沙湾水电站水轮机导叶接力器拉缸故障处理

刘宏， 刘高

（四川圣达水电开发有限公司，四川乐山614900）

1 引 言

沙湾水电站位于四川省乐山市沙湾区葫芦镇河段，为大渡河干流下游河段梯级开发的第一级水电站，上游梯级为已建的铜街子水电站，下游梯级为在建的安谷水电站。电站安装4 台单机容量120MW 的轴流转桨式水轮发电机组，装机总容量480MW，多年平均年发电量24.07亿kW·h。水轮机型号ZZD345E-LH-850，导叶接力器共2 个，直径φ650mm，行程1315mm，为直缸摇摆式，额定操作油压为4.0MPa，布置在机坑内壁。为减小导叶空载开度以下的关闭速度，接力器设置可调整的关闭缓冲装置，防止产生直接水锤。关闭缓冲装置不限制接力器在空载至满载之间的开启速度。

2 故障发生过程和现象

2010 年08 月25 日，沙湾水电站运行人员发现1 号机组运行过程中调速器油压装置油泵启动间隔时间减小，油温明显升高，机组停机状态，事故配压阀异常振动和异响。采用红外线测温仪检查两个导叶接力器缸壁活塞位置周向的温度，两个接力器所测部位温度不一致，且温度差在3℃～5℃，其中一个接力器周向检测温度也不一致。将事故配压阀投入振动后异响消除，油泵启动频繁未消除，在回油箱内检查回油管持续有大量的回油。

3 故障原因分析

通过检查，分析导叶接力器存在窜油现象，2 个导叶接力器中，温度高的导叶接力器为窜油接力器，周向温度高的部位为窜油点。窜油主要为导叶接力器活塞密封损毁和缸体拉伤引起。

3.1 设计原因分析

沙湾水电站水轮机导叶接力器属整体摇摆式接力器，总重6170kg，前后支点距离为4149mm，接力器行程1315mm。由于重量大，行程长，前后支点距离大，而且活塞与接力器缸的间隙较大（约1mm），导致整个接力器呈弯曲形，活塞上的密封材料是聚四氟乙烯和聚氨酯，不能将活塞支撑住，活塞与接力器缸必然会接触，两者材料均为20SiMn，性能相同，在摩擦过程中必然将缸拉坏。导叶接力器装配图见图1。

3.2 安装原因分析

进行导叶接力器水平度检查，导叶接力器水平仪测量位置图见图2。

图1 导叶接力器装配图

图2 导叶接力器水平仪测量位置图

右接力器水平度（缸套处测得）：全关A=0.35mm/m，中间位置A=0.40mm/m，全开位置A=0.43mm/m。

右接力器水平度（活塞杆处测得）：全关B=0.50mm/m，中间位置B=0.57mm/m，全开位置B=0.60mm/m。

水平度均超过规范要求的0.10mm/m。

以上原因均可能造成接力器拉缸，但接力器活塞与缸体材质相同是造成接力器拉缸的重要原因。

4 处理及改造过程

4.1 处理及改造方案

将拉缸接力器返厂修复，更换新的接力器缸体。改造接力器活塞：将活塞外圆前后两段车小，增加耐磨材料（镶焊铜合金材料），由于活塞与接力器缸的接触，摩擦是不可避免的，在活塞上增加与钢材料性能不同的耐磨材料能有效地避免拉缸。接力器活塞轴、前后缸盖继续使用，由于后缸盖与基础支座连接在一起，分解拆除、安装受吊装条件所限，难度大，工作量大，后缸盖不返厂，厂内加工工装代替进行打压试验。将调速系统相关的油管分解、清扫，更换新的透平油，油压装置回油箱清扫，重新调整接力器的水平。

4.2 处理及改造工序

（1）处理准备：材料、工器具、人员准备；（2）检修作业指导书准备；（3）办理工作票；（4）做安全措施；（5）用测杆测量耳柄销孔内边至活塞杆的距离并记录数据；（6）拔出活塞杆耳柄与控制环连接的定位销，用调速器手动开启导叶，使控制环与接力器分离；（7）油压系统和接力器排油；（8）用手拉葫芦吊住接力器缸体上的吊耳柄，用专用扳手拆除接力器后缸盖连接螺栓，使接力器与接力器基础分离；（9）将接力器从水机室运到安装间：由于接力器的体积大，重量重，避免扩大检修范围，不可能利用厂房桥式起重机从机坑吊出；采取土办法吊装、倒运方式：在水机室内的环形吊装轨道上沿接力器倒运途径用10t 手拉葫芦布置吊点，在水机室门口夹层楼板上钻孔布置吊点，将接力器整体倒运到水机室门口后，再将接力器吊装到支架上，支架下面垫滚杠，用手拉葫芦牵引的方式将接力器倒运到水轮机层吊物孔处，再用厂房桥式起重机吊到安装间装车返厂；（10）接力器返厂修复；（11）接力器返厂修复同时将油压系统的管道进行清扫；（12）将修复好的接力器用同样方法从安装间倒运到水机室；（13）安装接力器及压力试验；（14）接力器水平调整；（15）与控制环相连，调整接力器活塞杆长度；（16）系统充油，接力器压紧行程复查、调整；（17）现场清理，办理工作结束，恢复安全措施。

4.3 处理及改造中的注意事项

（1）起重运输。由于采用“土办法”人工倒运方式，存在较大安全风险，现场作业时所用的起重工具使用前进行检查，使用过程中要求有经验的起重作业人员进行布置吊点、指挥、监护。

（2）修复的接力器在厂内进行压力试验检查前缸盖和活塞密封，现场安装后再进行压力试验，检查活塞和后缸盖的密封。

（3）回装后检查耳柄销孔内边至活塞杆的距离应与拆卸前的数据一致，以免影响接力器的行程。

（4）务必复查和调整接力器压紧行程。

（5）应清扫干净接力器拉缸后系统相关的管道和附件设备。

4.4 处理及改造后的效果

沙湾水电站1 号水轮机导叶接力器拉缸处理及改造后，未再发生窜油现象，导叶接力器运行稳定。

5 结 语

在电站日常运行过程中，可通过测量接力器缸体温度的变化情况、油泵启停情况和停机态时投入事故配压阀观测是否持续回游等方式判断接力器是否拉缸。出现拉缸后，可参照以上处理方式进行处理。存在接力器活塞和缸体材质一致的电站建议参照改造，新建电站在设备订货时建议将接力器活塞和缸体采用不同的材质，避免类似问题的发生。

［1］ 四川大渡河沙湾水电站可行性研究报告［R］.四川省水利水电设计勘测院，2004.

［2］ 汤正义.水轮机调速器机械检修［M］.北京：中国电力出版社，2003.

［3］ 李国晓.水轮机调速器运行与维护［M］.北京：中国水利水电出版社，1998.

（编辑 启 迪）