研制灯泡贯流式水轮机新型重锤支撑装置

郝玮 龙镇 梅毅

摘要：在发电分场内部分析会中发现在机组检修期间水工分场工作人员进入流道检查过水流道时，运行人员在做安全措施时因检修大票并未终结，需要多方协调通知各个大票工作负责人说明情况收回相关工作票暂停工作，检查现场具备操作条件后通知维护人员配合顶起机组重锤，过水流道检查结束后需要再次联系维护人员配合拆除措施。为了在检修工期内保证机组正常的检修时间、保证进入机组进水流道工作人员的人身安全、减少检修期间机组重锤顶起时间和方便、简化操作，作者和团队决定研发灯泡贯流式水轮机新型重锤支撑装置。经过查找相关资料，发现现有文献上均无相关适用工具;通过观察，决定借鉴维修汽车使用的小车式顶起装置，该装置移动方便快捷，价格便宜，基本上可以单人操作，如果能将其原理应用到新型灯泡贯流式水轮机新型重锤支撑装置的研制中，可以较好的满足减少人员及缩短时间等需求。

关键词：贯流式水轮机;技术分析;技术措施;重锤

前沿：

小漩水电站位于湖北省竹山县境内，在竹山县城上游3.0km处。是汉江第一大支流堵河三级梯级开发的中间一级，上游10.4km为潘口水电站，下游98.0km为黄龙滩水电站，小漩为上游潘口电站的反调节水库，也是堵河梯级滚动开发的第三级，为河床径流式水电站，主要任务是发电。电站安装有3台单机容量为1.667万千瓦的灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量5万千瓦，由天津天发水电设备有限公司制造。电站年均发电量约1.5亿千瓦时。工程正常蓄水位为264米，相应库容0.2249亿立方米，调节库容0.0678亿立方米，为日调节水库。

1 背景阐述

小漩水电站装有3台灯泡贯流转浆式水轮发电机组，单机容量16.67MW。由天津天发水电设备有限公司制造。

机组主要构件安装在不漏水的机壳里，水平方式布置在流道河水中。在导水机构控制环关闭侧装一10t重锤以利于导叶自关闭作为机组防飞逸保障措施。机组流道只有尾水管一个进人孔，无接力器机械锁锭机构，无专用重锤支撑装置。导叶全关时重锤底部距地320mm，导叶开度为80%时底部距地高度为1000mm;小漩水电站低位油箱廊道层最窄过道540mm。

根据公司《小漩水电站水工建筑物巡视检查制度》管理规定，小漩水电站水轮发电机组过水流道每年至少检查一次，工作人员进入机组进水流道检查时需要从尾水管进人孔进入再穿过80%以上开度导叶进入进水流道。为保证工作人员穿过导叶时或进入引水流道后调速器误动使导叶全关而酿成事故，需要重锤下布置一个安全可靠的支撑装置将重锤顶起。

2 可行性分析

借鉴的维修汽车使用的小车式顶起装置为成熟的工具，应用普遍，技术资料充分易寻，能提供充足的技术理论支撑。

分解货车移动式千斤顶操作过程：小车将千斤顶移至重物下方，千斤顶升起顶起车辆，由于车辆自重压紧移动式千斤顶，呈现一个稳定的顶起整体。

货车移动式千斤顶优缺点分析： 移动方便，单人操作，千斤顶顶起重物和支持重物两个作用;缺点分析：顶起高度有限，顶起重量有限。结合实际需求重锤需要顶起的起始高度基本固定，无需顶起过程，只需重锤落下时起支撑作用。

通过操作步骤分解和优缺点分析，可以以货车移动式千斤为借鉴原型，进行方案设计。

技术力量：课题组成员来自公司不同的技术部门，组员中有机械专业检修工作经验、有较好的组织能力和较强的综合业务能力;有某甲级设计院工作经历、能熟练使用CAD及其他专业绘图软件以及研发设计能力;有详细的小漩重锤各方面数据、资料。有接近两年的项目研究和科学论证。综上所述，设计制造小漩重锤支撑装置具有充分的可行性。

3 设计思路

根据设计背景的条件需要制作一个使用时推到重锤正下方，使用结束后拉出来，有足够的承载力，而且三台机组可以共用的装置。经过多个方案比选最后考虑采取“移动机构+承重机构+弹簧”的方案，具体构思為重锤支撑装置在不使用时承重机构（承重桌）被弹簧撑起使承重机构支柱（承重桌退）离开地面约3～5cm，在使用时依靠重锤自重下落克服弹簧弹力使承重机构向下移动，通过承重机构支柱与地面接触将重锤撑起，最后通过承重机构将重锤重量传递给地面。

这种方案既解决了支撑装置与重锤接触面的刚性接触，同时也解决了普通车轮无法承载10t重物的问题，而且可以自由移动，方便三台机组共用。

重锤需要顶起时通过操作调速器将重锤提高至高于重锤支撑装置自然状态下承重机构上表面的高度，将装置推至重锤正下方，全关调速器主供油阀、将压油罐油压逐渐撤压至0MPa、重锤在没有操作油压的情况下依靠自重自然下落克服弹簧弹力最终压实承重机构将重锤重量传递给地面;支撑装置使用完毕后给压油罐建压，操作调速器将重锤提升离开承重机构上表面再将装置拉出，待装置移开后再缓慢关闭导叶至全关。

这种灯泡贯流式水轮机新型重锤支撑装置其特征在于承重机构、移动机构、弹簧。因小漩水电站低位油箱过道最窄处宽度为540mm，设计的装置要在低位油箱廊道层自由移动，所以装置设计外缘尺寸为700*520mm。

4 技术问题方案措施

这种可自动升降和可自由移动的灯泡贯流式水轮机重锤支撑装置可分为三部分，即承重机构、移动机构、弹簧;承重机构包括承重桌面，承重桌面下面设有导向杆、承重支柱、加固承重支柱的斜筋，每个承重桌支柱下端固定承重垫块。

移动机构包括移动机构上面板，移动机构上面板通过移动机构支柱与移动底盘连接;移动机构上面板设有导向孔，导向杆自由穿过导向孔，导向杆位于移动机构上面板上部套有弹簧，弹簧将承重机构顶起使其脱离地面。

移动机构上面板下部设有导向面板，导向面板四角设有与移动机构支柱匹配的凹槽，导向面板设有与导向杆匹配的导向孔。

移动底盘下设有四个自带刹车功能的万向轮，使装置在移动过程中可自由转向方便移动;在使用时踩下刹车装置将固定在某一位置不动。

5 总述

创新小组自成立以来历时近2年时间，以安全至上、操作简单为目的，经过多个方案比选确定了选用“小车+弹簧+承重桌”作为最佳备选方案，根据现场实际情况经过分级方案优选最终确定选用承重桌在外型方案。

在活动过程中小组成员制定了详细的目标和实施对策及措施，根据小组成员各人特长和职务进行人员分工，并对活动进度节点作了详细的计划。最终在小组成员团结一致相互配合下克服困难逐步完成了重锤支撑装置的设计、制作、试验与推广。

参考文献：

[1]郝玮， 孙富根， 祝威等. 一种可自动升降和移动的灯泡贯流式水轮机重锤支撑装置.

[2]潘熙和，王爱生. 灯泡贯流式机组调速器的研制[J]. 水力发电（11）：43-45，67.