研制燈泡貫流式水輪機(jī)新型重錘支撐裝置

郝瑋 龍鎮(zhèn) 梅毅

摘要：在發(fā)電分場(chǎng)內(nèi)部分析會(huì)中發(fā)現(xiàn)在機(jī)組檢修期間水工分場(chǎng)工作人員進(jìn)入流道檢查過(guò)水流道時(shí)，運(yùn)行人員在做安全措施時(shí)因檢修大票并未終結(jié)，需要多方協(xié)調(diào)通知各個(gè)大票工作負(fù)責(zé)人說(shuō)明情況收回相關(guān)工作票暫停工作，檢查現(xiàn)場(chǎng)具備操作條件后通知維護(hù)人員配合頂起機(jī)組重錘，過(guò)水流道檢查結(jié)束后需要再次聯(lián)系維護(hù)人員配合拆除措施。為了在檢修工期內(nèi)保證機(jī)組正常的檢修時(shí)間、保證進(jìn)入機(jī)組進(jìn)水流道工作人員的人身安全、減少檢修期間機(jī)組重錘頂起時(shí)間和方便、簡(jiǎn)化操作，作者和團(tuán)隊(duì)決定研發(fā)燈泡貫流式水輪機(jī)新型重錘支撐裝置。經(jīng)過(guò)查找相關(guān)資料，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有文獻(xiàn)上均無(wú)相關(guān)適用工具;通過(guò)觀察，決定借鑒維修汽車使用的小車式頂起裝置，該裝置移動(dòng)方便快捷，價(jià)格便宜，基本上可以單人操作，如果能將其原理應(yīng)用到新型燈泡貫流式水輪機(jī)新型重錘支撐裝置的研制中，可以較好的滿足減少人員及縮短時(shí)間等需求。

關(guān)鍵詞：貫流式水輪機(jī);技術(shù)分析;技術(shù)措施;重錘

前沿：

小漩水電站位于湖北省竹山縣境內(nèi)，在竹山縣城上游3.0km處。是漢江第一大支流堵河三級(jí)梯級(jí)開(kāi)發(fā)的中間一級(jí)，上游10.4km為潘口水電站，下游98.0km為黃龍灘水電站，小漩為上游潘口電站的反調(diào)節(jié)水庫(kù)，也是堵河梯級(jí)滾動(dòng)開(kāi)發(fā)的第三級(jí)，為河床徑流式水電站，主要任務(wù)是發(fā)電。電站安裝有3臺(tái)單機(jī)容量為1.667萬(wàn)千瓦的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量5萬(wàn)千瓦，由天津天發(fā)水電設(shè)備有限公司制造。電站年均發(fā)電量約1.5億千瓦時(shí)。工程正常蓄水位為264米，相應(yīng)庫(kù)容0.2249億立方米，調(diào)節(jié)庫(kù)容0.0678億立方米，為日調(diào)節(jié)水庫(kù)。

1 背景闡述

小漩水電站裝有3臺(tái)燈泡貫流轉(zhuǎn)漿式水輪發(fā)電機(jī)組，單機(jī)容量16.67MW。由天津天發(fā)水電設(shè)備有限公司制造。

機(jī)組主要構(gòu)件安裝在不漏水的機(jī)殼里，水平方式布置在流道河水中。在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)控制環(huán)關(guān)閉側(cè)裝一10t重錘以利于導(dǎo)葉自關(guān)閉作為機(jī)組防飛逸保障措施。機(jī)組流道只有尾水管一個(gè)進(jìn)人孔，無(wú)接力器機(jī)械鎖錠機(jī)構(gòu)，無(wú)專用重錘支撐裝置。導(dǎo)葉全關(guān)時(shí)重錘底部距地320mm，導(dǎo)葉開(kāi)度為80%時(shí)底部距地高度為1000mm;小漩水電站低位油箱廊道層最窄過(guò)道540mm。

