水輪機(jī)接力器壓緊行程調(diào)整工藝改進(jìn)

張傳山，劉元嬌

（天津阿爾斯通水電設(shè)備有限公司，天津 300400）

0 前言

水輪機(jī)接力器是控制導(dǎo)葉開關(guān)和導(dǎo)葉開度的直接驅(qū)動(dòng)機(jī)械。導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)，由于導(dǎo)葉兩側(cè)存在壓差，會(huì)使導(dǎo)葉產(chǎn)生一定機(jī)械變形從而兩導(dǎo)葉立面之間出現(xiàn)間隙，漏水量會(huì)加大。為控制機(jī)組停機(jī)時(shí)導(dǎo)葉處漏水量，需在導(dǎo)葉全關(guān)閉后，施加一個(gè)力矩使兩兩導(dǎo)葉之間壓緊，此力矩就是用來抵消致使導(dǎo)葉產(chǎn)生機(jī)械變形的水力矩。導(dǎo)葉立面間隙小了，漏水量自然就小了。

水輪機(jī)接力器的壓緊行程就是為了產(chǎn)生此力矩來壓緊導(dǎo)葉。最常見的情況是每個(gè)機(jī)組有左右兩個(gè)對(duì)稱分布的接力器，同時(shí)控制導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的控制環(huán)來控制導(dǎo)葉的開關(guān)。接力器壓緊行程的調(diào)整非常重要，最成功的調(diào)整結(jié)果就是，導(dǎo)葉壓緊后兩個(gè)接力器活塞同時(shí)貼緊缸蓋，同步且受力一樣。下面以三峽地下電站ALSTOM機(jī)組接力器調(diào)整為例，解析接力器壓緊行程的調(diào)整過程。

1 接力器操作導(dǎo)葉的工作過程簡述

當(dāng)調(diào)速器接到開/停機(jī)指令后，調(diào)速系統(tǒng)將會(huì)給接力器的開啟/關(guān)閉腔通入壓力油，使接力器活塞向開啟/關(guān)閉方向移動(dòng)，活寒桿與控制環(huán)用大連板連接，推動(dòng)控制環(huán)向開啟/關(guān)閉方向旋轉(zhuǎn)?？刂骗h(huán)下環(huán)24個(gè)小耳朵分別與導(dǎo)葉摩擦環(huán)通過連接板和銷子連接，摩擦環(huán)與導(dǎo)葉臂之間有剪斷銷或拉斷銷連接，導(dǎo)葉臂與導(dǎo)葉軸用騎縫銷連為一體?？刂骗h(huán)的旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)摩擦環(huán)/導(dǎo)葉臂/導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)，從而控制導(dǎo)葉的開關(guān)。

2 ALSTOM機(jī)組接力器結(jié)構(gòu)簡述

ALSTOM 機(jī)組接力器的布置是從上游側(cè)(+Y)看，左右兩個(gè)接力器對(duì)稱布置。操作控制環(huán)時(shí)，一個(gè)承受拉力，一個(gè)承受推力。右側(cè)接力器設(shè)有液壓鎖定，鎖導(dǎo)葉全關(guān)；左側(cè)接力器設(shè)有手動(dòng)鎖定，鎖導(dǎo)葉全開狀態(tài)。

三峽ALSTOM水輪機(jī)接力器設(shè)計(jì)有兩個(gè)調(diào)整墊片。基礎(chǔ)板與接力器后缸之間有一個(gè)調(diào)整墊（墊片1），接力器安裝過程中用于調(diào)整接力器的水平與垂直位置的。接力器活塞桿與十字銷連接處還有一個(gè)調(diào)整墊片（墊片2），是用于調(diào)整接力器的壓緊行程的。

接力器安裝時(shí)，要靠墊片1來調(diào)整接力器的位置。墊片1留有加工余量，一是為了現(xiàn)場調(diào)整接力器的水平和垂直的，另外就是補(bǔ)償接力器基礎(chǔ)板到控制環(huán)大耳朵之間的距離誤差的。

圖 1

圖 2

3 接力器的壓緊行程調(diào)整

接力器位置調(diào)整好后，按測量數(shù)據(jù)加工墊片1。當(dāng)墊片1加工完，接力器已安裝完畢，十字銷（叉頭）與活塞桿已預(yù)緊，油壓系統(tǒng)已調(diào)整待用時(shí)，就可以進(jìn)行接力器壓緊行程調(diào)整了。

