向家壩水電站ALSTOM機組水輪機接力器安裝與調整工藝

陳良勇 周小燕 盧衛靜 張紅

摘 要：向家壩水電站裝機容量6 400 MW，單機容量800 MW，是目前世界上單機容量最大的水力發電機組，左右岸各安裝四臺機組，其中右岸電站為地下廠房結構，主機設備由天津ALSTOM公司供貨，ALSTOM水輪機接力器活塞直接800 mm，活塞桿直徑為280 mm，接力器總工作容積925 L，設計行程980 mm。介紹了向家壩水電站800 MW機組水輪機接力器的結構特點和安裝、調整工藝以及試驗過程。

關鍵詞：向家壩水電站 接力器 安裝 調整 試驗

中圖分類號：TV72 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2016）01（b）-0035-03

向家壩水電站裝機容量6 400 MW，單機容量800 MW，是目前世界上單機容量最大的水力發電機組，左右岸各安裝4臺機組，其中右岸電站為地下廠房結構，主機設備由天津ALSTOM公司供貨，ALSTOM水輪機接力器活塞直接800 mm，活塞桿直徑為280 mm，接力器總工作容積925 L，設計行程980 mm。

1 接力器結構介紹

向家壩水電站ALSTOM水輪機接力器為雙直缸式接力器，沿襲了三峽左岸電站ALSTOM水輪機接力器的結構設計，采用了帶自動鎖定裝置和帶手動鎖定裝置兩種形式，兩種接力器鎖定裝置均布置在接力器缸前側。自動鎖定裝置在水輪機導葉全關時投入，手動鎖定裝置在水輪機導葉全開時投入。自動鎖定裝置的操作依靠壓力油操作鎖定接力器活塞來實現，手動鎖定裝置的操作則是靠人工轉動與鎖定裝置接力器活塞相連接的手輪，以實現半圓形鎖定片的投入和退出。

為了有效避免分段關閉閥失效后機組在快速關閉過程中接力器活塞對端蓋的強力沖擊，根據水輪機調節保證計算要求，將每個接力器開腔的操作油管設計為兩根，主操作油管路設計在距離接力器開腔端蓋136.5 mm的位置，在開腔端蓋上方，設計了緩沖回路，即輔助操作油管，壓力油通過端蓋內暗孔通往開腔。當接力器開啟導葉時，開腔接受壓力油，緩沖回路不影響開機時間；當導葉關閉過程中，接力器關閉至主操作油管進油孔位置時，接力器活塞將進油孔堵住，開腔壓力油只能通過緩沖回路回油，從而有效避免了接力器活塞對端蓋的沖擊（接力器結構見圖1）。

2 接力器安裝準備

2.1 確定接力器安裝中心和安裝高程

接力器安裝前，先進行機坑測定，確定接力器的安裝中心和安裝高程；并確定所有導葉處于全關位置，用全站儀根據頂蓋上的Y-Y線標記以及控制環銷中心放出兩條通過控制環銷中心并且與Y-Y線平行的兩條水平線。將上述兩條線的標記引放到接力器基礎板相應位置，在基礎板上方布置鋼琴線；在接力器基礎板上作安裝高程樣點標記；測量接力器后缸蓋水平中心線，并在缸蓋側面作樣點標記；在接力器銷上作平行于Y軸的中心線樣點標記。

2.2 接力器基礎板檢查清掃

由于接力器基礎板在混凝土澆筑后，會產生一定程度的傾斜，在接力器安裝前現場實測接力器基礎板傾斜度，以便配刨調整墊板，用以調整接力器水平、中心和壓緊行程。清掃機坑里襯內接力器的兩個基礎板，并用絲錐將基礎板的連接螺孔重新攻絲，清理干凈；檢查基礎板螺栓拉伸是否達到設計扭力值；測量基礎板中心線是否與設計值相一致；測量基礎板法蘭面垂直度是否滿足0.25 mm/m要求，檢查基礎板與接力器連接螺栓孔位置是否正確，做好各項測量數據的記錄，對不合格項目做必要處理；同時準備接力器安裝調整所需的工器具和臨時工裝，清理施工現場，在安裝場拆下接力器與操作油管聯接口的盲法蘭，確認接力器開關腔完全注滿合格的透平油。檢查接力器端蓋周圍是否有銹跡或滲漏痕跡，如發現有銹跡、滲漏痕跡或注入的透平油不合格，需對接力器進行分解檢查、清洗，確保接力器各項參數滿足技術標準要求。

2.3 接力器行程及耐壓試驗

清洗接力器外露部分活塞桿、鎖定裝置鎖定座及閘板、接力器后缸蓋與調整墊環接觸面，必要時做拋光打磨處理。用壓油泵裝置將接力器活塞推進推出約500 mm，檢查活塞動作靈活性，應無卡滯現象，動作靈活可靠，然后對每個接力器前腔、后腔分別進行18 MPa油壓試驗，保壓30 min；再將油壓降至10 MPa，保壓30 min，耐壓過程中測量接力器行程是否滿足980+1 mm標準，檢查接力器無滲漏無有害變形后緩慢降壓至額定壓力6.3 MPa，做接力器竄油試驗以檢查活塞與活塞桿密封的完整性以及活塞與接力器缸間密封的性能，接力器內部滲漏量應小于0.003 L/s。檢查手/自動鎖定裝置動作靈活。吊裝前將接力器活塞壓至靠近基礎板一側，活塞桿外露部分應用羊毛氈包裹，開關腔進口盲法蘭應回裝完畢，自動鎖定接力器腔進出油口應用堵頭封堵。

