尼爾基發(fā)電廠上操作油管改造及應(yīng)用

李宏偉，解文舉，王　偉（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

尼爾基發(fā)電廠上操作油管改造及應(yīng)用

李宏偉，解文舉，王偉
（嫩江尼爾基水利水電有限責(zé)任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005）

摘要：在尼爾基發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組大修盤車過程中，上操作油管出現(xiàn)一些問題，通過分析問題原因，對(duì)上操作油管進(jìn)行了改造并取得成功應(yīng)用，希望此次改造的經(jīng)驗(yàn)可供其他軸流轉(zhuǎn)槳式水電站參考。

關(guān)鍵詞：軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)；上操作油管；技術(shù)改造；成功應(yīng)用

0　概述

尼爾基發(fā)電廠4臺(tái)水輪機(jī)組型式為軸流轉(zhuǎn)槳式（ZZA833-LH-640），機(jī)組含有槳葉液壓操作系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)葉協(xié)聯(lián)，使軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的高效工作區(qū)寬廣，水能利用率更高，可以工作在水頭變化較大的范圍內(nèi)。上操作油管是槳葉液壓操作系統(tǒng)的至關(guān)重要部件，所以它的運(yùn)行狀態(tài)直接決定機(jī)組的運(yùn)行狀態(tài)。

尼爾基發(fā)電廠操作油管和浮動(dòng)瓦由于長時(shí)間運(yùn)行及磨損出現(xiàn)間隙過大現(xiàn)象，導(dǎo)致槳葉調(diào)速系統(tǒng)頻繁抽動(dòng)，導(dǎo)致壓力油泵頻繁啟動(dòng)，液壓系統(tǒng)機(jī)械部件及密封磨損加重，直接影響機(jī)組的運(yùn)行可靠性、穩(wěn)定性，所以操作油管是尼爾基發(fā)電廠機(jī)組大修重點(diǎn)項(xiàng)目之一。操作油管主要分成3部分：上操作油管、中操作油管、下操作油管；上操作油管和三塊浮動(dòng)瓦形成兩個(gè)油腔，組成槳葉受油器，起到分配油路作用，如圖1。內(nèi)操作油管單件圖如圖2，外油管單件圖如圖3。

圖1操作油管示意圖

圖2內(nèi)操作油管單件圖

圖3外油管單件圖

槳葉動(dòng)作需要通過液壓操作機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，所以上操作油管是調(diào)速系統(tǒng)的至關(guān)重要部件，對(duì)它的運(yùn)行狀態(tài)和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)要求嚴(yán)格。同時(shí)大修回裝期間要對(duì)其進(jìn)行盤車，要求其擺度值滿足相應(yīng)的技術(shù)規(guī)程要求。

1　問題發(fā)現(xiàn)

在3號(hào)機(jī)組大修回裝時(shí)期，上操作油管從哈爾濱電機(jī)廠加工完成驗(yàn)收合格后運(yùn)回安裝現(xiàn)場，由于法蘭面連接螺栓的存在，以及兩個(gè)法蘭面之間含有密封圈和密封槽，導(dǎo)致無法直接回裝，必須將內(nèi)、外操作油管分解，去除螺栓并進(jìn)行清掃后再進(jìn)行組裝，再將上操作油管回裝。回裝后要進(jìn)行機(jī)械盤車，在盤車過程中發(fā)現(xiàn)當(dāng)內(nèi)操作油管的凈擺度滿足要求時(shí)，外油管的8個(gè)盤車點(diǎn)中總會(huì)有一個(gè)點(diǎn)始終超標(biāo)，凈擺度＞0.15mm；在上、中操作油管法蘭連接處加銅墊調(diào)整后，外操作油管的所有凈擺度滿足≤0.15mm時(shí)，內(nèi)操作油管的8個(gè)點(diǎn)中也始終有一點(diǎn)凈擺度值超標(biāo)，凈擺度＞0.15mm。如此反復(fù)進(jìn)行了10d的盤車試驗(yàn)，但是盤車結(jié)果始終不能滿足要求。

