燈泡貫流式機(jī)組延伸軸擺度大原因分析及處理

陳軍華，陳 威，何建成

（1.五凌電力有限公司凌津?yàn)┧姀S，湖南 桃源 415723；2.湖南省水電智慧化工程技術(shù)研究中心，湖南 長沙 410004）

1 前言

凌津?yàn)┧姀S位于湖南省桃源縣境內(nèi)，該廠裝設(shè)9臺單機(jī)為30 MW的低轉(zhuǎn)速燈泡貫流式機(jī)組，已投產(chǎn)運(yùn)營十幾年。2019年對5號機(jī)組進(jìn)行計(jì)劃性大修過程時(shí)，檢修人員發(fā)現(xiàn)受油器延伸軸擺度過大。受油器是將機(jī)組調(diào)速系統(tǒng)的壓力油自固定油管導(dǎo)至主軸內(nèi)的內(nèi)、外操作油管內(nèi)并連接至轉(zhuǎn)輪內(nèi)的槳葉接力器，以控制、調(diào)整水輪機(jī)槳葉開度，從而使水輪發(fā)電機(jī)始終處在協(xié)聯(lián)工況下穩(wěn)定運(yùn)行。當(dāng)機(jī)組運(yùn)行時(shí)間較長時(shí)，延伸軸擺度過大會使受油器出現(xiàn)軸瓦磨損嚴(yán)重、漏油量增大等故障，因其故障程度各有不同且反復(fù)出現(xiàn)，對機(jī)組安全穩(wěn)定運(yùn)行構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

2 受油器延伸軸擺度大的危害

受油器延伸軸是燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的重要組成部分，它具有傳輸和分配壓力油以及槳葉開關(guān)的反饋?zhàn)饔?。延伸軸擺度如果超過設(shè)計(jì)值有如下危害：

（1）軸瓦磨損，減少軸瓦的使用壽命，縮短檢修周期。

（2）受油器漏油量增大，槳葉不穩(wěn)、調(diào)速器壓油泵啟動頻繁，油泵壽命縮短。

（3）由于延伸軸擺度過大，瓦與槳葉操作油管在運(yùn)行時(shí)，造成槳葉操作油管與瓦憋勁，潤滑油不能很好起到潤滑作用，不能將瓦與軸之間的摩擦熱量進(jìn)行散熱，使瓦的溫度升高而燒瓦。

3 受油器延伸軸擺度大的原因分析

（1）由于廠家在加工延伸軸時(shí)，機(jī)床軌道與夾具安裝延伸軸不垂直，從而造成延伸軸法蘭與中心軸線不垂直。

（2）由于操作人員的失誤，在夾裝延伸軸加工時(shí)，沒有用百分表對延伸軸進(jìn)行測量校核和中心架的固定受力不均就對延伸軸進(jìn)行加工，造成法蘭與軸線不垂直。

（3）原安裝單位人員在安裝延伸軸時(shí)，安裝完后，對延伸軸擺度測量調(diào)整，發(fā)現(xiàn)延伸軸擺度值超標(biāo)時(shí)，沒有對延伸軸軸線垂直分析和法蘭面平行度進(jìn)行測量，而是采用乙炔氧氣加熱變形的方式，使延伸軸擺度值是一個(gè)假象，當(dāng)延伸軸加熱部位恢復(fù)常溫時(shí)，延伸軸擺度值就超標(biāo)。

（4)對延伸軸與主軸連接后，沒有測量中間操作油管與外操作油管之間間隙是否均勻。如果間隙均勻，說明中間操作油管沒有對外油管運(yùn)動阻攔，延伸軸擺度值大的原因是法蘭接觸部位有高點(diǎn)，造成擺度值大的位置螺栓不能將法蘭部位緊固到位，影響延伸軸擺度值。

由以上可知，受油器延伸軸擺度是否在設(shè)計(jì)值范圍內(nèi)作用十分重要。

4 常見的處理方法

2019年凌津?yàn)╇姀S，檢修5號機(jī)組槳葉操作油管時(shí)，測量延伸軸擺度，發(fā)現(xiàn)其擺度已經(jīng)嚴(yán)重超過廠家設(shè)計(jì)值。目前常用的調(diào)整擺度的方法有以下幾種：

（1）根據(jù)水輪機(jī)安裝手冊的方法一，將擺度大的延伸軸（槳葉操作油管）的法蘭面高點(diǎn)進(jìn)行腐蝕處理。但是現(xiàn)場條件已經(jīng)不具備，沒有藥品，且對法蘭面腐蝕的多少沒有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，可能會將整個(gè)法蘭面進(jìn)行腐蝕或者高點(diǎn)與低點(diǎn)一起處理掉，達(dá)不到理想的效果。

