水電站接力器控制環跳動原因分析和處理

葉偉東

(國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000)

水電站接力器控制環跳動原因分析和處理

葉偉東

(國網浙江省電力公司緊水灘水力發電廠，浙江 麗水 323000)

某水電站1號機在一次修前試驗中發現接力器控制環有跳動現象，在接力器加工、檢修安裝等過程中出現的錯誤都可能導致控制環在運行中跳動。從修整接力器的局部尺寸、糾正安裝錯誤等方面進行了分析和改進，從根本上解決了接力器控制環跳動問題，給設備消缺積累了經驗，為電站的安全穩定運行提供了保障。

水電站；接力器；控制環；跳動；緩沖油口

0 引言

某水電站位于浙江省云和縣境內的甌江上游龍泉溪上，安裝有6臺單機容量50?MW的水輪發電機組，擔負著浙江和華東電網的調峰和事故備用任務。接力器是調速器的操作機構，是水輪機調節的重要部件，接力器的開、關推動控制環的轉動，從而帶動導水葉的開、關，調節著機組的運行。接力器檢修質量的好壞直接影響機組運行的質量。

1 事件詳情

該水電站1號機在1次A級檢修(擴大性大修)的修前試驗時發現，接力器在全開、全關2個位置時控制環有跳動現象，并伴有“咯吱咯吱”的異響。實測開機時間為12.5?s，設計值為10—12?s，關機時間為 7.5?s，設計值為 6—7?s。鎖錠側接力器 (以下簡稱“1號接力器”)全行程為339?mm，不帶鎖錠側接力器(以下簡稱“2號接力器”)全行程為341?mm，設計值為 336—340?mm。

2 原因分析

控制環的跳動一般是由接力器引起的。2號接力器結構如圖1所示。經初步檢查，發現2號接力器活塞偏轉超過20°；拆吊控制環，檢查控制環抗磨板，未發現異常，因此認為控制環跳動不是控制環本身的問題，而是接力器引起的。解體這2只接力器，并進一步檢查分析，得出事故原因如下。

(1)?2號接力器活塞偏轉。2號接力器活塞偏轉超20°，造成緩沖油口偏離接力器進排油口，從而導致2號接力器進排油不暢，動作遲緩于1號接力器，造成控制環跳動。

(2)?2只接力器前后腔緩沖油口深度尺寸不同。2只接力器的前后腔緩沖油口深度尺寸不同，導致2只接力器的活塞與缸體前后腔的窗口搭疊量不同。在全開或全關位置時會造成因進排油速度不一致，而使2只接力器動作速度不相同，造成控制環跳動。這是控制環跳動的主要原因。

(3)?2只接力器全行程不一致。全行程不一致會造成全行程小的一只接力器已在全開(或全關)位置停止動作時，全行程大的接力器仍在動作，導致出現拖動現象，使控制環發出響聲。

(4)?2只接力器側推拉桿銅套裝反。接力器側推拉桿銅套裝反，會造成接力器側推拉桿與控制環側推拉桿的水平不一致，控制環在接力器動作過程中產生應力，發出異響。

圖1 2號接力器結構

3 事件處理

針對上述導致控制環跳動的4種原因進行以下處理。

(1)?對2號接力器活塞偏轉進行處理。在進行接力器活塞套缸時，使前后腔緩沖油口分別對準進排油腔油口，避免接力器在全開或全關位置時，因緩沖油口被封死，2只接力器動作不同步而造成控制環跳動。

安裝好接力器后，對2只接力器分別進行3.15?MPa、歷時30?min的耐壓試驗，壓力下降應不大于0.1?MPa，以此檢驗接力器的強度，保證其安全性。耐壓正常后還進行了額定壓力2.5?MPa、歷時8?h的滲漏試驗，以檢驗接力器密封件是否滲漏。經以上試驗未發現異常和滲漏。

根據檢修工期安排，開始吊裝2只接力器，根據修前銅墊所放數量及位置，對好銷釘孔裝入銷釘，打緊組合縫螺絲。復測接力器水平合格，然后吊裝控制環，捆綁好導水葉，聯接接力器和控制環推拉桿雙向螺母。

2只接力器推拉桿雙向螺母聯接好后，背緊背帽。為防止雙向螺母松動而造成活塞偏轉，將接力器側推拉桿、2只背帽、雙向螺母及控制環側推拉桿用電焊焊住，消除松動。

(2)?對2只接力器前后腔緩沖油口深度尺寸進行處理。清洗接力器各部件，并進行測量，對數據進行分析處理。測量2只接力器各部件數據如表1所示。計算公式：f1=h1+m1-w1；f2=h2+m2-w2。1號接力器的前腔與2號接力器的后腔對應，在運行時都是關閉腔；而1號接力器的后腔與2號接力器前腔對應，在運行時都是開啟腔。

從表1計算數據可知，2號接力器的前腔緩沖油口相對值f1比1號接力器的后腔緩沖油口相對值f2小6.98?mm，這是造成2只接力器動作速度不一致的主要原因，且剛好是在全開位置時不同步。同理，2號接力器的后腔緩沖油口相對值f2比1號接力器的前腔緩沖油口相對值f1要小2.74?mm，這也是造成2只接力器在全關位置動作速度不一致的主要原因。

由于2號接力器前后腔緩沖油口深度比1號接力器對應緩沖油口深度要小，可以通過加大2號接力器緩沖油口深度來解決這一問題。用圓銼把2號接力器前后腔緩沖油口深度分別修至51.60?mm和52.00?mm。即修后f1為 2.90?mm，f2為 3.34?mm，相當于加深了2?mm。這樣，2只接力器的活塞與缸體前后腔的窗口搭疊量就基本相同，使其進排油速度相同，消除了2只接力器動作速度不一致導致控制環跳動的現象。修后2號接力器進排油口尺寸示意如圖2所示。

表1 2只接力器各部件尺寸表 mm

(3)?對2只接力器全行程不一致進行處理。計算公式：S=H-h1-h2-L。經計算得出1號接力器理論全行程為339.40?mm，2號接力器理論全行程為341.54?mm，2只接力器理論全行程存在的設計差值為2.14?mm。理論全行程是指由接力器各部件的尺寸計算所得的全行程，它將直接影響到實際全行程。由于改變全行程值需改變缸體或端蓋尺寸，這將影響到接力器的強度，且加工較困難。經分析，全行程差值對接力器平穩工作的影響不大，本次大修先不予處理。

(4)?對2只接力器側推拉桿銅套裝反進行處理。解體2只接力器，發現2只接力器的銅套抗磨面均在上端，而正確的安裝方式應該是銅套抗磨面在下端，以起到承重抗磨作用。

解決方法：重新加工1號接力器推拉桿指針螺孔；將2只接力器銅套抗磨面放在刨床上刨去2?mm，再重新安裝，使其與控制環側推拉桿聯接時保持原有的水平。

4 結論

圖2 修后2號接力器進排油口尺寸示意

通過對2只接力器的檢修及正確組裝后，在靜態試驗時，2只接力器工作正常，控制環動作平穩，聲音正常，開機時間為12?s，關機時間為7?s，符合設計要求。

根據以上分析處理，證明了接力器的檢修質量直接影響著控制環的動作情況。本次對控制環跳動故障的分析處理方法為今后編制接力器檢修標準提供了重要依據和經驗，也為設備穩定運行提供了技術支持。

2017-07-28。

葉偉東(1975—)，男，工程師，主要從事水電站動力設備檢修工作，email：yewd1975@163.com。