頭位置，取1、5點數據。

a*、b*分別為1號、2號接力器活塞全部伸出缸體外時(500 mm)的推拉桿頭位置，取1*、5*點數據。

A、B為對應1號、2號接力器的控制環耳柄位置，取3、7點數據。

3.1 第一次數據測量、調整、回裝

在檢修前，進行第一次數據測量，導葉全開，接力器活塞桿狀態如圖4所示，測得數據如表1所示，比較值如表2所示。

圖4 導葉全開位活塞桿狀態圖

表1 測量值

通過分析表1、表2中的數據，可以得出如下結論：

表2 比較值

1)a*低于A 1.026 6 mm；

2)b高于B 2.07 mm；

3)a*低于b 2.77 mm；

4)A高于B 0.326 6 mm；

5)1號接力器活塞桿水平 +0.74 mm/m(+為內側高)，2號接力器活塞桿水平-0.20 mm/m。

可以看到，在檢修前，兩活塞桿水平(+0.74 mm/m，-0.20 mm/m.)高低方向不一致，兩推拉桿頭高程差(2號高)超過標準(±1.5 mm)。考慮到2號接力器活塞桿靠外側高，且推拉桿頭與1號接力器推拉桿頭高程差超過標準，在第一次回裝時，試著取掉原2號接力器后缸蓋與基礎板間底側的兩塊平墊。

第一次回裝后，進行第二次數據測量，測得數據如表3所示，比較值如表4所示。

表3 測量值

表4 比較值

注：1*、2*、5*、6*對應兩活塞均伸出缸體外時的1、2、5、6(伸出距離500 mm)。

分析表3、表4中的數據，可以得出以下結論(第一次調整后)：

1)a高于A 0.5 mm，b高于B 1.89 mm；

2)a低于b 1.29 mm，A高于B 0.1 mm；

3)a*低于a 0.48 mm，b*低于b 0.69 mm；

4)1號活塞桿水平+0.39 mm/m，2號活塞桿水平+0.47 mm/m(如圖5所示)，兩推拉桿頭高程差1.29 mm。

圖5 第一次調整回裝后，活塞桿的水平度示意圖

3.2 第二次調整、回裝

由于第一次調整回裝后兩活塞桿水平數值超過標準(±0.10 mm/m)，因此作出第二次調整，在兩接力器后缸蓋與基礎板間底側均勻增加0.15 mm銅墊。然后進行第二次回裝，第三次數據測量，測得數據如表5所示，比較值如表6所示。

分析表5、表6中的數據，可以得出以下結論(第二次調整后)：

表5 測量值

表6 比較值

1)a高于A 0.46 mm，b高于B 2.2 mm；

2)a低于b 1.3 mm，A高于B 0.44 mm；

3)a*低于a 0.39mm，b*低于b 0.31mm；

4)1號活塞桿水平+0.42 mm/m，2號活塞桿水平+0.45 mm/m(如圖6所示)，兩推拉桿頭高程差1.3 mm。

圖6 第二次調整回裝后，活塞桿的水平度示意圖

3.3 第三次調整、回裝

由于兩活塞桿水平數值仍超過標準，因此作出第三次調整，在現有基礎上，增加后缸蓋底側銅墊0.30 mm(加上第一次增加的0.15 mm銅墊，共加墊0.45 mm)，加墊方位如圖7所示。

圖7 第三次調整加墊方位示意圖

第三次調整回裝后，進行第四次數據測量，測得數據如表7所示，比較值如表8所示。

分析表7、表8中的數據，可以得出以下結論(第三次調整后)：

表7 測量值

表8 比較值

1)a高于A 0.83 mm，b高于B 2.67 mm；

2)a低于b 1.49 mm，A高于B 0.35 mm；

3)a*低于a 0.46 mm，b*低于b 0.12 mm；

4)1號活塞桿水平+0.07 mm/m，2號活塞桿水平+0.08 mm/m(如圖8所示)，未超過±0.10 mm/m，兩推拉桿頭高程差1.49 mm。

圖8 第三次調整回裝后，活塞桿的水平度示意圖

4 分析總結

1)根據測量得到的水平數據，計算出活塞桿的下垂距離，并通過相似三角形原理，得出需要增減墊片的厚度，反復調整，最終成功將活塞桿的不水平度控制在合格范圍內。

2)根據修后缸體水平數據，分析檢修前2號接力器底側加裝的兩塊墊片是為了墊高角度讓2號缸體與1號缸體平行，但導致2號活塞桿外側偏高，與1號活塞桿高低方向不一致，且2號推拉桿頭與1號推拉桿頭高程差過大，超過標準。

3)活塞桿在伸出過程中，由于推拉桿頭和自身重量，會輕微下垂，與缸體水平方向形成小于180°的夾角，因此測量的活塞桿與缸體水平數據不一致。從數據來看，1號活塞桿與缸體夾角較2號偏小。

4)在帶壓情況下，活塞桿下垂幅度會受到抑制，參考檢修前1號活塞桿的水平測量數據(不帶壓+0.74 mm/m，帶壓+0.50 mm/m)。

5)調整后，兩推拉桿頭高程差在標準內，推拉桿頭與控制環耳柄的高程差可以通過推拉桿下方加墊調整。

6)兩控制環在耳柄處的高程差在檢修前后基本一致(同為1號接力器側高)。

5 結 語

在接力器回裝過程中，通過反復的計算調整，來增減后缸蓋與基礎板之間墊片的厚度，從而達到控制活塞桿水平度在合格范圍內的目的。這樣不但可以讓接力器保持良好的運行工況，減少活塞桿軸封破損、活塞拉缸[5]等問題的出現，而且更能在水布埡電廠另外3臺機組后續的擴修中，為接力器回裝項目提供寶貴的經驗和良好的參考價值。