2　原因分析

2.1內(nèi)外操作油管垂直度超差

在整體加工前內(nèi)操作油管、外操作油管的法蘭結(jié)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，或可能是連接面存在高點(diǎn)等一系列原因所造成，在上操作油管分解、檢查清掃、回裝后間隙可能發(fā)生變化甚至消失，這致使操作油管垂直度超差，使內(nèi)操作油管、外操作油管的同軸度改變，發(fā)生相對(duì)傾斜，如圖4為存在間隙，間隙消失后為圖5。

圖4

圖5

實(shí)際情況為AB為上操作油管、外油管的軸線，ce外油管法蘭面，de是上操作油管法蘭面，此時(shí)連接的法蘭面邊緣存在間隙δ，相對(duì)徑向位置不存在間隙的邊緣成為支點(diǎn)，當(dāng)法蘭結(jié)合面有間隙的邊緣進(jìn)行連接并打緊時(shí)候，此時(shí)AB傾斜成AD并成為內(nèi)操作油管實(shí)際軸線，ce和de兩個(gè)法蘭面重合，此時(shí)兩個(gè)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：

L：法蘭面直徑；H：上操作油管百分表1高度；δ：法蘭面間隙。我廠盤車過程中一般H值取為1500mm。

L為530mm，所以當(dāng)δ為0.053mm時(shí)，CD =0.15mm，若在理想情況下無相對(duì)平移，只存在傾斜，當(dāng)δ為0.027mm時(shí)，CD=0.085mm，此時(shí)百分表1讀數(shù)與徑向點(diǎn)數(shù)值差應(yīng)為2倍，CD已經(jīng)為最大允許擺度，而在回裝過程中法蘭結(jié)合面邊緣結(jié)合處產(chǎn)生大于0.027mm的間隙，所以在分解和回裝過程中很可能產(chǎn)生大于0.027mm間隙的變化，導(dǎo)致操作油管的擺度超標(biāo)，操作油管發(fā)生相對(duì)傾斜，如圖5。通過盤車試驗(yàn)、加墊可以將上操作油管的軸線調(diào)整在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，但是當(dāng)較大時(shí)，圖5中此時(shí)外油管就會(huì)傾斜，此時(shí)百分表3計(jì)算的擺度已經(jīng)超差，所以這種情況需要對(duì)上段操作油管分解清掃，單獨(dú)的進(jìn)行盤車試驗(yàn)，調(diào)整操作油管。在這個(gè)過程中需要盤車-計(jì)算-分解-加墊（或者車削加工）-回裝-盤車反復(fù)的過程，加大了難度，嚴(yán)重的延誤檢修工期。

2.2內(nèi)外操作油管同軸度超差

在加工過程中內(nèi)操作油管、外操作油管是分體初步加工后，通過連接螺栓連接后再經(jīng)過2次精加工后制成的成品，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(huì)導(dǎo)致在分解清掃回裝后，配合的誤差放大，位置發(fā)生變化，同樣使操作油管的同軸度超差，但此時(shí)未發(fā)生傾斜，只發(fā)生相對(duì)平移，如圖6，所以在盤車過程中，百分表1和百分表3中至少有一個(gè)讀數(shù)已經(jīng)超標(biāo)。但是通過盤車調(diào)整可以找到一個(gè)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(diǎn)，這需要操作油管上機(jī)床盤車后分解、平移、回裝、反復(fù)試驗(yàn)，需要大量時(shí)間和人力，嚴(yán)重延誤回裝工期，大大的影響了檢修效率和質(zhì)量。

2.3而在實(shí)際情況中上述兩種情況很大程度上都同時(shí)存在

如圖7，這樣更增加了復(fù)雜程度和回裝困難程度，增加了擺度超差的嚴(yán)重性，尼爾基發(fā)電廠3號(hào)機(jī)組大修中出現(xiàn)了這一情況，操作油管盤車試驗(yàn)消耗掉了直線工期10d時(shí)間，這比原計(jì)劃盤車2d工期多了8d。

