燈泡貫流式機組延伸軸擺度大原因分析及處理

陳軍華，陳 威，何建成

（1.五凌電力有限公司凌津灘水電廠，湖南 桃源 415723；2.湖南省水電智慧化工程技術研究中心，湖南 長沙 410004）

1 前言

凌津灘水電廠位于湖南省桃源縣境內，該廠裝設9臺單機為30 MW的低轉速燈泡貫流式機組，已投產運營十幾年。2019年對5號機組進行計劃性大修過程時，檢修人員發現受油器延伸軸擺度過大。受油器是將機組調速系統的壓力油自固定油管導至主軸內的內、外操作油管內并連接至轉輪內的槳葉接力器，以控制、調整水輪機槳葉開度，從而使水輪發電機始終處在協聯工況下穩定運行。當機組運行時間較長時，延伸軸擺度過大會使受油器出現軸瓦磨損嚴重、漏油量增大等故障，因其故障程度各有不同且反復出現，對機組安全穩定運行構成嚴重威脅。

2 受油器延伸軸擺度大的危害

受油器延伸軸是燈泡貫流式水輪發電機組的重要組成部分，它具有傳輸和分配壓力油以及槳葉開關的反饋作用。延伸軸擺度如果超過設計值有如下危害：

（1）軸瓦磨損，減少軸瓦的使用壽命，縮短檢修周期。

（2）受油器漏油量增大，槳葉不穩、調速器壓油泵啟動頻繁，油泵壽命縮短。

（3）由于延伸軸擺度過大，瓦與槳葉操作油管在運行時，造成槳葉操作油管與瓦憋勁，潤滑油不能很好起到潤滑作用，不能將瓦與軸之間的摩擦熱量進行散熱，使瓦的溫度升高而燒瓦。

3 受油器延伸軸擺度大的原因分析

（1）由于廠家在加工延伸軸時，機床軌道與夾具安裝延伸軸不垂直，從而造成延伸軸法蘭與中心軸線不垂直。

（2）由于操作人員的失誤，在夾裝延伸軸加工時，沒有用百分表對延伸軸進行測量校核和中心架的固定受力不均就對延伸軸進行加工，造成法蘭與軸線不垂直。

（3）原安裝單位人員在安裝延伸軸時，安裝完后，對延伸軸擺度測量調整，發現延伸軸擺度值超標時，沒有對延伸軸軸線垂直分析和法蘭面平行度進行測量，而是采用乙炔氧氣加熱變形的方式，使延伸軸擺度值是一個假象，當延伸軸加熱部位恢復常溫時，延伸軸擺度值就超標。

（4)對延伸軸與主軸連接后，沒有測量中間操作油管與外操作油管之間間隙是否均勻。如果間隙均勻，說明中間操作油管沒有對外油管運動阻攔，延伸軸擺度值大的原因是法蘭接觸部位有高點，造成擺度值大的位置螺栓不能將法蘭部位緊固到位，影響延伸軸擺度值。

由以上可知，受油器延伸軸擺度是否在設計值范圍內作用十分重要。

4 常見的處理方法

2019年凌津灘電廠，檢修5號機組槳葉操作油管時，測量延伸軸擺度，發現其擺度已經嚴重超過廠家設計值。目前常用的調整擺度的方法有以下幾種：

（1）根據水輪機安裝手冊的方法一，將擺度大的延伸軸（槳葉操作油管）的法蘭面高點進行腐蝕處理。但是現場條件已經不具備，沒有藥品，且對法蘭面腐蝕的多少沒有一個標準，可能會將整個法蘭面進行腐蝕或者高點與低點一起處理掉，達不到理想的效果。

（2）根據水輪機安裝手冊的方法二，將擺度大的延伸軸（槳葉操作油管）返廠重新進行加工。但是此方法返廠加工周期長，延長檢修工期。加工時，機床的精度和人員會影響其加工的精度，且加工后還會需要對法蘭面進行配套研磨，所以此方法不是很理想。

（3）做出擺度的坐標曲線圖，并算出凈擺度，測出水導軸承（百分表）到受油器處外油管（百分表）之間的長度，測出操作油管外油管法蘭直徑，根據以上數據值可以算出刮削量，并在法蘭面上劃出刮削的等分（分成6個區域，使用0號砂紙刮削），此方法繁瑣不推薦。

經過反復研究商討，上述方法都不適應于解決5號機組受油器延伸軸（槳葉操作油管）的擺度大的問題。為解決此問題，檢修人員結合現場實際情況，根據以前在制造廠家對軸瓦刮削原理，提高互動配合零件之間的配合的逆向思維方法，最后提出著色拋光法。著色拋光法實施是根據現場大軸接觸情況而進行，通過提高零件的形位公差進行調整，具體是用紅丹粉在槳葉操作油管法蘭上做記號，再進行反復拋光，當檢查法蘭平面度不能透光時，則擺度調整合格。

5 利用著色拋光法調整受油器延伸軸擺度過程

5.1 受油器拆卸

（1）受油器槳葉操作供油管和軸電流互感器拆卸；

（2）拆除受油器箱體下游側擋油環和集油箱；

（3）受油器齒盤測速裝置和輪轂供油箱拆卸；

（4）盤車檢查并記錄受油器操作供油箱法蘭面垂直度和拆卸關閉腔的軸瓦；

（5）在管型座法蘭上方焊接1個吊耳，并在受油器箱體正上方掛裝3 t手拉葫蘆，分別在受油器上安裝起吊索，將受油器箱體吊離工作部位；

（6）在燈泡頭內的平臺上焊接3根槽鋼,測量槳葉操作油管的擺度。

5.2 槳葉操作油管法蘭高點確認

（1）將槳葉操作油管均分8等分并逆時針進行編號，盤車測量槳葉操作供油管擺度（槳葉操作油管內油管不得大于0.20 mm、中油管不得大于0.10 mm、外油管不得大于0.07 mm）。