（2）根據(jù)水輪機(jī)安裝手冊的方法二，將擺度大的延伸軸（槳葉操作油管）返廠重新進(jìn)行加工。但是此方法返廠加工周期長，延長檢修工期。加工時(shí)，機(jī)床的精度和人員會影響其加工的精度，且加工后還會需要對法蘭面進(jìn)行配套研磨，所以此方法不是很理想。

（3）做出擺度的坐標(biāo)曲線圖，并算出凈擺度，測出水導(dǎo)軸承（百分表）到受油器處外油管（百分表）之間的長度，測出操作油管外油管法蘭直徑，根據(jù)以上數(shù)據(jù)值可以算出刮削量，并在法蘭面上劃出刮削的等分（分成6個(gè)區(qū)域，使用0號砂紙刮削），此方法繁瑣不推薦。

經(jīng)過反復(fù)研究商討，上述方法都不適應(yīng)于解決5號機(jī)組受油器延伸軸（槳葉操作油管）的擺度大的問題。為解決此問題，檢修人員結(jié)合現(xiàn)場實(shí)際情況，根據(jù)以前在制造廠家對軸瓦刮削原理，提高互動配合零件之間的配合的逆向思維方法，最后提出著色拋光法。著色拋光法實(shí)施是根據(jù)現(xiàn)場大軸接觸情況而進(jìn)行，通過提高零件的形位公差進(jìn)行調(diào)整，具體是用紅丹粉在槳葉操作油管法蘭上做記號，再進(jìn)行反復(fù)拋光，當(dāng)檢查法蘭平面度不能透光時(shí)，則擺度調(diào)整合格。

5 利用著色拋光法調(diào)整受油器延伸軸擺度過程

5.1 受油器拆卸

（1）受油器槳葉操作供油管和軸電流互感器拆卸；

（2）拆除受油器箱體下游側(cè)擋油環(huán)和集油箱；

（3）受油器齒盤測速裝置和輪轂供油箱拆卸；

（4）盤車檢查并記錄受油器操作供油箱法蘭面垂直度和拆卸關(guān)閉腔的軸瓦；

（5）在管型座法蘭上方焊接1個(gè)吊耳，并在受油器箱體正上方掛裝3 t手拉葫蘆，分別在受油器上安裝起吊索，將受油器箱體吊離工作部位；

（6）在燈泡頭內(nèi)的平臺上焊接3根槽鋼,測量槳葉操作油管的擺度。

5.2 槳葉操作油管法蘭高點(diǎn)確認(rèn)

（1）將槳葉操作油管均分8等分并逆時(shí)針進(jìn)行編號，盤車測量槳葉操作供油管擺度（槳葉操作油管內(nèi)油管不得大于0.20 mm、中油管不得大于0.10 mm、外油管不得大于0.07 mm）。

（2）將外操作油管延伸軸擺度值大的位置做好記號，并將延伸軸從主軸拆卸下來。

（3)將外操作油管擺度值大與擺度小的法蘭位置進(jìn)行180°對換位置安裝，盤車測量擺度，發(fā)現(xiàn)擺度值更大，從而確認(rèn)法蘭面的高點(diǎn)位置。

通過以上操作確定出受油器槳葉操作油管測量示意圖位置，如圖1所示。

圖1 受油器槳葉操作油管測量示意圖

在進(jìn)行著色拋光調(diào)整前，用盤車測量受油器槳葉操作油管數(shù)據(jù)如表1所示。

表1 受油器槳葉操作油管未調(diào)整前數(shù)據(jù)單位：mm

5.3 槳葉操作油管法蘭高點(diǎn)處理

（1）將槳葉操作油管法蘭涂抹1層很薄的紅丹粉，按照原位置將延伸軸裝復(fù)到主軸，使用電動扳手將槳葉操作油管法蘭與主軸連接螺栓進(jìn)行緊固。

（2）延伸軸與主軸螺栓緊固后，再次將螺栓拆卸，將延伸軸與主軸分離，檢查槳葉操作油管法蘭與主軸連接位置的紅丹粉接觸情況。

（3）對沒有紅丹粉部位用記號筆將法蘭高點(diǎn)分成3等分，等分分好后使用拋光機(jī)拋光（拋光砂紙要求為80號Φ180 mm），使用拋光機(jī)必須手要穩(wěn)，力的大小要基本一致，在對其部位進(jìn)行拋光后再用200 mm刀口尺檢查法蘭平面度和分段測量其形位公差。

