抽水蓄能電站機組導葉間隙影響因素分析及調整分配

石天磊 劉軻 周志文

摘要：活動導葉在抽水蓄能電站機組中扮演著重要的角色，本質上它是一個用于水流控制的導水零件，具備水流量調控及停機阻斷水流的功能。導葉轉動靈活性及水輪機停機時漏水量大小的控制都與導葉間隙密切相關，包括立面和端面間隙。文中將主要介紹這2個間隙的調整工藝，并對其影響因素進行分析。

關鍵詞：導葉；端面間隙；立面間隙；影響因素；調整分配

中圖分類號：TU7 文獻標識碼：A 文章編號：2095-6487 （2018） 01-0008-02

0 引言

結合作者近幾年在抽水蓄能電站的工作經驗來看，頂蓋抗磨板平面和導葉上端面在調試和機組的正式運行中經常容易發生刮擦，這給電站機組的正常運行造成了重大的障礙，為了保證機組的運行效率和質量，分析導葉間隙的影響因素和如何對其間隙的調整分配是十分有必要的。

1 抽水蓄能電站機組導葉間隙概念

機組導葉間隙的大小不僅是導葉正常運轉的重要保證，它也能夠對水輪機停機時的漏水量進行檢測。導葉間隙包括兩種間隙，分別是端面間隙和立面間隙。所謂的端面間隙就是指導葉瓣體的端面與頂蓋以及底環過流面之間的間隙。端面間隙越小，導葉轉動越靈活[1]。而所謂的立面間隙則是指相鄰的兩個導葉之間的間隙。若立面間隙控制得當，就能夠使進入水輪機的水量分布均勻。

2 機組導葉間隙影響因素分析及調整分配

2.1 端面間隙的影響因素

（1）裝配尺寸。導水機構裝配示意圖如圖1所示，對其尺寸鏈的分析中可以看出，底環定位面與座環配合的頂蓋間距離長度，頂蓋、底環定位面分別到上、下抗磨板的高度，導葉瓣體高度都是端面間隙的影響因素。

（2）加工準確度。重要設備的加工準確度對于導水機構來說十分重要，如果準確度較低，導葉端面的間隙就會層次不齊，例如活動導葉的端面間隙會受到頂蓋和底環加工值的直接影響，另外，頂蓋、底環和座環的配合面會因受到打磨精度的影響而出現一定程度的波浪度等瑕疵。

（3）其它因素。除了上面分析的裝配尺寸和加工準確度會影響到端面間隙以外，還有一些其它不確定的因素，如底環導葉的軸孔和頂蓋不同心，會使軸套和軸頸之間有過大的間隙，在安裝后導葉的軸線會有一定的傾斜；導葉端面間隙會隨著頂蓋、導葉等在加工時的測量誤差而有所影響；此外運行環境的溫度和濕度等也會對端面間隙也會存在影響[2]。

2.2端面間隙的調配

通過對江西洪屏抽水蓄能有限公司的實地測量結果顯示，當我們在使用高水頭混流式水輪機一段時間后，導葉的端面間隙會隨著使用時間而略有增加。間隙一旦增大，不但會出現容積損失的現象，而且更糟糕的是會很大程度上降低機組的運行效率。比如導水機構會頻繁出現嚴重的漏水現象，嚴重的還會在關閉導葉后，機組的轉速一直無法下降，從而導致機組無法停機。所以，對導葉端面間隙進行調配應該引起我們足夠的重視。

例如導葉總端面間隙在江西洪屏抽水蓄能有限公司要求為（0.80±0.12）mm，并要求平均分配上下端面間隙，即為（0.40±0.06）mm，如圖2。應使用整體定位和實測配墊法相結合的方式去對導葉端面間隙進行調配，在實際操作中，我們先連接端蓋、導葉、導葉臂和止推塊，把這4個部分組成一個整體，然后在調配導葉端面間隙時，用導葉和端蓋之間加裝的墊片來操作。

這種調配工藝省略了尺寸鏈，易操作，且可以在最大程度上保證精度，效率高，具有良好的經濟效益。結合調配本電站某機組2號導葉端面間隙說明，首先下端面和下抗磨板之間受導葉自重的作用而達到充分磨合，這使下端面的間隙變成了0，此時上端面的間隙經測量是3. 68 mm，以此算出需加裝的墊片厚度3.68-0.4x 2=2.88mm。因為在實際操作中墊片間還存在彈性收縮的情況，所以在理論數值2.88mm的基礎上還可預加0.12mm的配墊[3]。連接止推塊和導葉臂后，加墊約3.00mm的墊塊在端蓋和活動導葉之間，然后活動導葉通過調節螺栓來調節上下端面的間隙，最終使其達到設計要求。

