研制燈泡貫流式水輪機新型重錘支撐裝置

郝瑋 龍鎮 梅毅

摘要：在發電分場內部分析會中發現在機組檢修期間水工分場工作人員進入流道檢查過水流道時，運行人員在做安全措施時因檢修大票并未終結，需要多方協調通知各個大票工作負責人說明情況收回相關工作票暫停工作，檢查現場具備操作條件后通知維護人員配合頂起機組重錘，過水流道檢查結束后需要再次聯系維護人員配合拆除措施。為了在檢修工期內保證機組正常的檢修時間、保證進入機組進水流道工作人員的人身安全、減少檢修期間機組重錘頂起時間和方便、簡化操作，作者和團隊決定研發燈泡貫流式水輪機新型重錘支撐裝置。經過查找相關資料，發現現有文獻上均無相關適用工具;通過觀察，決定借鑒維修汽車使用的小車式頂起裝置，該裝置移動方便快捷，價格便宜，基本上可以單人操作，如果能將其原理應用到新型燈泡貫流式水輪機新型重錘支撐裝置的研制中，可以較好的滿足減少人員及縮短時間等需求。

關鍵詞：貫流式水輪機;技術分析;技術措施;重錘

前沿：

小漩水電站位于湖北省竹山縣境內，在竹山縣城上游3.0km處。是漢江第一大支流堵河三級梯級開發的中間一級，上游10.4km為潘口水電站，下游98.0km為黃龍灘水電站，小漩為上游潘口電站的反調節水庫，也是堵河梯級滾動開發的第三級，為河床徑流式水電站，主要任務是發電。電站安裝有3臺單機容量為1.667萬千瓦的燈泡貫流式水輪發電機組，總裝機容量5萬千瓦，由天津天發水電設備有限公司制造。電站年均發電量約1.5億千瓦時。工程正常蓄水位為264米，相應庫容0.2249億立方米，調節庫容0.0678億立方米，為日調節水庫。

1 背景闡述

小漩水電站裝有3臺燈泡貫流轉漿式水輪發電機組，單機容量16.67MW。由天津天發水電設備有限公司制造。

機組主要構件安裝在不漏水的機殼里，水平方式布置在流道河水中。在導水機構控制環關閉側裝一10t重錘以利于導葉自關閉作為機組防飛逸保障措施。機組流道只有尾水管一個進人孔，無接力器機械鎖錠機構，無專用重錘支撐裝置。導葉全關時重錘底部距地320mm，導葉開度為80%時底部距地高度為1000mm;小漩水電站低位油箱廊道層最窄過道540mm。

根據公司《小漩水電站水工建筑物巡視檢查制度》管理規定，小漩水電站水輪發電機組過水流道每年至少檢查一次，工作人員進入機組進水流道檢查時需要從尾水管進人孔進入再穿過80%以上開度導葉進入進水流道。為保證工作人員穿過導葉時或進入引水流道后調速器誤動使導葉全關而釀成事故，需要重錘下布置一個安全可靠的支撐裝置將重錘頂起。

2 可行性分析

借鑒的維修汽車使用的小車式頂起裝置為成熟的工具，應用普遍，技術資料充分易尋，能提供充足的技術理論支撐。

分解貨車移動式千斤頂操作過程：小車將千斤頂移至重物下方，千斤頂升起頂起車輛，由于車輛自重壓緊移動式千斤頂，呈現一個穩定的頂起整體。

貨車移動式千斤頂優缺點分析： 移動方便，單人操作，千斤頂頂起重物和支持重物兩個作用;缺點分析：頂起高度有限，頂起重量有限。結合實際需求重錘需要頂起的起始高度基本固定，無需頂起過程，只需重錘落下時起支撐作用。

通過操作步驟分解和優缺點分析，可以以貨車移動式千斤為借鑒原型，進行方案設計。

技術力量：課題組成員來自公司不同的技術部門，組員中有機械專業檢修工作經驗、有較好的組織能力和較強的綜合業務能力;有某甲級設計院工作經歷、能熟練使用CAD及其他專業繪圖軟件以及研發設計能力;有詳細的小漩重錘各方面數據、資料。有接近兩年的項目研究和科學論證。綜上所述，設計制造小漩重錘支撐裝置具有充分的可行性。

3 設計思路

根據設計背景的條件需要制作一個使用時推到重錘正下方，使用結束后拉出來，有足夠的承載力，而且三臺機組可以共用的裝置。經過多個方案比選最后考慮采取“移動機構+承重機構+彈簧”的方案，具體構思為重錘支撐裝置在不使用時承重機構（承重桌）被彈簧撐起使承重機構支柱（承重桌退）離開地面約3～5cm，在使用時依靠重錘自重下落克服彈簧彈力使承重機構向下移動，通過承重機構支柱與地面接觸將重錘撐起，最后通過承重機構將重錘重量傳遞給地面。

這種方案既解決了支撐裝置與重錘接觸面的剛性接觸，同時也解決了普通車輪無法承載10t重物的問題，而且可以自由移動，方便三臺機組共用。

重錘需要頂起時通過操作調速器將重錘提高至高于重錘支撐裝置自然狀態下承重機構上表面的高度，將裝置推至重錘正下方，全關調速器主供油閥、將壓油罐油壓逐漸撤壓至0MPa、重錘在沒有操作油壓的情況下依靠自重自然下落克服彈簧彈力最終壓實承重機構將重錘重量傳遞給地面;支撐裝置使用完畢后給壓油罐建壓，操作調速器將重錘提升離開承重機構上表面再將裝置拉出，待裝置移開后再緩慢關閉導葉至全關。

這種燈泡貫流式水輪機新型重錘支撐裝置其特征在于承重機構、移動機構、彈簧。因小漩水電站低位油箱過道最窄處寬度為540mm，設計的裝置要在低位油箱廊道層自由移動，所以裝置設計外緣尺寸為700*520mm。

4 技術問題方案措施

這種可自動升降和可自由移動的燈泡貫流式水輪機重錘支撐裝置可分為三部分，即承重機構、移動機構、彈簧;承重機構包括承重桌面，承重桌面下面設有導向桿、承重支柱、加固承重支柱的斜筋，每個承重桌支柱下端固定承重墊塊。

移動機構包括移動機構上面板，移動機構上面板通過移動機構支柱與移動底盤連接;移動機構上面板設有導向孔，導向桿自由穿過導向孔，導向桿位于移動機構上面板上部套有彈簧，彈簧將承重機構頂起使其脫離地面。

移動機構上面板下部設有導向面板，導向面板四角設有與移動機構支柱匹配的凹槽，導向面板設有與導向桿匹配的導向孔。

移動底盤下設有四個自帶剎車功能的萬向輪，使裝置在移動過程中可自由轉向方便移動;在使用時踩下剎車裝置將固定在某一位置不動。

5 總述

創新小組自成立以來歷時近2年時間，以安全至上、操作簡單為目的，經過多個方案比選確定了選用“小車+彈簧+承重桌”作為最佳備選方案，根據現場實際情況經過分級方案優選最終確定選用承重桌在外型方案。

在活動過程中小組成員制定了詳細的目標和實施對策及措施，根據小組成員各人特長和職務進行人員分工，并對活動進度節點作了詳細的計劃。最終在小組成員團結一致相互配合下克服困難逐步完成了重錘支撐裝置的設計、制作、試驗與推廣。

參考文獻：

[1]郝瑋， 孫富根， 祝威等. 一種可自動升降和移動的燈泡貫流式水輪機重錘支撐裝置.

[2]潘熙和，王愛生. 燈泡貫流式機組調速器的研制[J]. 水力發電（11）：43-45，67.