東西關水電站3F機組潛動原因淺析

摘要：東西關水電站共安裝4臺軸流轉漿式機組，其中3F機組停機時風閘自動加閘超時，機組出現潛動，針對此情況，項目部在3F機組C修時對導葉間隙和控制環中心、連桿長度等設備重新進行測量和檢修，以求找到解決3F機組潛動問題的根源，為其他電站遇到類似問題進行處理提供了借鑒。

關鍵詞：3F機組潛動;導葉間隙調整;叉頭連桿調整

1 概述

2021年3月3日，東西關電站3F機組停機時風閘自動加閘超時，現場觀察發現3F機組轉速降至22.7%，不繼續下降，此時導葉開度已關為0。手動投入風閘后，轉速逐漸下降至0;停機完成后，將風閘撤除，機組轉速再次上升，3分鐘內轉速上升至15%，隨即又手動投入風閘將轉速降為0。針對3F機組出現潛動現象，項目部與業主單位開展研討，在機組C修期間，對機組導葉端面間隙和里面間隙進行原始測量和重新調整，對水車室接力器壓緊行程、控制環中心、連桿的長度進行修前和修后測量，反復調整和復測，以求消除3F機組潛動。

2 檢查過程

在3F機組C級檢修期間對導水機構進行檢查：發現部分導葉端面、立面間隙超出設計值，頂蓋抗磨板、底環抗磨板均存在一定的拉傷，控制環與拐臂的連桿長度存在較大的偏差;壓緊行程超標，帶鎖定側壓緊行程10.75mm，不帶鎖定側壓緊行程11.5mm;部分導葉與連桿的圓柱銷受力大，不易拔出，具體數據如下：

壓緊行程值為6～9mm。

進一步檢查控制環中心，導葉上中軸套磨損，拐臂圓錐銷松緊度，連桿圓錐銷間隙均未見異常。

3 原因分析及處理過程

3.1原因分析

（1）叉頭連桿長短不一，最大值775mm，最小743mm，其中有14個連桿與正常值760偏差較大，均在10～15mm之間;不能保證導葉整體圓度，導致導葉受力不均勻，在導葉動作過程中產生偏移，引起導葉立面間隙不均或變大。

（2）2#、5#、6#、7#、8#、9#、10#、11#、12#端面間隙較小或無間隙，部分導葉上下端面與頂蓋抗磨板、底環抗磨板存在拉痕、起瘤現象，也可能引起導葉轉動過程中力矩過大，連桿受力過大發生彈性變形，造成導葉開、關位置與實際不同步等。

（3）與導葉臂同鉆鉸的Φ65定位圓柱銷配合不緊密;部分導葉轉動過程中導葉臂與導葉不同步位移，造成部分導葉臂與導葉出現位置偏差，造成導葉全關位置與實際不符。（建議檢修期間對配合尺寸進行全面檢查）

（4）其中8#、12#、14#、22#雙連桿叉頭與拐臂在開度（30%-35%）發生干涉，造成控制環非正常受力，底抗磨板、側抗磨板存在偏磨，運行不平穩、偏心等，引起導葉開關過程中控制環中心不停發生變化，造成導葉間隙變大。

3.2處理措施

（1）根據測量數據對導葉端立面間隙進行了調整。（2）檢查導葉上下抗磨板磨損情況，修磨抗磨板與導葉上下端接觸面高點及拉痕。（3）拔出48個連桿叉頭圓錐銷;更換24個連桿。（4）復查控制環中心合格后點焊牢固。（5）檢查部分導葉臂圓柱銷緊密情況，沒發現異常松動。（6）調整部分導葉端面間隙。（7）用鋼絲繩將導葉整體進行捆綁，調整導葉立面間隙，測量整體圓度符合要求。具體處理過程如下：1）松開拐臂與連桿的銷子，用鋼絲繩和倒鏈對機組24個導葉進行捆綁，對立面間隙進行調整，將立面間隙調整為0mm;2）對雙連桿進行更換，然后復測連桿長度，找出連桿長度偏差;3）對雙連桿叉頭與拐臂發生干涉部位進行打磨處理，消除干擾導葉立面間隙的因素;4）復測導葉與底環外邊沿的最小值（導葉圓度）;5）復測控制環與基礎環之間的間隙;6）打緊雙連桿和螺帽，復測導葉立面間隙、壓緊行程;7）焊接牢固拐臂與控制環小耳朵之間的雙連桿被帽;（8）建壓后測量接力器壓緊行程，帶液壓鎖錠側7.83mm，帶手動鎖錠側6.96mm，復測導葉端立面間隙，發現部分導葉立面間隙與建壓前數據相差較大。

4 修后數據分析

（1）分別在不帶壓狀態、帶壓狀態、泄壓狀態下測量連桿叉頭銷中間距離，未發現異常，連桿鎖緊螺母無松動，無彈性變形情況;可以確定連桿不存在強度不夠問題。

（2）回裝前預留接力器壓緊行程3mm，建壓后測量壓緊行程發現帶液壓鎖錠側壓緊行程7.83mm，帶手動鎖錠側壓緊行程6.96mm，均與預留值（8mm）偏差較大，可以確定部分導葉受力較大，存在彈性變形。

（3）建壓后，接力器動作前后導葉端間隙均有明顯變化，特別是立面間隙不僅總間隙變大，部分導葉間隙遠超接力器動作前數值，意味著每次接力器動作過程中各個導葉受力不平衡或不同步。

5 總結及建議

2021年3F機組C修期間，對導葉立面間隙調整后，機組導葉漏水量減小，機組潛動得到改善。但要想徹底消除3F機組潛動，建議在大修期間，拆除導葉，徹底打磨處理導葉拉傷部位，更換控制環底、側抗磨板;處理導葉上部抗磨板和下部抗磨板拉傷部位，從而從根本上消除3F機組潛動。

現階段采取的措施為更改風閘投入方式，機組停機后，自動投入風閘制動。

參考文獻：

[1]水輪發電機組安裝技術規范GB/T8564-2003

[2]東西關ZZD626-LH-640型水輪機安裝說明書

作者簡介：劉敏華（1981-），男，湖北棗陽人，工學學士，項目負責人，高級工程師，從事水電站機電設備安裝、機組檢修技術與管理工作。