尼爾基發(fā)電廠機組受油器操作油管改造

姜曉麗，李韓笑

（1.嫩江尼爾基水利有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610）

尼爾基發(fā)電廠機組受油器操作油管改造

姜曉麗1，李韓笑2

（1.嫩江尼爾基水利有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610）

尼爾基發(fā)電廠上操作油管，分內(nèi)、外兩管，與浮動瓦共同組成兩個油腔，起到分配油路作用。由于內(nèi)、外兩管為分體結構，需要法蘭連接，給檢修盤車過程帶來諸多不便。文章針對此種操作油管結構進行分析，提出了將內(nèi)、外油管焊接為一體的改造方案，并闡述了改造方案的優(yōu)勢及應用效果。

操作油管；盤車；改造；發(fā)電廠；尼爾基

1 概況

尼爾基發(fā)電廠位于嫩江干流黑龍江和內(nèi)蒙古交界的河段上，裝機 250 MW，為 4 臺 62.5 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機組。水輪機型號為ZZA833-LH-640， 發(fā) 電 機 型 號 為 SF62.5-56/ 10850。調(diào)速系統(tǒng)主要由油壓裝置、調(diào)速器、管路系統(tǒng)及輔助配件組成，其中調(diào)速器為電動自復中式微機調(diào)速器，通過油壓管路系統(tǒng)控制實現(xiàn)槳葉和導葉協(xié)聯(lián)操作，使軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機的高效工作區(qū)區(qū)域?qū)拸V，水能利用率高。

2 操作油管基本原理

操作油管是槳葉操作系統(tǒng)中的重要組成部件，分上、中、下操作油管 3 部分，由內(nèi)、外操作油管形成 2個油腔，分別與轉(zhuǎn)輪接力器兩腔相連接，從而實現(xiàn)操縱槳葉開度變化。其中，上操作油管，包括內(nèi)、外操作油管。它們與 3塊浮動瓦共同形成2 個油腔，組成槳葉受油器，起到分配油路的作用。上操作油管內(nèi)、外兩管分別與下部操作油管內(nèi)、外管通過螺栓進行法蘭連接，其中上操作油管的靜擺度要求為不大于 0.15 mm。

3 改造前工況及簡析

在 4號機組大修前，發(fā)現(xiàn)調(diào)速器在零位正確，在槳葉的開度死區(qū)正常情況下，調(diào)速器槳葉有頻繁抽動現(xiàn)象，并在槳葉開關過程中，受油器槳葉指針部位有微量的透平油流出。根此分析，由于長時間運行磨損，導致操作油管和浮動瓦出現(xiàn)間隙過大，影響了槳葉調(diào)速器的可靠性和穩(wěn)定性。在機組大修中，分解槳葉受油器操作油管后，發(fā)現(xiàn)浮動瓦和操作油管間的磨損情況確實較為嚴重，綜合考慮成本等因素，初步?jīng)Q定保留原浮動瓦，重新加工上操作油管。

4 技術分析

由于內(nèi)操作油管和外操作油管法蘭連接面含有密封槽和密封圈，所以加工完成并驗收合格后，到達電廠安裝現(xiàn)場，仍要重新進行分解、清掃、檢查后再回裝。

在3號機組（與 4號機型號結構完全相同）大修，時上操作油管回裝盤車過程中考慮：當上操作油管的靜擺度滿足要求時，外油管的8個盤車點中總會有一個點始終超標，靜擺度大于 0.15 mm。當在上段、中操作油管法蘭連接處加銅墊調(diào)整，使外油管的所有靜擺度滿足要求不大于 0.15 mm時，上操作油管內(nèi)管上端的8個點中也始終有一個點靜擺度值超標，并大于 0.15 mm。如此反復進行了7 d的盤車試驗，但是盤車結果始終不能滿足要求。分析認為：

1）間隙的存在導致操作油管的垂直度超差。首先，在整體加工前，內(nèi)操作油管、外操作油管的法蘭結合面存在間隙，這可能是整體加工前螺栓連接力不均所造成，或是連接面存在高點等一系列原因造成；其次，在上段操作油管分解、檢查清掃、回裝后，間隙可能發(fā)生變化；再次，回裝需要連接到中操作油管上，此時需要再次打緊上操作油管和中操作油管的連接螺栓，這會導致間隙變小甚至消失。以上原因會導致內(nèi)操作油管、外操作油管的的同軸度發(fā)生改變，發(fā)生相對傾斜，致使操作油管垂直度超差。

以上操作油管垂直度超差為例，見圖 1。AB 為上操作油管（內(nèi)、外油管）的軸線，ce 為外油管法蘭面，de 為內(nèi)操作油管法蘭面，此時連接的法蘭面邊緣存在間隙 δ，相對徑向位置邊緣不存在間隙成為支點，當法蘭結合面有間隙的邊緣進行連接并打緊時候，此時 AB 傾斜成 AD 并成為內(nèi)操作油管實際軸線，ce 和 de 兩個法蘭面重合，此時兩個法蘭面平行。由三角形相似原理得：由于角度 a數(shù)值很小，所以

