淺析燈泡貫流式機組彎曲連桿彎曲處理

張現海，袁 慶，邢維銘

（四川華能嘉陵江水電有限責任公司，四川 南充 637000）

1 引言

青居水電站系嘉陵江蒼溪至合川段水電開發十三級規劃中的第十個梯級，位于四川省南充市高坪區青居鎮，距南充市約17 km，上游接小龍門水電站，下游與東西關水電站相連。電站裝有4臺燈泡貫流式水輪發電機組，單機容量為34 MW，水輪機型號 GZ（B14）-WP-615，總裝機為 136 MW，設計額定水頭11 m，額定轉速為93.75 r/min。2004年5月28日首臺機組投運，2005年5月份4臺機組全部投產。主機設備東芝水電設備（杭州）有限公司生產。本文介紹了青居電站3 F機組在運行過程中，彎曲連桿彎曲事件的原因分析及處理方法，希望對從事類似設備運行和檢修的人員提供參考。青居水電站水輪發電機組剖面圖如圖1所示。

圖1 青居水電站水輪發電機組剖面圖

2 事件回顧

2018年7月22日24：00青居電站3 F機組在計劃停機過程中，上位機發出8號彎曲連桿彎曲信號器報警。機組正常停機后，運行人員現場外觀檢查發現8號彎曲連桿與信號器偏離10 mm左右（正常情況下信號器與彎曲連桿之間沒有間隙），8號彎曲連桿明顯彎曲。其他15個彎曲連桿經檢查未發現異常。隨后運行人員通知站長組織相關技術人員分析事件原因。（導水機構正下方）如圖2所示。

圖2

3 原因分析

7月23日，由運維部、生產技術部等相關專業技術人員到現場進行了詳細查看，-Y向8號彎曲連桿明顯彎曲。青居電站導水機構安全裝置采用的是彎曲連桿，導葉在動作過程中彎曲連桿有足夠強度帶動導葉轉動，但當導葉間有異物卡住時，或導葉軸和導葉臂不能正常轉動時，控制環推動彎曲連桿帶動導葉臂轉動，對彎曲連桿操作推力，該操作推力大于正常操作力1.5倍時，彎曲連桿將會產生彎曲，其他導葉仍可正常轉動，機械部件起到保護作用，避免事故擴大。分析認為：若導葉臂與導葉軸之間發生卡阻情況，而引起的彎曲連桿彎曲，則在彎曲連桿不正常的推力作用下，導葉軸與導葉拐臂之間因發卡而非正常轉動，必將導致導葉軸與導葉拐臂之間的密封受損而漏水，同時因為導葉與導葉臂之間的發卡而產生鐵削，但從現場外觀檢查來看，8號導葉拐臂處既沒有漏水也沒有發現鐵削。可以排除導葉與導葉軸之間轉動發卡引起的彎曲連桿彎曲的原因。發生彎曲連桿彎曲的8號處于導水機構的下部，分析認為：流道進口攔污柵在進行提起清渣時，附著在攔污柵上的樹棒可能脫落水中進入流道，同時也發現前池攔污柵柵條有損壞，攔污柵有80 cm×100 cm孔洞（見圖 3）。

圖3

這使前池漂浮的樹棒進入流道增加了可能，在機組停機導葉關閉過程中有樹木棒卡在導葉之間，在導葉關閉時使彎曲連桿造成彎曲，應該是該次事件的主要原因。同時彎曲連桿彎曲的部位在最下部，也符合較大、較重的樹棒在流道中運動的規律，也可以說明導葉之間發生了異物卡塞。

4 事件處理經過及檢查試驗

4.1 導葉之間異物清除

通過對事件的原因分析，基本認定導葉關閉后導葉立面間隙之間卡有異物（導葉斷面間隙約1 mm左右，不易發生大的或硬的漂浮異物卡塞）。僅對發生的彎曲連桿彎曲更換工作比較容易，但更換彎曲連桿后導葉之間的異物不能清除掉，導葉立面間隙不能準確掌握，因此決定落門排除流道水，進入流道徹底清除導葉之間的異物，檢查導葉間隙，使事件得到更好處理。

流道排水至無壓后，打開流道進人門，工作人員按照密閉空間作業要求，符合條件后，開始對流道進行檢查。檢查發現8～9號導葉立面間夾有樹干及雜物，導葉立面間隙大約15 cm左右沒有關閉到位；打開導葉清除8～9號導葉立面間夾有的樹干及雜物，同時發現導葉前部還有較多的雜物其中最大樹干直徑約50 cm，最長約3 m。

對大的樹木采取分解處置，并將所有異物清除出流道后，開始進行彎曲連桿更換工作。

4.2 彎曲連桿更換

燈泡貫流式機組的重錘，在機組事故低油壓或事故停機時，泄壓閥組動作，在調速器對導葉不起操作作用的情況下，重錘可以將導水機構導葉關閉。機組在安裝或大修完成后，導葉立面之間存在一定的預緊力，即接力器的壓緊行程，目前8號彎曲連桿已經彎曲，其與相鄰導葉立面之間沒有了預緊力，但由于彎曲連桿之間的直線長度變短，若要更換新的彎曲連桿，需要手動（自動也可）操作調速器將導葉打開一個開度，使彎曲連桿在自由狀態下，方能方便更換新的彎曲連桿。導葉打開一個小開度（如打開5%左右），做好關閉調速器主油閥，由于重錘的作用及接力器兩腔之間串油（不串油是理論狀態），導葉會有關閉趨勢，影響施工人員更換彎曲連桿的工作安全。可以采取兩種措施保證施工安全，①導葉打開一小開度后在接力器一側加一個合適的鐵墊，防止重錘關閉導葉；②在導葉打開一小開度后，利用吊車將重錘吊起，鎖住重錘。本次現場處理彎曲連桿采取安全措施是第二種方式，如圖4所示。

圖4

在其他安全措施完成后，拆除8號已彎曲的彎曲連桿，更換新的彎曲連桿。

4.3 彎曲連桿恢復后的檢查試驗

彎曲連桿恢復后的檢查試驗見表1。

表1 3 F機組導葉立面間隙測量數據及結論

關閉流道進人門，流道充水及提檢修門，檢查3 F機組無潛動情況。

做調速器擾動試驗及開、停機試驗均無異常，最后機組開機并網運行，機組運行正常。

開機前、后數據記錄如表2。

表2 檢修前后數據對比

5 結論

本次8號彎曲連桿彎曲事件由導葉之間夾渣引起，停機過程中出現的報警信號均與彎曲連桿彎曲有關，屬正常報警信號。

發生彎曲連桿彎曲事件后，應認真分析原因，不建議在原因不明時，重復操作導葉，那樣將會加大導水機構其他部件損壞程度，增大處理事件的難度。

6 結束語

本次消缺考慮發電要求，僅更換已彎曲連桿，未徹底解體檢查套筒、拐臂以及其他彎曲連桿是否存在細微變形，但這次事件的處理從 最開始的原因分析，到中間對流道雜物的分解清理及更換彎曲連桿等一系列的處理過程，所采取的方式、方法、處理順序，再到最后機組并網運行，無疑是成功的，也大大縮短了此次缺陷處理的時間；同時對行業貫流式機組出現類似事件具有借鑒意義。