水布埡電廠2F機(jī)組接力器推拉桿改造

楊 俊，劉維斌

(湖北清江水電開發(fā)有限責(zé)任公司，湖北 宜昌 443000)

水布埡電廠位于湖北省巴東縣境內(nèi)，是清江梯級(jí)開發(fā)的龍頭樞紐，首臺(tái)機(jī)組于2007年底投產(chǎn)發(fā)電。由于長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，電廠2F機(jī)組調(diào)速器接力器存在推拉桿傳動(dòng)銷與銷孔配合間隙過大、壓板彈性圓柱銷頻繁剪斷以及2臺(tái)接力器壓緊行程不一致等問題，嚴(yán)重影響機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行和經(jīng)濟(jì)效益。經(jīng)研究決定對(duì)2F機(jī)組調(diào)速器接力器推拉桿進(jìn)行改造，以解決上述問題。

1 原推拉桿存在的問題

在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)系統(tǒng)中，推拉桿連接接力器和導(dǎo)葉控制環(huán)，導(dǎo)葉通過接力器的驅(qū)動(dòng)達(dá)到同步轉(zhuǎn)動(dòng)。接力器固定在水輪機(jī)機(jī)組上，控制環(huán)繞水輪機(jī)主軸線轉(zhuǎn)動(dòng)[1]。原2F機(jī)組接力器推拉桿為鍛鋼制造，由上連接板、下連接板和筋板組成，上下連接板通過焊接筋板連在一起，如圖1所示。推拉桿通過2個(gè)傳動(dòng)銷分別與導(dǎo)葉接力器活塞和控制環(huán)相連。銷與孔之間采用間隙配合。

圖1 原推拉桿裝配圖

1.1 銷、孔配合間隙過大

根據(jù)圖紙結(jié)合技術(shù)要求，通過查公差等級(jí)尺寸表(GBT1800.4-1999)得出[2]：在上下兩端和中間位置時(shí)，推拉桿傳動(dòng)銷和孔允許的最大配合間隙分別為0.052+0.049=0.101 mm、0.081+0.162=0.243 mm，如圖2、表1所示。

圖2 原推拉桿傳動(dòng)銷圖

表1 原傳動(dòng)銷與對(duì)應(yīng)孔設(shè)計(jì)尺寸表 mm

通過對(duì)傳動(dòng)銷與對(duì)應(yīng)孔之間的間隙尺寸進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)核實(shí)，如表2所示，發(fā)現(xiàn)其實(shí)際間隙已超過設(shè)計(jì)間隙允許最大值。

表2 原傳動(dòng)銷與對(duì)應(yīng)孔配合間隙測(cè)量表 mm

1.2 壓板圓柱銷頻繁剪斷

推拉桿傳動(dòng)銷沉入銷孔中，主要靠壓板防止其在機(jī)組開停機(jī)時(shí)向上跳動(dòng)，壓板的作用就是將傳動(dòng)銷與推拉桿連接成一個(gè)整體。壓板與傳動(dòng)銷之間垂直裝設(shè)兩彈性圓柱銷，其作用是防止傳動(dòng)銷轉(zhuǎn)動(dòng)。但因?yàn)槠浔旧砼c壓板有一定間隙，接力器動(dòng)作時(shí)，無法保證傳動(dòng)銷完全不轉(zhuǎn)動(dòng)。所以機(jī)組開停機(jī)時(shí)，接力器活塞桿將作用力傳遞給推拉桿，大部分作用力傳遞給控制環(huán)，用于控制導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，還有一部分作用力作用在傳動(dòng)銷上，但因?yàn)閭鲃?dòng)銷不是固定的，銷在孔內(nèi)與軸套產(chǎn)生摩擦，導(dǎo)致間隙漸漸變大。同時(shí)，傳動(dòng)銷所受的這部分作用力會(huì)傳遞給壓板及其螺栓、圓柱銷上，這樣開機(jī)多次后，壓板上的螺栓及圓柱銷就會(huì)因?yàn)檫@部分作用力而變松或剪斷，壓板固定傳動(dòng)銷的目的也將失去，銷與軸套的摩擦更加頻繁，間隙也會(huì)越來越大。最終導(dǎo)致導(dǎo)葉開、關(guān)不能達(dá)到理想狀態(tài)，影響機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行。

2 推拉桿改造

改造后的推拉桿是一種可拆卸式推拉桿，如圖3所示，制造廠家為東方電機(jī)有限公司。推拉桿整體包括上連接板、下連接板、支撐管和螺柱。支撐管支撐在上連接板和下連接板之間，螺柱穿設(shè)于支撐管內(nèi)，螺柱的兩端分別與上連接板和下連接板固定[3]。

圖3 改造后的推拉桿裝配圖

新設(shè)計(jì)的推拉桿相比于原推拉桿，有以下改進(jìn)：

1)桿體采用Q345C高強(qiáng)度鋼材質(zhì)，鋼板厚度由原來的60 mm調(diào)整為90 mm以上，增加其剛度；

2)推拉桿中增加3組上下板加強(qiáng)螺栓組，增加推拉桿剛度；

3)控制環(huán)、接力器銷孔更換新型進(jìn)口軸套，傳動(dòng)銷與軸套之間的配合間隙減少至滿足設(shè)計(jì)要求；

4)推拉桿與控制環(huán)連接處的傳動(dòng)銷，由直銷改為偏心銷，偏心銷相比于直銷，在傳遞推拉桿推力的基礎(chǔ)上，可微調(diào)導(dǎo)葉行程和消除長(zhǎng)度方向的尺寸偏差，直銷、偏心銷均采用42CrMo；

