三板溪电厂导叶接力器压紧行程测量及调整

2018-05-25胡宇松

水电站机电技术 2018年5期

胡宇松，雷战

（湖南五凌电力工程有限公司，湖南长沙410004）

1 引言

三板溪水电厂位于贵州省锦屏县境内，清水江下游,是沅水干流上唯一具有多年调节能力的龙头电站，安装4台由哈尔滨电机厂生产的25万kW混流式水轮发电机组，2006年全部投产后，年设计发电量24.28亿kW·h。电厂额定水头128 m，最大水头156.5 m，其水轮机型号为HLA855-LJ-505。水力机组的主机分为水轮机、发电机和水轮机调速系统三个部分，水轮机调速系统作为水力机组的重要组成部分，关系到机组的正常运行乃至于电网系统的稳定。其接力器压紧行程的测量与调整是水轮机调速系统机械检修工作中重要的一环。

2 三板溪水电厂调速器概况

三板溪水电厂机组设有2个直径为550 mm的油压操作、双向直缸接力器，额定油压为6.3 MPa，布置于水轮机机坑上游侧里衬内。左接力器带液压锁定，右接力器带机械锁定。从三板溪水电厂机组投运以来，出现过机组停机时间长、大轴蠕动、导叶漏水量大等问题，作为连接并控制导水机构的接力器，其压紧行程的大小与变化，是造成以上问题的主要因素。大轴蠕动以及机组在低转速下运行，轴承无法形成油膜，与大轴产生干摩擦，长时间运行会使瓦温升高，导致烧瓦的严重后果。为确保机组安全，消除大轴蠕动带来的危害，必须将接力器压紧行程调整到设计值，并保持不变。

参照GB/T8564-2003水轮发电机组安装技术规范，三板溪水电厂接力器为直缸接力器，转轮直径5 050 mm，活动导叶为刚性密封不带密封条，所以接力器压紧行程应控制在5～7 mm之间。接力器压紧行程参考值如下页表1所示：

表1 接力器压紧行程参考值

3 压紧行程的测量方式的改进

导叶关闭时，在来自蜗壳的压力水和导叶内弹性密封的作用下，以及连臂变形及各销轴间存在间隙等，导叶有向开侧运行的趋势，为避免由此引起的漏水现象，当接力器关闭导叶之后，还要继续关闭一段行程，使导叶关闭后有几毫米的压紧量，即是导叶压紧行程。但需通过水轮机接力器来实现，因此一般情况下称为水轮机接力器压紧行程。

3.1 传统的测量方式

测量压紧行程时，手动操作调速器使导叶全关，退出液压锁定和机械锁定。在两个接力器的活塞杆上各架设一套百分表，左接力器预压1 mm，右接力器预压9 mm。关闭压油槽出口主供油阀及其旁通阀并静置5 h，由于主配压阀为间隙密封，系统存在一定的内泄。因为导水机构各部的弹性作用，使接力器活塞向开侧回复，这时百分表读得一数值，前后两次读数之差，就是接力器的压紧行程。

3.2 改进的测量方式

接力器因为安装高程和机坑里衬的原因，并没有在接力器的开关机腔装设排油阀，而是安装高压堵头。设计的原因造成测量压紧行程时不能快速撤除接力器关机腔油压，需要静置5 h以上才能读出数值，严重影响了工作效率。为了快速精确测量接力器压紧行程，在不加装排油阀的情况下，完成测量，必须在调速器液压系统上人为作一些措施。

调速器主配压阀由美国GE公司生产，附属过滤精度10 μm双精过滤器，用于过滤控制主配压阀的手动紧急停机阀、电动紧急停机阀、比例伺服阀的压力油。这部分压力油取于主配压阀常压油，如果将手动紧急停机阀切至“停机”侧，此时主配压阀强制在关机位置，接力器关机腔就和主配压阀常压油相通。这个时候接力器关机腔与双精过滤器是相连通的，可以在关闭主供油阀的情况下，通过过滤器泄压堵头将接力器关机腔压力油消压至零。改进后的测量过程分以下4个步骤：

（1）退出接力器液压锁定和机械锁定，将手动紧急停机阀切至“停机”侧；

（2）主配压阀受手动紧急停机阀控制被强制关机位置，在左右接力器活塞杆上架设百分表，对零读数；

（3）关闭主供油阀及其旁通阀；

（4）旋下双过滤器泄压堵头，将接力器关机腔消压至零，读取百分表读数，两次相减即为接力器压紧行程。如图1所示。

那么这种测量方法是否在精度上存在误差呢？经多次反复测量，数据证明这种方法是科学可行的，两种方法测量误差＜ 0.05 mm，假设压紧行程为4 mm，误差 =0.05/4×100%=1.25%＜5%。数据参考以表2为例：

图1 测量过程示意图

表2 1～4号机组实验数据单位：mm

4 压紧行程的调整

若导水机构的压紧行程偏小，可先将接力器活塞杆止动背帽松开，根据压紧行程应增加的数值及背帽的螺距，计算出活塞杆应调整的圈数，转动活塞杆使其伸长，调整后再进行压紧行程测定，直至合格为止。接力器活塞杆与推拉头连接螺纹为M140×4，旋转一圈压紧行程变化4 mm，外露的活塞杆上加工有平面，用于架设140 mm开口扳手转动活塞杆调整接力器压紧行程。

三板溪水电厂机组水车室内安装有5 t的环形检修吊1台，可用于检修起吊水车室内5 t以下物件。制作专用无死角U型扳手一把，利用悬挂在检修吊上的2 t的链条葫芦的起升带动专用扳手旋转，从而达到接力器活塞杆旋转调整压紧行程的目的。与传统的用大型开口扳手卡住活塞杆，使用大锤敲击调整压紧行程的方式相比，它具有无调整死角、劳动强度低等优势。接力器压紧行程调整示意图如图2、图3所示。

图2 接力器压紧行程调整示意图

图3 专用无死角U型扳手结构图

5 压紧行程的变化带来的危害以及需要采取的措施

三板溪水电厂1号、3号机组在设备巡视中发现导叶接力器活塞杆与推拉杆接头锁紧螺母松动，用大锤打紧后，经过机组一段时间运行又出现螺母松动问题，活塞杆螺杆螺母松动会导致活塞杆转动，活塞杆转动会导致液压锁定在机组停机后无法投入（活塞杆旋松）及压紧量过大损坏各部件；活塞杆转动会导致压紧行程发生变化（活塞杆旋紧），导叶关闭不严，漏水量大机组无法正常停机及发生大轴蠕动，给机组安全稳定运行带来了安全隐患。

为防止活塞杆转动，在推拉杆接头与活塞杆螺杆锁紧螺母旁焊接“L”型止动块，可以起到防活塞杆转动作用。止动块加装示意图如图4所示。

止动块头部顶住活塞杆加工平面，尾部压紧锁紧螺母并用J507电焊条焊于推拉头上。加装止动块后，机组运行一段时间后再未发现活塞杆转动的现象。表3、表4为数据对比。

表3、表4数据对比发现2013年之间没有加装止动块时，接力器压紧行程变化最大达到0.52 mm，现场显示活塞杆位置记号发生变化。而加装止动块后压紧行程变化在0.10 mm以内，考虑导水机构连杆间隙等因素，观察活塞杆位置记号也没有变化，说明已经遏制住接力器压紧行程的变化。