3.1 接力器壓緊行程的調(diào)整工藝

接力器壓緊行程的調(diào)整最終是為了確定調(diào)整墊片的厚度，調(diào)整墊片最終的厚度與設(shè)計(jì)的理論厚度的差值就包含了壓緊行程量。在接力器的設(shè)計(jì)中，左右兩接力器的調(diào)整墊片的理論厚度值是一樣的，并不包含壓緊行程值?，F(xiàn)場調(diào)整時(shí)就要準(zhǔn)備兩個(gè)臨時(shí)墊片，一個(gè)墊片（厚度A）比理論值薄10～20mm，另一個(gè)（厚度B）則比理論值厚10～20mm。臨時(shí)墊片加工好后，要用千分尺準(zhǔn)確測出兩臨時(shí)墊片的厚度，并記錄測量值A(chǔ)和B。

將加工好的臨時(shí)墊片裝到接力器上，導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)，活塞桿往回縮的接力器（右接力器）裝上薄的臨時(shí)墊片，活塞桿往外伸的接力器（左接力器）裝上厚的臨時(shí)墊片。預(yù)緊十字銷與活塞桿，此時(shí)接力器與控制環(huán)未連接。用壓力油將接力器活塞推到與接力器缸蓋接觸，左接力器活塞與后缸蓋接觸，右接力器與前缸蓋接觸。用內(nèi)徑千分尺測缸蓋與十字銷的距離X，Y。

圖 3

記錄下X，Y值。對(duì)于調(diào)整墊片裝在其他位置的接力器，如有的接力器只有與接力器基礎(chǔ)間的調(diào)整墊片，不論墊片裝在接力器任何位置，測量的X，Y值應(yīng)包含調(diào)整墊片厚度。

將接力器與控制環(huán)用大連接板連上，控制油系統(tǒng)已調(diào)試好待用。準(zhǔn)備兩塊百分表，分別裝在兩接力器的活塞桿上，測量壓緊行程調(diào)整過程中的活塞桿的位移。

接力器壓緊行程調(diào)整所用油壓應(yīng)計(jì)算而得。在此油壓下，從接力器傳到導(dǎo)葉的力矩應(yīng)能抵消部分水力矩，以免導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)在水力矩的作用下產(chǎn)生變形，兩導(dǎo)葉搭接面處形成間隙。另外此油壓也不能使剪斷銷或拉斷銷產(chǎn)生疲勞損壞。三峽地下電站ALSTOM機(jī)組的導(dǎo)葉壓緊油壓為28Bar。

3.2 接力器壓緊行程調(diào)整步驟

（1）接力器活塞桿上架百分表，指針接觸活塞缸蓋，通入5Bar的壓力油，將導(dǎo)葉推至全關(guān)位置，百分表不再走動(dòng)，撤除油壓，將百分表歸零，此為起始位置。

（2）再通入5Bar的壓力油，觀察百分表不再走動(dòng)為止，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)a1。

（3）再將百分表歸零，將油壓加到10Bar，觀察百分表不再走動(dòng)為止，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)a2。

（4）重復(fù)步驟（3）給接力器每步按5Bar逐漸加壓并讀數(shù)，直到油壓升到導(dǎo)葉壓緊油壓為止，記錄百分表的數(shù)值an。此時(shí)保持接力器內(nèi)油壓，用千分尺測量接力器十字銷與活塞缸蓋間的距離X1，Y1，并記錄此數(shù)值。

圖 4

（5）從第（2）步開始，百分表讀數(shù)的累加即是壓緊行程值a(a=a1+a2+……+an)。根據(jù)油壓與百分表讀數(shù)，可繪出壓緊行程曲線。三峽地下電站ALSTOM機(jī)組接力器的數(shù)據(jù)見表1。

表 1

最后計(jì)算調(diào)整墊片的厚度。右接力器調(diào)整墊片厚度C1=A+J=A+(X-X1)，左接力器調(diào)整墊片厚度為C2=B-K=B- (Y-Y1)。

