沙灣水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器拉缸故障處理

劉宏， 劉高

（四川圣達(dá)水電開發(fā)有限公司，四川樂山614900）

1 引 言

沙灣水電站位于四川省樂山市沙灣區(qū)葫蘆鎮(zhèn)河段，為大渡河干流下游河段梯級開發(fā)的第一級水電站，上游梯級為已建的銅街子水電站，下游梯級為在建的安谷水電站。電站安裝4 臺單機(jī)容量120MW 的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組，裝機(jī)總?cè)萘?80MW，多年平均年發(fā)電量24.07億kW·h。水輪機(jī)型號ZZD345E-LH-850，導(dǎo)葉接力器共2 個，直徑φ650mm，行程1315mm，為直缸搖擺式，額定操作油壓為4.0MPa，布置在機(jī)坑內(nèi)壁。為減小導(dǎo)葉空載開度以下的關(guān)閉速度，接力器設(shè)置可調(diào)整的關(guān)閉緩沖裝置，防止產(chǎn)生直接水錘。關(guān)閉緩沖裝置不限制接力器在空載至滿載之間的開啟速度。

2 故障發(fā)生過程和現(xiàn)象

2010 年08 月25 日，沙灣水電站運(yùn)行人員發(fā)現(xiàn)1 號機(jī)組運(yùn)行過程中調(diào)速器油壓裝置油泵啟動間隔時間減小，油溫明顯升高，機(jī)組停機(jī)狀態(tài)，事故配壓閥異常振動和異響。采用紅外線測溫儀檢查兩個導(dǎo)葉接力器缸壁活塞位置周向的溫度，兩個接力器所測部位溫度不一致，且溫度差在3℃～5℃，其中一個接力器周向檢測溫度也不一致。將事故配壓閥投入振動后異響消除，油泵啟動頻繁未消除，在回油箱內(nèi)檢查回油管持續(xù)有大量的回油。

3 故障原因分析

通過檢查，分析導(dǎo)葉接力器存在竄油現(xiàn)象，2 個導(dǎo)葉接力器中，溫度高的導(dǎo)葉接力器為竄油接力器，周向溫度高的部位為竄油點(diǎn)。竄油主要為導(dǎo)葉接力器活塞密封損毀和缸體拉傷引起。

3.1 設(shè)計(jì)原因分析

沙灣水電站水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器屬整體搖擺式接力器，總重6170kg，前后支點(diǎn)距離為4149mm，接力器行程1315mm。由于重量大，行程長，前后支點(diǎn)距離大，而且活塞與接力器缸的間隙較大（約1mm），導(dǎo)致整個接力器呈彎曲形，活塞上的密封材料是聚四氟乙烯和聚氨酯，不能將活塞支撐住，活塞與接力器缸必然會接觸，兩者材料均為20SiMn，性能相同，在摩擦過程中必然將缸拉壞。導(dǎo)葉接力器裝配圖見圖1。

3.2 安裝原因分析

進(jìn)行導(dǎo)葉接力器水平度檢查，導(dǎo)葉接力器水平儀測量位置圖見圖2。

圖1 導(dǎo)葉接力器裝配圖

圖2 導(dǎo)葉接力器水平儀測量位置圖

右接力器水平度（缸套處測得）：全關(guān)A=0.35mm/m，中間位置A=0.40mm/m，全開位置A=0.43mm/m。

右接力器水平度（活塞桿處測得）：全關(guān)B=0.50mm/m，中間位置B=0.57mm/m，全開位置B=0.60mm/m。

水平度均超過規(guī)范要求的0.10mm/m。

以上原因均可能造成接力器拉缸，但接力器活塞與缸體材質(zhì)相同是造成接力器拉缸的重要原因。

4 處理及改造過程

4.1 處理及改造方案

將拉缸接力器返廠修復(fù)，更換新的接力器缸體。改造接力器活塞：將活塞外圓前后兩段車小，增加耐磨材料（鑲焊銅合金材料），由于活塞與接力器缸的接觸，摩擦是不可避免的，在活塞上增加與鋼材料性能不同的耐磨材料能有效地避免拉缸。接力器活塞軸、前后缸蓋繼續(xù)使用，由于后缸蓋與基礎(chǔ)支座連接在一起，分解拆除、安裝受吊裝條件所限，難度大，工作量大，后缸蓋不返廠，廠內(nèi)加工工裝代替進(jìn)行打壓試驗(yàn)。將調(diào)速系統(tǒng)相關(guān)的油管分解、清掃，更換新的透平油，油壓裝置回油箱清掃，重新調(diào)整接力器的水平。