根據(jù)公司《小漩水電站水工建筑物巡視檢查制度》管理規(guī)定，小漩水電站水輪發(fā)電機(jī)組過(guò)水流道每年至少檢查一次，工作人員進(jìn)入機(jī)組進(jìn)水流道檢查時(shí)需要從尾水管進(jìn)人孔進(jìn)入再穿過(guò)80%以上開(kāi)度導(dǎo)葉進(jìn)入進(jìn)水流道。為保證工作人員穿過(guò)導(dǎo)葉時(shí)或進(jìn)入引水流道后調(diào)速器誤動(dòng)使導(dǎo)葉全關(guān)而釀成事故，需要重錘下布置一個(gè)安全可靠的支撐裝置將重錘頂起。

2 可行性分析

借鑒的維修汽車使用的小車式頂起裝置為成熟的工具，應(yīng)用普遍，技術(shù)資料充分易尋，能提供充足的技術(shù)理論支撐。

分解貨車移動(dòng)式千斤頂操作過(guò)程：小車將千斤頂移至重物下方，千斤頂升起頂起車輛，由于車輛自重壓緊移動(dòng)式千斤頂，呈現(xiàn)一個(gè)穩(wěn)定的頂起整體。

貨車移動(dòng)式千斤頂優(yōu)缺點(diǎn)分析： 移動(dòng)方便，單人操作，千斤頂頂起重物和支持重物兩個(gè)作用;缺點(diǎn)分析：頂起高度有限，頂起重量有限。結(jié)合實(shí)際需求重錘需要頂起的起始高度基本固定，無(wú)需頂起過(guò)程，只需重錘落下時(shí)起支撐作用。

通過(guò)操作步驟分解和優(yōu)缺點(diǎn)分析，可以以貨車移動(dòng)式千斤為借鑒原型，進(jìn)行方案設(shè)計(jì)。

技術(shù)力量：課題組成員來(lái)自公司不同的技術(shù)部門，組員中有機(jī)械專業(yè)檢修工作經(jīng)驗(yàn)、有較好的組織能力和較強(qiáng)的綜合業(yè)務(wù)能力;有某甲級(jí)設(shè)計(jì)院工作經(jīng)歷、能熟練使用CAD及其他專業(yè)繪圖軟件以及研發(fā)設(shè)計(jì)能力;有詳細(xì)的小漩重錘各方面數(shù)據(jù)、資料。有接近兩年的項(xiàng)目研究和科學(xué)論證。綜上所述，設(shè)計(jì)制造小漩重錘支撐裝置具有充分的可行性。

3 設(shè)計(jì)思路

根據(jù)設(shè)計(jì)背景的條件需要制作一個(gè)使用時(shí)推到重錘正下方，使用結(jié)束后拉出來(lái)，有足夠的承載力，而且三臺(tái)機(jī)組可以共用的裝置。經(jīng)過(guò)多個(gè)方案比選最后考慮采取“移動(dòng)機(jī)構(gòu)+承重機(jī)構(gòu)+彈簧”的方案，具體構(gòu)思為重錘支撐裝置在不使用時(shí)承重機(jī)構(gòu)（承重桌）被彈簧撐起使承重機(jī)構(gòu)支柱（承重桌退）離開(kāi)地面約3～5cm，在使用時(shí)依靠重錘自重下落克服彈簧彈力使承重機(jī)構(gòu)向下移動(dòng)，通過(guò)承重機(jī)構(gòu)支柱與地面接觸將重錘撐起，最后通過(guò)承重機(jī)構(gòu)將重錘重量傳遞給地面。

這種方案既解決了支撐裝置與重錘接觸面的剛性接觸，同時(shí)也解決了普通車輪無(wú)法承載10t重物的問(wèn)題，而且可以自由移動(dòng)，方便三臺(tái)機(jī)組共用。