2.3立面間隙的影響因素

立面間隙的影響因素主要有以下幾個方面：要想靈活轉動導葉，就必須要合理配置導葉軸頸與軸套之間的間隙，確保不因間隙過大而發生導葉傾斜現象；頂蓋以及底環加工和裝配之間所形成的軸孔心度大小也會在一定程度上使導葉發生傾斜，影響立面間隙；導葉軸線若是與其進水邊的金屬密封不能保持平行，也會使立面間隙增大[4]。

2.4立面間隙的調配

一般來講，當關閉導水機構時，必須要嚴格密封兩個相鄰的導葉，此時，立面間隙的數值通常為零且局部的間隙大小低于初始值。過大的間隙會在機組停機時加重漏水量，在一定程度上也會使間隙空化。

目前，我國有些抽水蓄能電站在對導葉立面間隙進行調整時都會運用捆綁法。捆綁法的具體操作原理是關閉所有的機組導葉，在此基礎之上，再分別對導葉的立面間隙進行分配，這種方法步驟簡單，易于操作，具有很強的實用性。具體操作如下：（1）首先確保導葉處于基本全關的狀態，此時，使用鋼絲繩和導鏈等物體將導葉捆綁住，但不要徹底綁住，從而利用導鏈對鋼絲繩進行漸漸收緊，最后束緊所有的機組導葉。完成這一步之后，對其立面間隙C進行嚴格檢查，主要檢查的部位包括高點、中點和低點，如圖3所示； （2）使用固定孔距的雙連板裝置來連接控制環和導葉臂。其中，將偏心銷用于控制環一端，將圓柱銷用于導葉臂一端，且調整偏心銷角度至全關狀態； （3）調整接力器活塞至全關位置，之后再將其后調大約3%并鎖死； （4）將連接板作為連接控制環和接力器的中介，并將銷釘的位置進行固定。此外，要確保接力器沒有產生任何的位置移動； （5）將鋼絲繩解開，并將接力器向啟動方向轉動，之后再全部關閉，反復對該動作進行重復以檢測導葉轉動的靈活度以及能否達到開度均勻，從而符合最初的設計要求。同時也要確保導葉全關后，立面間隙的大小符合相關標準；（6）若某一個機組導葉的立面間隙過大，可以通過對偏心銷進行適當的微調來縮小間隙大小[5]。除此之外，還要對導葉臂以及連接板的各個部位實行嚴格的檢查，看其是否符合實際要求。完成這些步驟之后，再使用塞尺對導葉的立面間隙進行最后的檢查。若大部分的間隙數值為零，只有局部數值為0.05mm且每個相鄰導葉之間的立面間隙長度都低于導葉的高度，則符合設計要求。

3 結束語

當前，我國興建了許多抽水蓄能電站且一直處于高速發展階段，機組導葉作為蓄能電站的一個重要組成部分，其間隙大小對整個電站的穩定運行起著重要的保障作用，因此必須要嚴格對導葉的端面間隙和立面間隙進行準確的調整分配，查明在運行過程中影Ⅱ向間隙大小的因素，這樣才能在最大程度上降低檢修工作量，減少成本支出，從而更好地發揮抽水蓄能電站的發電作用，進而為國民經濟的發展提供電力保障和支撐。

參考文獻

[1] 肖明，抽水蓄能電站機組導水機構現場預裝及取消預裝的可行性探討[J]四川水力發電，2017，36 （3）：65-66.

[2] 楊旼才.抽水蓄能電站單導葉控制調速器的導葉狀態監測與故障診斷[D].北京：華北電力大學，2017

[3] 何少潤，陳泓宇，清遠抽水蓄能電站主機設備結構設計及制造工藝修改意見綜述[J].水電與抽水蓄能，2016，2（5）：721.

[4] 劉磷，胡凱，齊根輝.蒲石河抽水蓄能電站導葉間隙調整及影響因素分析[J].施工技術，2012，41 （12）：19-21.

[5] 蔡軍，周喜軍，鄧磊，等，江蘇宜興抽水蓄能電站3號機組過速試驗異常水擊現象的研究[J]水力發電，2009，35 （2）：7679.