按C1，C2值加工墊片，加工完后，用千分尺準(zhǔn)確測出墊片的真實(shí)厚度(可能有加工誤差)并記錄下來。裝上加工好的墊片，預(yù)緊螺栓，準(zhǔn)備下一步的復(fù)核。

4 復(fù)核接力器的壓緊行程

為了確保導(dǎo)葉全關(guān)并壓緊后，兩接力器的活塞能同時(shí)緊貼接力器缸蓋，達(dá)到同步。需要對(duì)墊片厚度及壓緊行程進(jìn)行復(fù)核。復(fù)核的過程如下：（1）接力器活塞桿上架百分表，通油壓(25Bar)且小于壓緊油壓，活塞桿不再走動(dòng)為止，百分表歸零。復(fù)核過程不需從零油壓開始核，因?yàn)榇诉^程主要是用于核實(shí)兩接力器是否同步；所以只要看后面一部分升壓過程中，兩接力器的位移是否很接近。跟前面調(diào)整壓緊行程的步驟一樣，每步按1Bar往上逐漸加壓。（2）不撤油壓，將油壓加至26Bar，直到接力器活塞桿不動(dòng)，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)；（3）油壓加至27Bar，觀察接力器活塞桿不再走動(dòng)，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)；（4）油壓加至28Bar，觀察接力器活塞桿不再走動(dòng)，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)；（5）油壓加至29Bar，觀察接力器活塞桿不再走動(dòng)，記錄此時(shí)百分表的讀數(shù)。對(duì)比倆接力器活塞桿的位移是否接近，并且在達(dá)到壓緊油壓后其位移接近于零。第一次復(fù)核結(jié)果有可能是兩個(gè)接力器并未在達(dá)到壓緊油壓后同步，可能一個(gè)接力器已經(jīng)不動(dòng)而另一個(gè)接力器還有較大移動(dòng)。即倆接力器活塞沒有同時(shí)貼緊接力器缸蓋。以下是三峽地下電站ALSTOM機(jī)組接力器復(fù)核的數(shù)據(jù)如圖5所示。

圖5 首次調(diào)整后，左右岸接力器同步情況

從圖5數(shù)據(jù)看出，左右兩接力器在導(dǎo)葉壓緊過程中并不同步，需要再次調(diào)整墊片的厚度并重新復(fù)核。可見右接力器墊片的厚度需要加厚，因在大于28Bar油壓下活塞桿還在移動(dòng)。需要加厚的厚度應(yīng)為C=0.25+0.22+0.14=0.61。而左接力器墊片也需要加厚，因?yàn)樵?5Bar油壓下活塞就已貼上缸蓋，升到26Bar后只有微動(dòng)。在調(diào)整壓緊行程過程中，油壓從25Bar升至28Bar后活塞可以移動(dòng)1.16，加上復(fù)核時(shí)26Bar油壓下移動(dòng)了0.05，所以其需要加厚的厚度為d=1.16+0.05=1.21。

最終再次加工后的墊片實(shí)測值是右接力器12.85mm，左接力器42.78mm。再次按上面的復(fù)核步驟進(jìn)行復(fù)核，得到的數(shù)據(jù)如圖6所示。

從圖6數(shù)據(jù)看出，兩接力器接力器的位移基本一致，在到達(dá)29Bar油壓后，兩活塞均已不動(dòng)，同時(shí)貼緊接力器缸蓋，達(dá)到很好的同步。

圖6 進(jìn)一步調(diào)整后，左右岸接力器同步情況

5 結(jié)束語

接力器壓緊行程的調(diào)整過程是一項(xiàng)比較復(fù)雜繁瑣的過程，調(diào)整結(jié)果的好壞影響導(dǎo)葉的漏水量和接力器的運(yùn)行穩(wěn)定性。調(diào)整好了，導(dǎo)葉全關(guān)后，接力器最終能達(dá)到同步，兩接力器活塞桿受力相同，增強(qiáng)了接力器運(yùn)行穩(wěn)定性。通過對(duì)三峽地下電站ALSTOM機(jī)組的接力器壓緊行程調(diào)整過程的總結(jié)與描述，給其他機(jī)組同類型接力器壓緊行程調(diào)整過程很好的借鑒與經(jīng)驗(yàn)。