水轮机接力器及液压锁锭设计
2015-04-29王昊
王昊
摘 要：水轮机导叶接力器及液压锁锭装置在传统设计中，锁锭闸板安装空间狭小，锁定装置活塞杆与闸板连接销钉难以拆卸，对锁锭装置改进设计，解决此问题。
关键词：水轮机;接力器;锁锭;设计
1.某电厂接力器布置
导水机构接力器的布置形式很多，某电厂的接力器的布置形式是目前国内运行机组中采用最多的一种典型结构，这种布置形式结构简单、容易制造、运行可靠。水轮机设置2个油压操作的直缸接力器，通过导叶操作机构来操作导叶。接力器零部件的强度应按调速器最大操作油压设计。接力器应设计成在关闭方向有少量的过行程，用以对关闭的导叶施加压紧力。接力器的油压由调速系统的油压装置供给，其额定操作油压为6.3MPa。
2.接力器容量
在调速系统的油压装置最低工作油压减去管路损失所形成的接力器缸内最低有效油压情况下，接力器的容量仍能充裕地在任何水头、功率和暂态条件操作和控制导叶在按规定的导叶关闭或开启时间内精确地控制操作导叶全关和全开行程的需要。
3.接力器支座
接力器布置在机坑-X方向里衬内专设的接力器支座上，支座是机坑里衬的一个组成部分，接力器的反作用推力通过机坑里衬传到周围混凝土上。提供适当的锚筋和锚固螺栓，以防止在接力器操作时发生滑动和摆动。
4.接力器缸
接力器缸和盖采用钢制造，并应设有油管法兰连接件、填料箱或密封以防止漏油。活塞采用铸钢，活塞杆用不锈钢，并进行高精度抛光。接力器设双层活塞环和刮油圈，使油缸壁的压力均匀并达到通过活塞的漏油最小。每个接力器缸应设置控制油管接口、2个排油接口，并配备开、关腔压力表、全套管道、配件、阀门以及从接力器缸排气的2个液压针型阀。活塞杆设有双重青铜导轴承，以使活塞不承受侧向力。外侧轴承是自润滑型。
5.刻度尺、行程变送器及行程开关
为指示导叶的实际开度和接力器的行程，应设置带指针的刻度尺。刻度尺以接力器活塞行程和导叶开度的百分数来分度。将接力器行程信号传递给计算机监控系统，设有接力器行程变送器1套，变送器的输出信号为4～20mA。接力器应配有反映其主要位置状态的主令开关，主令开关具有10对全行程可调的信号接点。
6.慢关闭装置
接力器设置可调的慢关闭装置，以改变导叶空载至全关位置的关闭速度，但该慢关闭装置不应限制空载至全开导叶位置之间的正常关闭移动速度及全行程的开启速度。
7.锁锭装置
在接力器上应设置可靠的锁定水轮机导水机构的油压操作锁定装置，以便于水轮机导叶能可靠地锁定在关闭位置。锁锭装置应能承受导叶可能受到的最大水力矩加上调速器最大操作油压时通过接力器传递给它的力。导叶锁定机构包括带接点的限位开关，限位开关在锁定装置完全锁锭或脱开时动作，锁定装置应带有全关、全开位置接点并能远方操作。在接力器上和导叶控制环上还应设置合适的手动操作的机械锁定装置，以便能在检修时可靠地锁定水轮机导叶在关闭和开启的位置上，在手动锁定装置上应装设挂锁并提供位置接点。
8.液压锁锭现有传统设计
接力器液压锁锭装置油缸下密封为V型密封，在一个检修周期内需更换一次，但锁锭闸板安装空间狭小，锁定装置活塞杆与闸板连接销钉难以拆卸，导致V型密封更换困难，对活塞杆进行改造。
9.液压锁锭改进方案
将活塞杆加工成两段进行连接，联接位置在锁锭闸板上侧120㎜处。联接方式采用联轴套加圆锥销连接，联轴套根据活塞杆加工，长60㎜，两个销孔均平行于锁锭闸板螺钉孔，装配要求活塞杆无曲折、无松动、拆装方便。在活塞杆端部加工螺纹，采用螺母将把和法兰（新增件）固定在活塞杆端部，然后将把和法兰用过内六角螺钉固定到锁定闸板上（见附图）。
10.液压锁锭改进实施
①重新加工锁定闸板（在原闸板基础上），加工法兰把和面及螺栓孔。②重新制作的活塞杆端部加工螺纹及铣出固定平面。③制作把和法兰板。④根据改造方案，需要采用的紧固件规格如下：GB/T6172.1-2000，M24六角薄螺母3个/台;GB/T70.1-2000，M16X45内六角圆柱头螺钉4个/台;建议均采用不锈钢材料。
11.锁锭销计算
正常运行工况销轴所受剪应力：
异常工况销轴所受剪应力：略
12.安装过程
①装配好操作机构，将把和法兰通过M24薄螺母固定在活塞杆上，需要控制法兰下平面至操作机构下把和平面的距离（理论225mm）。②采用临时支撑将锁定闸板调整至合适位置高度，固定好。③将装配后的操作机构安装就位，将活塞杆端部把和法兰与锁定闸板上的把和槽对应，调节径向位置。④拧入4个M16内六角圆柱头螺钉，直至把和面贴紧。
13.检修拆卸过程
①将液压锁定全部设置在全退出状态，提起锁定闸板后;②在闸板下方设置支撑固定闸板;③采用扳手拆卸把和法兰与闸板间的把和螺栓，然后将上部的操作机构移除检修（连同把和法兰一起）。
14.改进设计成果
根据现场安装、运行，水轮机导叶接力器液压锁锭装置改进设计后满足某水电站改造要求，电站水轮机能安全运行。