式中：L——法蘭面直徑，mm；H——上操作油管百分表 1 高度，mm；δ——法蘭面間隙，mm。

在尼爾基發(fā)電廠盤車過程中，一般取值 H=1 500 mm，L=530 mm，得出：CD=2.83δ，當 δ=0.053 mm時，CD=0.15 mm。即在理想情況無相對平移只存在傾斜時，當 δ為 0.027 mm 時，CD=0.075 mm，此時百分表 1 讀數(shù)與徑向點數(shù)值差為 2 倍 CD，即0.15 mm，為最大允許擺度值。

在分解和回裝過程中，法蘭結合面邊緣結合處很容易產(chǎn)生大于 0.027 mm 的間隙，導致操作油管的擺度超標，操作油管發(fā)生相對傾斜，見圖 1。通過盤車試驗、加墊操作可以將上操作油管的軸線調(diào)整在標準范圍內(nèi)，但是當間隙值過大時，圖 2 中所示的外油管就會傾斜，導致百分表3計量的擺度超差，所以又需要對上段操作油管分解清掃，進行單獨的盤車試驗，調(diào)整操作油管。如此造成反復盤車-分解-計算-加墊（或者車削加工）-回裝-盤車，使得調(diào)整難度很大，并嚴重地延誤檢修工期。

圖1 上操作油管垂直度超差示意圖

圖2 上操作油管擺度超標示意圖

2）操作油管發(fā)生平移導致同軸度超差。在加工過程中，內(nèi)操作油管、外操作油管是分體初步加工，然后通過連接螺栓連接，再經(jīng)過 2 次精加工后制成成品。如果單件加工的精度不夠，特別是單件加工的定位部件誤差大，就會導致在分解清掃回裝后，位置發(fā)生微變，定位配合病變，導致內(nèi)、外操作油管的同軸度超差。假設理想狀態(tài)，未發(fā)生傾斜，只發(fā)生相對平移，見圖 3。在盤車過程中，百分表 1和百分表 3中至少有一個讀數(shù)超標。但是通過盤車調(diào)整可以找到一個滿足內(nèi)操作油管和外操作油管擺度在允許范圍內(nèi)的點，這需要操作油管上機床盤車后分解、平移、回裝、反復試驗，需要大量時間和人力，會延誤回裝工期，嚴重影響檢修效率和質(zhì)量。

3）在實際情況中，上述兩種情況會同時存在。內(nèi)、外操作油管同時發(fā)生傾斜和相對平移狀態(tài)，見圖 4。這樣更增加了擺度超差的嚴重性，增加了復雜性和回裝困難度。尼爾基發(fā)電廠3號機組大修中出現(xiàn)了這一情況，導致操作油管盤車試驗消耗掉了直線工期 10 d，這比原計劃盤車 3 d 工期超出了7 d。

圖3 相對平移示意圖

圖4 相對平移狀態(tài)的示意圖

5 根據(jù)問題分析確定改造方案

5.1 改造原理

根據(jù)對上述相同結構的3號機上操作油管表明，主要是上操作油管的法蘭連接方式，導致了在安裝過程中容易存在各種缺陷隱患。在4號機組大修對上操作油管提出解決方案：取消原內(nèi)、外操作油管間法蘭的螺栓連接方式，更改為焊接式連接，使得上操作油管與中操作油管之間變?yōu)閱我坏姆ㄌm連接。要求加工廠在初步加工完成后，預留一定的尺寸余量，再將內(nèi)、外油管分別進行焊接，焊接后進行去應力，探傷確保焊接質(zhì)量良好，最后將上段內(nèi)、外操作油管整體加工為成品。

5.2 改造后的操作油管優(yōu)點

1）具備很好的密封性。由于內(nèi)、外操作油管在廠內(nèi)整體加工，到達電廠安裝現(xiàn)場后，無須重新分解、清掃檢查，很好地保證了設備的密封性能。

2）解決垂直度及同軸度超差問題。取消螺栓連接避免了分解、回裝前后由于螺栓預緊力變化、結合面存在雜質(zhì)、初步單件連接部件加工誤差等一系列原因?qū)е碌奈恢米兓_保了良好的同軸度。

3）簡化工作程序，提高檢修效率。由于在盤車前操作油管不需要進行分解、清掃、回裝等一系列工作，以及不會因為分解前后變化導致返廠重新盤車、加工調(diào)整，極大地提高了檢修工作效率。

4）增加了運行的穩(wěn)定性和可靠性。取消螺栓連接，避免了長時間運行導致的螺栓預緊力變化或者松動問題，改善了操作油管和浮動瓦間的磨損情況，提高了槳葉液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.3 改造效果

4號機組槳葉受油器上操作油管，采用改造方案后，大大減少了檢修工作量和盤車過程中發(fā)生的問題，2 d便成功完成操作油管盤車工作。

4 號機組 A 級檢修于 2012 年 2 月 29 日交付系統(tǒng)，槳葉液壓控制系統(tǒng)一直運行穩(wěn)定，順利通過2013 年汛期大發(fā)電考驗，沒有再發(fā)生過槳葉抽動現(xiàn)象，技術改造后改善效果顯著。

6 結語

根據(jù)尼爾基發(fā)電廠4號機組上操作油管改造的成功經(jīng)驗，尼爾基發(fā)電廠將在以后的檢修中，陸續(xù)改其他3臺機組的上操作油管。希望能給其他具有相同、相似結構上操作油管的電廠帶來一些經(jīng)驗和啟發(fā)。

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2014-07-09