3 接力器預裝

接力器的預裝工作應在導葉與控制環連接后進行以保證控制環位置的準確性。接力器吊至機坑后，置于安裝支架上，利用螺旋千斤頂配合導鏈將接力器安裝到相應的基礎上，調整接力器中心和高程；在安裝調整墊環的位置加楔子板調整接力器水平；并在接力器銷上方預先掛好的鋼琴線上掛鉛垂線，檢查接力器銷中心樣點線是否與鋼琴線一致，用壓力油將接力器活塞桿推出至全行程，用同樣的方法測量接力器銷中心樣點線是否與鋼琴線一致，若不一致，確定接力器偏移方向，繼續調整；用電子水準儀檢查每個接力器銷的高程與控制環銷的高程是否在設計范圍內；將接力器活塞推至50%行程位置，用精度為0.02 mm/m的框式水平儀測量活塞桿水平是否滿足安裝標準。

接力器調整環板的加工計算如下。

將兩個接力器活塞壓至全關位置，測量調整墊環安裝位置的間隙a、b；測量接力器銷和控制環銷之間的距離c、d；測量兩塊連接板銷孔的中心距e、f，測量接力器壓緊行程調整墊實際厚度h、g（見圖2）。即可計算出左、右接力器調整板各方向的加工量如下。

（1）左岸側接力器調整墊環厚度。

L左=a+c+h-e-12

（2）右岸側接力器調整墊環厚度。

L右=b+d+g-f-12

式中：12 mm為接力器壓緊行程調整墊塊與接力器銷的配合量。

（3）由于接力器基礎澆筑和設備制造均存在一定誤差，各臺機組調整墊環實際厚度均存在偏差。表1為8F機組左岸側、右岸側接力器調整墊環厚度計算值及加工后實際測量值。

4 接力器正式安裝

4.1 接力器的正式安裝

再次清理接力器基礎和加工好的調整環板，將調整環板安裝到接力器上，將接力器安裝至標記位置，調整安裝中心和高程，將每個聯接螺栓涂上樂泰243螺紋固定膠，用液壓拉伸器按75%額定壓力對稱均勻拉緊螺栓，復測接力器的水平和高程、接力器實際中心線到+Y軸線的距離和平行度、控制環銷與接力器銷的中心距是否滿足設計要求，若不合格，根據測量值計算調整環板打磨量，拆下調整環板進行打磨，直到所有測量值合格后，按100%額定壓力對稱均勻拉緊螺母，螺栓設計扭力值為11 975 N·m，用0.05 ram塞尺檢查調整環板與接力器基礎無間隙。最終接力器的中心、水平、高程應滿足活塞桿50%行程水平：±0.1 mm/m；全行程范圍內中心線偏差：±3.0 mm；接力器連板與控制環連接面高程偏差：±0.5 mm。接力器調整完成后安裝連接板。

4.2 接力器壓緊行程試驗及鎖定裝置配裝

接力器調整完成，調速系統具備升壓條件后開始接力器壓緊行程試驗。動作接力器至導葉全關位置，緩慢升壓至50%額定壓力，檢查所有導葉處于全關狀態，記錄活塞桿的位置，然后對接力器緩慢降壓至零，測量活塞桿的回彈量，計算壓緊行程墊塊厚度，同時檢查兩個接力器壓緊時的同步性。壓緊行程調整的原則為：事故低油壓狀態下導水機構關閉后，自動鎖定裝置應能可靠地投入，同時應使導水機構關閉后導葉的壓緊量盡量的大。向家壩電站ALSTOM機組壓緊行程設計范圍為9～14 mm。壓緊行程調整完成后，在導葉全關、接力器穩壓在6.3 MPa時，測量左岸側接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸，計算手動鎖定把和塊的配刨量，在導葉全關、接力器穩壓在6.3 MPa時，測量右岸側接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸，計算自動鎖定把和塊的配刨量，對鎖定把和塊進行現場加工，回裝后應滿足鎖定閘板與鎖定槽雙邊間隙均勻，且單邊間隙為0.5 mm，鎖定閘板投退應靈活無卡阻。

5 存在的問題及處理情況

（1）壓緊行程調整墊設計。

ALSTOM機組接力器壓緊行程調整墊為一個完整的圓環，在調整壓緊行程時要實現調整墊的更換，需要先卸下鎖緊螺母，難度較大。安裝過程中，決定將調整墊切成兩瓣，以方便接力器壓緊行程的調整。

（2）接力器水平調整。

調整過程中發現，各臺機組接力器活塞桿在全關與全開位置桿端高程之差均超過了±0.50 mm的要求，其中8F機組左、右岸側接力器活塞行程處于50%位置時水平分別為+0.06 mm/m和+0.04 mm/m，但是測量活塞桿在全關與全開位置桿端高程之差分別達到了-1.0 mm和-0.8 mm。經過分析，接力器銷重量約600 kg，接力器端蓋與活塞桿間及接力器活塞與活塞缸之間的密封均為軟密封，具有一定壓縮量，當活塞桿被全壓出時，端部密封受壓導致桿端下沉。最后決定按照接力器行程處于50%位置時活塞桿水平應滿足0.1 mm/m進行調整，以保證活塞缸的水平度，活塞以及端部密封均為軟密封，活塞桿端下沉不影響密封效果。

6 結語

接力器的安裝質量直接影響機組的調節品質，向家壩水電站ALSTOM機組水輪機接力器鎖定裝置把和塊預留了5 mm的加工余量，需要在現場根據接力器活塞桿上鎖定槽的軸向尺寸進行配刨，配刨完成后要求閘板與鎖定槽單邊間隙為0.5 mm，因此，對把和塊的現場配刨精度以及把和塊的安裝都有較高要求。為了方便接力器的檢修，還在頂蓋內專門設計了漏油箱，用作接力器的檢修排油，能有效縮短接力器的檢修工期。

參考文獻

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