（2）將外操作油管延伸軸擺度值大的位置做好記號，并將延伸軸從主軸拆卸下來。

（3)將外操作油管擺度值大與擺度小的法蘭位置進行180°對換位置安裝，盤車測量擺度，發現擺度值更大，從而確認法蘭面的高點位置。

通過以上操作確定出受油器槳葉操作油管測量示意圖位置，如圖1所示。

圖1 受油器槳葉操作油管測量示意圖

在進行著色拋光調整前，用盤車測量受油器槳葉操作油管數據如表1所示。

表1 受油器槳葉操作油管未調整前數據單位：mm

5.3 槳葉操作油管法蘭高點處理

（1）將槳葉操作油管法蘭涂抹1層很薄的紅丹粉，按照原位置將延伸軸裝復到主軸，使用電動扳手將槳葉操作油管法蘭與主軸連接螺栓進行緊固。

（2）延伸軸與主軸螺栓緊固后，再次將螺栓拆卸，將延伸軸與主軸分離，檢查槳葉操作油管法蘭與主軸連接位置的紅丹粉接觸情況。

（3）對沒有紅丹粉部位用記號筆將法蘭高點分成3等分，等分分好后使用拋光機拋光（拋光砂紙要求為80號Φ180 mm），使用拋光機必須手要穩，力的大小要基本一致，在對其部位進行拋光后再用200 mm刀口尺檢查法蘭平面度和分段測量其形位公差。

（4）第一道拋光后再次將槳葉操作油管法蘭抹上紅丹粉裝復擰緊螺栓，盤車測量擺度檢查數據比初始數據更好，見表2所示。

表2 受油器槳葉操作油管調整后擺度數據單位：mm

（5）再次將槳葉操作油管拆卸，檢查法蘭紅丹粉接觸情況，將高點位置在原來的基礎上均勻延長等分的長度和等分點數增加，分好后按原要求及方法對其部位拋光檢查。

（6）反復拋光檢查法蘭平面度，直到法蘭平面度不能透光，完全在一個平面后裝復測量擺度，擺度數據合格。

5.4 受油器裝復

（1）將下游側的集油箱和擋油環的密封更換套入到槳葉操作油管上。

（2) 將受油器箱體清掃干凈，檢查受油器開啟腔的軸瓦，對軸瓦有刮傷及高點進行刮削和研磨，對受油器開啟腔軸瓦涂抹1層透平油，使用2 t手拉葫蘆吊起受油器箱體，調整受油器箱體與槳葉操作油管中心，將受油器箱體緩慢套入槳葉操作油管內，進入過程中隨時檢查槳葉操作油管與受油器箱體之間的間隙，受油器箱體在進入當中不得有任何歪斜，防止將開啟腔的軸瓦損害，可以使用百分表監視受油器箱體的偏移，當受油器箱體到達位置后。檢查關閉腔軸瓦，更換密封，將關閉腔軸瓦對準受油器箱體螺栓孔，用兩個導向全絲螺桿將關閉腔軸瓦擰入受油器箱體，緊固支座螺栓并調整槳葉操作油管與受油器箱體開啟、關閉腔軸瓦的間隙，間隙要求均勻。盤車測量受油器箱體法蘭的垂直度，箱體垂直度不得大于0.05 mm，見表3，并安裝反饋傳動推力軸承。

表3 受油器箱體垂直度調整后數據單位：mm

（3）將輪轂供油箱箱體清掃干凈，更換密封件后用2 t手拉葫蘆水平吊起向下游側移動，快到達止口位置時，先將輪轂供油箱反饋撥叉套入推力軸承，找正孔位置后將螺栓擰緊，將槳葉反饋機構裝復。

（4）將輪轂供油箱端蓋清掃干凈，更換密封條后用手拉葫蘆吊起對準滾珠花鍵緩慢插入圓珠鍵槽內，到位后對正螺栓孔及銷釘孔擰緊螺栓和裝入銷釘。

（5）將齒盤測速裝置及其支座清掃干凈，更換密封條用手拉葫蘆水平吊起對正螺栓和槳葉反饋軸向下游移動，到位后擰緊螺栓，安裝好槳葉反饋與齒盤測速傳動盤的螺栓及保護罩。

（6）將受油器箱體擋油環止動板對正位置后擰緊螺栓并把下游側開啟腔集油箱對正位置擰緊螺栓。

（7）將各附件清掃干凈，更換密封件后按原位置裝復擰緊螺栓，最后所有部件安裝完成對受油器箱體的絕緣進行測量，絕緣值大于10 MΩ。

5.5 設備運行結果

受油器設備安裝完成后開機運行1年，小修檢查受油器運行正常，檢查軸瓦磨損不再出現像之前一樣的磨損單邊現象，軸未出現憋勁的現象，受油器箱體震動減小，調速器油泵啟動間隔時間明顯延長。

6 結語

受油器操作油管是燈泡貫流式機組重要組成部分，其部件的健康直接影響著設備的安全運行。凌津灘電廠5號機機組受油器槳葉操作油管法蘭擺度過大原因分析確定，通過著色拋光法成功處理了槳葉操作油管法蘭擺度過大的問題，1年的運行驗證達到了預期目的，確保了機組安全運行，為其他同類機組類似問題處理提供了參考經驗。