（4）第一道拋光后再次將槳葉操作油管法蘭抹上紅丹粉裝復(fù)擰緊螺栓，盤車測量擺度檢查數(shù)據(jù)比初始數(shù)據(jù)更好，見表2所示。

表2 受油器槳葉操作油管調(diào)整后擺度數(shù)據(jù)單位：mm

（5）再次將槳葉操作油管拆卸，檢查法蘭紅丹粉接觸情況，將高點(diǎn)位置在原來的基礎(chǔ)上均勻延長等分的長度和等分點(diǎn)數(shù)增加，分好后按原要求及方法對其部位拋光檢查。

（6）反復(fù)拋光檢查法蘭平面度，直到法蘭平面度不能透光，完全在一個(gè)平面后裝復(fù)測量擺度，擺度數(shù)據(jù)合格。

5.4 受油器裝復(fù)

（1）將下游側(cè)的集油箱和擋油環(huán)的密封更換套入到槳葉操作油管上。

（2) 將受油器箱體清掃干凈，檢查受油器開啟腔的軸瓦，對軸瓦有刮傷及高點(diǎn)進(jìn)行刮削和研磨，對受油器開啟腔軸瓦涂抹1層透平油，使用2 t手拉葫蘆吊起受油器箱體，調(diào)整受油器箱體與槳葉操作油管中心，將受油器箱體緩慢套入槳葉操作油管內(nèi)，進(jìn)入過程中隨時(shí)檢查槳葉操作油管與受油器箱體之間的間隙，受油器箱體在進(jìn)入當(dāng)中不得有任何歪斜，防止將開啟腔的軸瓦損害，可以使用百分表監(jiān)視受油器箱體的偏移，當(dāng)受油器箱體到達(dá)位置后。檢查關(guān)閉腔軸瓦，更換密封，將關(guān)閉腔軸瓦對準(zhǔn)受油器箱體螺栓孔，用兩個(gè)導(dǎo)向全絲螺桿將關(guān)閉腔軸瓦擰入受油器箱體，緊固支座螺栓并調(diào)整槳葉操作油管與受油器箱體開啟、關(guān)閉腔軸瓦的間隙，間隙要求均勻。盤車測量受油器箱體法蘭的垂直度，箱體垂直度不得大于0.05 mm，見表3，并安裝反饋傳動推力軸承。

表3 受油器箱體垂直度調(diào)整后數(shù)據(jù)單位：mm

（3）將輪轂供油箱箱體清掃干凈，更換密封件后用2 t手拉葫蘆水平吊起向下游側(cè)移動，快到達(dá)止口位置時(shí)，先將輪轂供油箱反饋撥叉套入推力軸承，找正孔位置后將螺栓擰緊，將槳葉反饋機(jī)構(gòu)裝復(fù)。

（4）將輪轂供油箱端蓋清掃干凈，更換密封條后用手拉葫蘆吊起對準(zhǔn)滾珠花鍵緩慢插入圓珠鍵槽內(nèi)，到位后對正螺栓孔及銷釘孔擰緊螺栓和裝入銷釘。

（5）將齒盤測速裝置及其支座清掃干凈，更換密封條用手拉葫蘆水平吊起對正螺栓和槳葉反饋軸向下游移動，到位后擰緊螺栓，安裝好槳葉反饋與齒盤測速傳動盤的螺栓及保護(hù)罩。

（6）將受油器箱體擋油環(huán)止動板對正位置后擰緊螺栓并把下游側(cè)開啟腔集油箱對正位置擰緊螺栓。

（7）將各附件清掃干凈，更換密封件后按原位置裝復(fù)擰緊螺栓，最后所有部件安裝完成對受油器箱體的絕緣進(jìn)行測量，絕緣值大于10 MΩ。

5.5 設(shè)備運(yùn)行結(jié)果

受油器設(shè)備安裝完成后開機(jī)運(yùn)行1年，小修檢查受油器運(yùn)行正常，檢查軸瓦磨損不再出現(xiàn)像之前一樣的磨損單邊現(xiàn)象，軸未出現(xiàn)憋勁的現(xiàn)象，受油器箱體震動減小，調(diào)速器油泵啟動間隔時(shí)間明顯延長。

6 結(jié)語

受油器操作油管是燈泡貫流式機(jī)組重要組成部分，其部件的健康直接影響著設(shè)備的安全運(yùn)行。凌津?yàn)╇姀S5號機(jī)機(jī)組受油器槳葉操作油管法蘭擺度過大原因分析確定，通過著色拋光法成功處理了槳葉操作油管法蘭擺度過大的問題，1年的運(yùn)行驗(yàn)證達(dá)到了預(yù)期目的，確保了機(jī)組安全運(yùn)行，為其他同類機(jī)組類似問題處理提供了參考經(jīng)驗(yàn)。