5)直銷、偏心銷采用套裝鎖定裝置，如圖4所示；

6)更改止推墊板材料為FZ-6。

改造后的推拉桿上連接板和下連接板可以拆卸，放在一起加工，提高了加工精度，降低了加工難度，便于運(yùn)輸。

圖4 傳動(dòng)銷鎖定形式圖

3 推拉桿的更換與安裝

3.1 更換前的數(shù)據(jù)采集

原推拉桿拆卸前進(jìn)行調(diào)速器系統(tǒng)試驗(yàn)，測(cè)量機(jī)組的開機(jī)時(shí)間、緊急關(guān)機(jī)時(shí)間、接力器全行程、自動(dòng)鎖錠投拔時(shí)間、壓緊行程。

測(cè)量接力器和控制環(huán)高程。接力器基礎(chǔ)安裝允許誤差：垂直度≯0.30 mm/m；中心及高程≯1.5 mm；與機(jī)組坐標(biāo)基準(zhǔn)線平行度≯1.5mm；至機(jī)組坐標(biāo)基準(zhǔn)線距離≯3 mm[4]。

接力器在全開和全關(guān)位置時(shí)，分別測(cè)量?jī)赏评瓧U平面中心及兩端高程，測(cè)量?jī)赏评瓧U之間中心點(diǎn)距離及對(duì)應(yīng)銷孔的中心點(diǎn)距離。

3.2 推拉桿的更換與安裝

1)將原裝配發(fā)貨的新推拉桿及相關(guān)配件全部拆開清掃，進(jìn)行小部件的預(yù)裝；

2)拆除舊推拉桿兩端壓板的螺栓和彈性圓柱銷，做好標(biāo)記；

3)分別吊出傳動(dòng)銷與推拉桿，放于指定位置；

4)按圖紙要求對(duì)新推拉桿進(jìn)行安裝，軸套和傳動(dòng)銷現(xiàn)場(chǎng)冷凍，利用專用工具進(jìn)行安裝調(diào)整，確保各部位連接可靠。

3.3 安裝后的數(shù)據(jù)測(cè)量

1)接力器桿頭、控制環(huán)大耳孔軸套更換后，與傳動(dòng)銷的配合間隙如表3所示，均滿足圖紙要求(最小配合間隙0.11 mm，最大配合間隙0.243 mm)。

表3 新傳動(dòng)銷與對(duì)應(yīng)孔配合間隙測(cè)量表 mm

2)在半開位置時(shí)，2個(gè)接力器高程差為0.42 mm，滿足標(biāo)準(zhǔn)(2個(gè)接力器原始安裝高程差應(yīng)小于1 mm)。

3)接力器在半開位置時(shí)，1、2號(hào)推拉桿長(zhǎng)度方向的水平度分別為0.28 mm/m和0.07 mm/m，部分超標(biāo)。(單個(gè)推拉桿長(zhǎng)度方向水平度誤差應(yīng)小于0.1 mm/m)推拉桿長(zhǎng)度方向水平度的偏差可能會(huì)導(dǎo)致調(diào)整板偏磨情況的產(chǎn)生，但不影響導(dǎo)水機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的正常運(yùn)行，可定期檢查控制環(huán)大耳孔上平面、接力器桿頭上平面與推拉桿上連板下平面之間的間隙，觀察調(diào)整板的磨損情況。

4)1、2號(hào)推拉桿在接力器從全關(guān)到全開過程中的高程誤差分別為0.22 mm和0.12 mm，均滿足標(biāo)準(zhǔn)(2個(gè)推拉桿從全關(guān)到全開過程中的高程誤差應(yīng)小于0.3 mm)。

4 建壓試驗(yàn)

在所有部件安裝完成后，進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)。調(diào)速器系統(tǒng)建壓至正常工作壓力6.3 MPa，緩慢全開、全關(guān)導(dǎo)葉數(shù)次，在此過程中，觀察接力器各部位無滲漏，活塞運(yùn)動(dòng)靈活，無發(fā)卡及異?，F(xiàn)象；控制環(huán)和接力器兩側(cè)傳動(dòng)銷均無轉(zhuǎn)動(dòng)，壓板螺栓緊固，彈性圓柱銷無變形；操作開停機(jī)閥，測(cè)量開機(jī)時(shí)間、緊急關(guān)機(jī)時(shí)間，符合規(guī)程要求；自動(dòng)鎖錠投拔時(shí)間正常，動(dòng)作靈活，無卡阻；1、2號(hào)接力器全行程一致，壓緊行程均為5 mm，符合規(guī)程要求[5]。

5 結(jié) 語

通過對(duì)2臺(tái)接力器的推拉桿進(jìn)行改造，解決了傳動(dòng)銷與銷孔配合間隙過大、壓板彈性圓柱銷頻繁剪斷以及2臺(tái)接力器壓緊行程不一致等問題，消除了安全隱患，提高了機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，這也是水布埡電廠首次進(jìn)行推拉桿改造項(xiàng)目，為以后的設(shè)備改造及安裝積累了豐富經(jīng)驗(yàn)。