幾種導水機構傳動保護裝置在雜谷腦河流域梯級電站的應用

【摘要】雜谷腦河為岷江上游右岸的一級支流，發源于鷓鴣山南麓，流經米亞羅、沙壩、樸頭、理縣、薛城等地，于汶川縣威州鎮匯入岷江，流域面積4632km2，干流河道總長168km。根據規劃，雜谷腦河蘆干橋至下莊河段依次座落獅子坪電站（龍頭水庫19.5萬千瓦）、紅葉二級電站（9萬千瓦）、薛城電站（13.8萬千瓦）和古城電站（18萬千瓦），總裝機60.3萬千瓦。流域電站均為中高水頭電站，現就對不同傳動保護裝置的應用、優缺點及主要受力計算做簡要說明。

【關鍵詞】雜谷腦河；電站；摩擦裝置

1、脹套聯結裝置

獅子坪電站水輪機導水機構采用脹套把合并傳遞接力器操作力。脹套是一種近代新型先進的機械基礎件，對中精度高，安裝、調整、拆卸方便，強度高、連接穩定可靠，在超載時可保護設備不受損壞，適用于傳遞重型負載。通過擰緊背卯螺栓使包容面間產生的壓力和摩擦力來實現負荷傳遞的一種新型無鍵聯結裝置。安裝時需控制背卯螺栓預緊力，以調整摩擦力，當某導葉間卡有異物時，導葉軸頸與脹套之間首先產生相對滑動，保護導水機構零件不因過度受力而被破壞，同時裝設在該導葉臂上的錯位開關發出信號報警。而其他導葉仍能關閉，實現正常調節，異物沖走后，導葉由于仍然由導葉臂控制，不會產生隨意擺動等不穩定現象。

優點：導葉脹套裝置結構緊湊，對中精度高，安裝、調整、拆卸方便，強度高、連接穩定可靠。導葉沒有起始固定位置，不管是導葉運行錯位后、變形或修復后造成的設計尺寸變化，均能方便的對立面間隙進行調整。

缺點：脹套對把合面加工要求較高，精度達不到要求可能造成正常情況下導葉的相對滑動；背卯螺栓預緊力調整要求較高，過小不能傳導正常受力，過大起不到保護作用。

2、剪斷銷

紅葉二級電站水輪機導水機構采用剪斷銷傳遞接力器操作力。導葉軸頸上方設置拐臂、壓板、分瓣鍵，控制環下方設置連板、軸銷等，在連板與拐臂聯接位置處設置剪斷銷保護裝置。剪斷銷材質一般為優質碳素結構鋼，中部為薄弱環節，中心部位盲孔里設置有內絲螺紋，盲孔內裝設電氣報警裝置。剪斷銷中部有一加工溝槽，是受力的最弱點，某個活動導葉之間卡有異物或關閉阻力大時，為保護活動導葉和其它傳動設備不被外力損壞，薄弱環節被優先剪斷，其余活動導葉繼續關閉，錯位導葉不受控制環控制而停止運動，從而起到保護導水機構設備的作用。剪斷銷被剪斷后，盲孔內電氣報警元件被擠碎，繼電器發出報警信號。

優點：導葉剪斷銷裝置結構緊湊，方便實用，運行可靠，更換方便。

缺點：導葉有起始固定位置，當導葉變形或修復后造成設計尺寸變化時，不便于對立面間隙進行調整，需重新布置定位孔，增加檢修難度。受力設計不合理時或造成汛期（雜物較多時）剪斷銷頻繁剪斷等現象。

3、摩擦裝置

薛城、古城電站水輪機導水機構采用導葉摩擦裝置傳遞接力器操作力，安裝時需控制螺栓擰緊力矩，以調整摩擦力矩，當某導葉間卡有異物時，導葉摩擦裝置的導葉臂與導葉連板間首先產生相對滑動，保護導水機構零件不因過度受力而被破壞，同時裝設在該導葉臂上的微動開關發出信號報警。而其他導葉仍能關閉，實現正常調節，異物沖走后，導葉由于仍然由導葉臂控制，不會產生隨意擺動等不穩定現象。

優點：摩擦裝置結構緊湊，方便實用，運行可靠，而且維護量很小，優點突出。導葉沒有起始固定位置，不管是導葉運行錯位后、變形或修復后造成的設計尺寸變化，均能方便的對立面間隙進行調整。

缺點：水車室導水機構運行條件較差，易積累水漬、油漬，導葉摩擦裝置摩擦系數可能減小，造成正常運行條件下的相對錯位。因此導水機構需及時清理，保證運行環境；摩擦片需定期更換，保證應有的摩擦力。

4、主要受力計算

水輪機導水機構摩擦裝置、剪斷銷、脹套聯結裝置等傳動保護裝置的受力、尺寸等參數主要受導葉牽引力矩的影響。計算出導葉牽引力矩，就能推出摩擦片尺寸、壓緊螺栓的緊固力矩、剪斷銷直徑、脹套背卯螺栓預緊力等重要參數，方便指導相關檢修工作。現就對導葉牽引力矩計算進行說明，其它不在贅述。

脹套聯結裝置適用于高水頭傳遞重型負載，摩擦裝置及剪斷銷適用于中水頭一般負載；需要設備高可靠性建議采用剪斷銷裝置，為方便檢修、調整建議采用脹套或摩擦裝置。總之，三種水輪機導水機構傳動保護裝置技術成熟，優缺點也較為明顯，我們應結合現場實際情況采用合適的傳動保護裝置。