圖6

圖7

3　技術(shù)改造

根據(jù)上述操作油管的法蘭連接方式在設(shè)計(jì)和實(shí)際加工中的缺陷，以及現(xiàn)場實(shí)際情況，向哈爾濱電機(jī)廠設(shè)計(jì)部門提出了取消內(nèi)外操作油管法蘭螺栓連接方式，而改成將內(nèi)、外操作油管分別焊接在法蘭上的方式，并在內(nèi)、外操作油管之間加3個(gè)相互成120°的支撐，增加整體強(qiáng)度，同時(shí)內(nèi)外操作油管可以實(shí)現(xiàn)整體加工、整體回裝。

我廠委托哈爾濱電機(jī)廠重新制定了圖紙（如圖8），哈爾濱電機(jī)廠對(duì)這種形式操作油管的外形尺寸和強(qiáng)度進(jìn)行了校核，滿足尼爾基發(fā)電廠運(yùn)行要求，對(duì)這次操作油管技改給予充分的肯定和好評(píng)。

圖8

改造后操作油管法蘭處為單一的法蘭，在初步加工完成后，留有一定的尺寸余量，將油管分別進(jìn)行焊接，焊接后消除應(yīng)力，并進(jìn)行探傷試驗(yàn)，以確保焊接質(zhì)量良好。焊接完成后將上操作油管整體加工為成品。

這種改造達(dá)到以下目標(biāo)：

（1）解決密封性能。從操作油管本身作用和結(jié)構(gòu)上，焊接密封性能更加優(yōu)秀，而且從根本上解決密封問題。

（2）解決垂直度及同軸度超差。取消螺栓連接避免了分解、回裝前后，由于螺栓預(yù)緊力變化，結(jié)合面存在雜質(zhì)、初步單件連接部件加工誤差等一系列問題，導(dǎo)致分解前后位置變化而產(chǎn)生的一些相關(guān)的缺陷。

（3）簡化工作程序，提高檢修效率。在盤車前上操作油管不需要進(jìn)行分解、清掃檢查、回裝等一系列工作，以及不會(huì)因?yàn)榉纸馇昂笞兓?，需要返廠重新盤車、加工調(diào)整而增加工作量。一定程度上確保檢修效率，4號(hào)機(jī)組經(jīng)過2d完成盤車試驗(yàn)，比3號(hào)機(jī)組少了8d時(shí)間。

（4）增加機(jī)組運(yùn)行的穩(wěn)定性，安全性。改造后上操作油管擺度值減小，避免了長時(shí)間運(yùn)行而導(dǎo)致連接螺栓預(yù)緊力變化或者松動(dòng)，而使操作油管擺度和浮動(dòng)瓦磨損加大，減少設(shè)備使用壽命，同時(shí)也導(dǎo)致槳葉液壓控制系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過改造從根本上消除了這一點(diǎn)引發(fā)的缺陷，增加了機(jī)組的穩(wěn)定性和安全性。

4　推廣應(yīng)用

尼爾基發(fā)電廠2011年11月21日至2012年02月29日期間，4號(hào)機(jī)組進(jìn)行了A級(jí)檢修，其中完成了對(duì)4號(hào)機(jī)組操作油管的改造工作，使用了改造后的操作油管，在盤車過程中大大的減少了問題發(fā)生，簡化了工作量，通過2d盤車成功完成操作油管盤車工作，經(jīng)改造后的機(jī)組槳葉液壓控制系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定。2012年2月29日，4號(hào)發(fā)電機(jī)組經(jīng)A級(jí)檢修后交付系統(tǒng)備用，以及經(jīng)2013年汛期大發(fā)電考驗(yàn)，4號(hào)機(jī)組槳葉液壓系統(tǒng)運(yùn)行平穩(wěn)，技術(shù)改造后實(shí)踐效果顯著。此次改造可供其他軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組參考借鑒，具有一定的社會(huì)效益。

參考文獻(xiàn)：

[1]陳秀芝.水輪發(fā)電機(jī)機(jī)械檢修[M].北京：中國電力出版社，2003.

[2]ZZA833-LH-640型水輪機(jī)使用說明書[R].哈爾濱電機(jī)廠.

中圖分類號(hào)：TK730.4

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2015）01-0057-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.019

收稿日期：2014-02-08

作者簡介：李宏偉（1985-），男，助理工程師，從事發(fā)電廠檢修維護(hù)工作。