重錘需要頂起時(shí)通過(guò)操作調(diào)速器將重錘提高至高于重錘支撐裝置自然狀態(tài)下承重機(jī)構(gòu)上表面的高度，將裝置推至重錘正下方，全關(guān)調(diào)速器主供油閥、將壓油罐油壓逐漸撤壓至0MPa、重錘在沒(méi)有操作油壓的情況下依靠自重自然下落克服彈簧彈力最終壓實(shí)承重機(jī)構(gòu)將重錘重量傳遞給地面;支撐裝置使用完畢后給壓油罐建壓，操作調(diào)速器將重錘提升離開(kāi)承重機(jī)構(gòu)上表面再將裝置拉出，待裝置移開(kāi)后再緩慢關(guān)閉導(dǎo)葉至全關(guān)。

這種燈泡貫流式水輪機(jī)新型重錘支撐裝置其特征在于承重機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧。因小漩水電站低位油箱過(guò)道最窄處寬度為540mm，設(shè)計(jì)的裝置要在低位油箱廊道層自由移動(dòng)，所以裝置設(shè)計(jì)外緣尺寸為700*520mm。

4 技術(shù)問(wèn)題方案措施

這種可自動(dòng)升降和可自由移動(dòng)的燈泡貫流式水輪機(jī)重錘支撐裝置可分為三部分，即承重機(jī)構(gòu)、移動(dòng)機(jī)構(gòu)、彈簧;承重機(jī)構(gòu)包括承重桌面，承重桌面下面設(shè)有導(dǎo)向桿、承重支柱、加固承重支柱的斜筋，每個(gè)承重桌支柱下端固定承重墊塊。

移動(dòng)機(jī)構(gòu)包括移動(dòng)機(jī)構(gòu)上面板，移動(dòng)機(jī)構(gòu)上面板通過(guò)移動(dòng)機(jī)構(gòu)支柱與移動(dòng)底盤連接;移動(dòng)機(jī)構(gòu)上面板設(shè)有導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿自由穿過(guò)導(dǎo)向孔，導(dǎo)向桿位于移動(dòng)機(jī)構(gòu)上面板上部套有彈簧，彈簧將承重機(jī)構(gòu)頂起使其脫離地面。

移動(dòng)機(jī)構(gòu)上面板下部設(shè)有導(dǎo)向面板，導(dǎo)向面板四角設(shè)有與移動(dòng)機(jī)構(gòu)支柱匹配的凹槽，導(dǎo)向面板設(shè)有與導(dǎo)向桿匹配的導(dǎo)向孔。

移動(dòng)底盤下設(shè)有四個(gè)自帶剎車功能的萬(wàn)向輪，使裝置在移動(dòng)過(guò)程中可自由轉(zhuǎn)向方便移動(dòng);在使用時(shí)踩下剎車裝置將固定在某一位置不動(dòng)。

5 總述

創(chuàng)新小組自成立以來(lái)歷時(shí)近2年時(shí)間，以安全至上、操作簡(jiǎn)單為目的，經(jīng)過(guò)多個(gè)方案比選確定了選用“小車+彈簧+承重桌”作為最佳備選方案，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況經(jīng)過(guò)分級(jí)方案優(yōu)選最終確定選用承重桌在外型方案。

在活動(dòng)過(guò)程中小組成員制定了詳細(xì)的目標(biāo)和實(shí)施對(duì)策及措施，根據(jù)小組成員各人特長(zhǎng)和職務(wù)進(jìn)行人員分工，并對(duì)活動(dòng)進(jìn)度節(jié)點(diǎn)作了詳細(xì)的計(jì)劃。最終在小組成員團(tuán)結(jié)一致相互配合下克服困難逐步完成了重錘支撐裝置的設(shè)計(jì)、制作、試驗(yàn)與推廣。

參考文獻(xiàn)：

[1]郝瑋， 孫富根， 祝威等. 一種可自動(dòng)升降和移動(dòng)的燈泡貫流式水輪機(jī)重錘支撐裝置.

[2]潘熙和，王愛(ài)生. 燈泡貫流式機(jī)組調(diào)速器的研制[J]. 水力發(fā)電（11）：43-45，67.