4.2 處理及改造工序

（1）處理準(zhǔn)備：材料、工器具、人員準(zhǔn)備；（2）檢修作業(yè)指導(dǎo)書準(zhǔn)備；（3）辦理工作票；（4）做安全措施；（5）用測桿測量耳柄銷孔內(nèi)邊至活塞桿的距離并記錄數(shù)據(jù)；（6）拔出活塞桿耳柄與控制環(huán)連接的定位銷，用調(diào)速器手動開啟導(dǎo)葉，使控制環(huán)與接力器分離；（7）油壓系統(tǒng)和接力器排油；（8）用手拉葫蘆吊住接力器缸體上的吊耳柄，用專用扳手拆除接力器后缸蓋連接螺栓，使接力器與接力器基礎(chǔ)分離；（9）將接力器從水機(jī)室運(yùn)到安裝間：由于接力器的體積大，重量重，避免擴(kuò)大檢修范圍，不可能利用廠房橋式起重機(jī)從機(jī)坑吊出；采取土辦法吊裝、倒運(yùn)方式：在水機(jī)室內(nèi)的環(huán)形吊裝軌道上沿接力器倒運(yùn)途徑用10t 手拉葫蘆布置吊點(diǎn)，在水機(jī)室門口夾層樓板上鉆孔布置吊點(diǎn)，將接力器整體倒運(yùn)到水機(jī)室門口后，再將接力器吊裝到支架上，支架下面墊滾杠，用手拉葫蘆牽引的方式將接力器倒運(yùn)到水輪機(jī)層吊物孔處，再用廠房橋式起重機(jī)吊到安裝間裝車返廠；（10）接力器返廠修復(fù)；（11）接力器返廠修復(fù)同時將油壓系統(tǒng)的管道進(jìn)行清掃；（12）將修復(fù)好的接力器用同樣方法從安裝間倒運(yùn)到水機(jī)室；（13）安裝接力器及壓力試驗(yàn)；（14）接力器水平調(diào)整；（15）與控制環(huán)相連，調(diào)整接力器活塞桿長度；（16）系統(tǒng)充油，接力器壓緊行程復(fù)查、調(diào)整；（17）現(xiàn)場清理，辦理工作結(jié)束，恢復(fù)安全措施。

4.3 處理及改造中的注意事項(xiàng)

（1）起重運(yùn)輸。由于采用“土辦法”人工倒運(yùn)方式，存在較大安全風(fēng)險，現(xiàn)場作業(yè)時所用的起重工具使用前進(jìn)行檢查，使用過程中要求有經(jīng)驗(yàn)的起重作業(yè)人員進(jìn)行布置吊點(diǎn)、指揮、監(jiān)護(hù)。

（2）修復(fù)的接力器在廠內(nèi)進(jìn)行壓力試驗(yàn)檢查前缸蓋和活塞密封，現(xiàn)場安裝后再進(jìn)行壓力試驗(yàn)，檢查活塞和后缸蓋的密封。

（3）回裝后檢查耳柄銷孔內(nèi)邊至活塞桿的距離應(yīng)與拆卸前的數(shù)據(jù)一致，以免影響接力器的行程。

（4）務(wù)必復(fù)查和調(diào)整接力器壓緊行程。

（5）應(yīng)清掃干凈接力器拉缸后系統(tǒng)相關(guān)的管道和附件設(shè)備。

4.4 處理及改造后的效果

沙灣水電站1 號水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器拉缸處理及改造后，未再發(fā)生竄油現(xiàn)象，導(dǎo)葉接力器運(yùn)行穩(wěn)定。

5 結(jié) 語

在電站日常運(yùn)行過程中，可通過測量接力器缸體溫度的變化情況、油泵啟停情況和停機(jī)態(tài)時投入事故配壓閥觀測是否持續(xù)回游等方式判斷接力器是否拉缸。出現(xiàn)拉缸后，可參照以上處理方式進(jìn)行處理。存在接力器活塞和缸體材質(zhì)一致的電站建議參照改造，新建電站在設(shè)備訂貨時建議將接力器活塞和缸體采用不同的材質(zhì)，避免類似問題的發(fā)生。

［1］ 四川大渡河沙灣水電站可行性研究報(bào)告［R］.四川省水利水電設(shè)計(jì)勘測院，2004.

［2］ 湯正義.水輪機(jī)調(diào)速器機(jī)械檢修［M］.北京：中國電力出版社，2003.

［3］ 李國曉.水輪機(jī)調(diào)速器運(yùn)行與維護(hù)［M］.北京：中國水利水電出版社，1998.

（編輯 啟 迪）