水轮机接力器压紧行程调整工艺改进

张传山，刘元娇

（天津阿尔斯通水电设备有限公司，天津 300400）

0 前言

水轮机接力器是控制导叶开关和导叶开度的直接驱动机械。导叶全关时，由于导叶两侧存在压差，会使导叶产生一定机械变形从而两导叶立面之间出现间隙，漏水量会加大。为控制机组停机时导叶处漏水量，需在导叶全关闭后，施加一个力矩使两两导叶之间压紧，此力矩就是用来抵消致使导叶产生机械变形的水力矩。导叶立面间隙小了，漏水量自然就小了。

水轮机接力器的压紧行程就是为了产生此力矩来压紧导叶。最常见的情况是每个机组有左右两个对称分布的接力器，同时控制导水机构的控制环来控制导叶的开关。接力器压紧行程的调整非常重要，最成功的调整结果就是，导叶压紧后两个接力器活塞同时贴紧缸盖，同步且受力一样。下面以三峡地下电站ALSTOM机组接力器调整为例，解析接力器压紧行程的调整过程。

1 接力器操作导叶的工作过程简述

当调速器接到开/停机指令后，调速系统将会给接力器的开启/关闭腔通入压力油，使接力器活塞向开启/关闭方向移动，活寒杆与控制环用大连板连接，推动控制环向开启/关闭方向旋转。控制环下环24个小耳朵分别与导叶摩擦环通过连接板和销子连接，摩擦环与导叶臂之间有剪断销或拉断销连接，导叶臂与导叶轴用骑缝销连为一体。控制环的旋转带动摩擦环/导叶臂/导叶转动，从而控制导叶的开关。

2 ALSTOM机组接力器结构简述

ALSTOM 机组接力器的布置是从上游侧(+Y)看，左右两个接力器对称布置。操作控制环时，一个承受拉力，一个承受推力。右侧接力器设有液压锁定，锁导叶全关；左侧接力器设有手动锁定，锁导叶全开状态。

三峡ALSTOM水轮机接力器设计有两个调整垫片。基础板与接力器后缸之间有一个调整垫（垫片1），接力器安装过程中用于调整接力器的水平与垂直位置的。接力器活塞杆与十字销连接处还有一个调整垫片（垫片2），是用于调整接力器的压紧行程的。

接力器安装时，要靠垫片1来调整接力器的位置。垫片1留有加工余量，一是为了现场调整接力器的水平和垂直的，另外就是补偿接力器基础板到控制环大耳朵之间的距离误差的。

图 1

图 2

3 接力器的压紧行程调整

接力器位置调整好后，按测量数据加工垫片1。当垫片1加工完，接力器已安装完毕，十字销（叉头）与活塞杆已预紧，油压系统已调整待用时，就可以进行接力器压紧行程调整了。

3.1 接力器压紧行程的调整工艺

接力器压紧行程的调整最终是为了确定调整垫片的厚度，调整垫片最终的厚度与设计的理论厚度的差值就包含了压紧行程量。在接力器的设计中，左右两接力器的调整垫片的理论厚度值是一样的，并不包含压紧行程值。现场调整时就要准备两个临时垫片，一个垫片（厚度A）比理论值薄10～20mm，另一个（厚度B）则比理论值厚10～20mm。临时垫片加工好后，要用千分尺准确测出两临时垫片的厚度，并记录测量值A和B。

将加工好的临时垫片装到接力器上，导叶全关时，活塞杆往回缩的接力器（右接力器）装上薄的临时垫片，活塞杆往外伸的接力器（左接力器）装上厚的临时垫片。预紧十字销与活塞杆，此时接力器与控制环未连接。用压力油将接力器活塞推到与接力器缸盖接触，左接力器活塞与后缸盖接触，右接力器与前缸盖接触。用内径千分尺测缸盖与十字销的距离X，Y。

图 3

记录下X，Y值。对于调整垫片装在其他位置的接力器，如有的接力器只有与接力器基础间的调整垫片，不论垫片装在接力器任何位置，测量的X，Y值应包含调整垫片厚度。

将接力器与控制环用大连接板连上，控制油系统已调试好待用。准备两块百分表，分别装在两接力器的活塞杆上，测量压紧行程调整过程中的活塞杆的位移。

接力器压紧行程调整所用油压应计算而得。在此油压下，从接力器传到导叶的力矩应能抵消部分水力矩，以免导叶全关时在水力矩的作用下产生变形，两导叶搭接面处形成间隙。另外此油压也不能使剪断销或拉断销产生疲劳损坏。三峡地下电站ALSTOM机组的导叶压紧油压为28Bar。

3.2 接力器压紧行程调整步骤

（1）接力器活塞杆上架百分表，指针接触活塞缸盖，通入5Bar的压力油，将导叶推至全关位置，百分表不再走动，撤除油压，将百分表归零，此为起始位置。

（2）再通入5Bar的压力油，观察百分表不再走动为止，记录此时百分表的读数a1。

（3）再将百分表归零，将油压加到10Bar，观察百分表不再走动为止，记录此时百分表的读数a2。

（4）重复步骤（3）给接力器每步按5Bar逐渐加压并读数，直到油压升到导叶压紧油压为止，记录百分表的数值an。此时保持接力器内油压，用千分尺测量接力器十字销与活塞缸盖间的距离X1，Y1，并记录此数值。

图 4

（5）从第（2）步开始，百分表读数的累加即是压紧行程值a(a=a1+a2+……+an)。根据油压与百分表读数，可绘出压紧行程曲线。三峡地下电站ALSTOM机组接力器的数据见表1。

表 1

最后计算调整垫片的厚度。右接力器调整垫片厚度C1=A+J=A+(X-X1)，左接力器调整垫片厚度为C2=B-K=B- (Y-Y1)。

按C1，C2值加工垫片，加工完后，用千分尺准确测出垫片的真实厚度(可能有加工误差)并记录下来。装上加工好的垫片，预紧螺栓，准备下一步的复核。

4 复核接力器的压紧行程

为了确保导叶全关并压紧后，两接力器的活塞能同时紧贴接力器缸盖，达到同步。需要对垫片厚度及压紧行程进行复核。复核的过程如下：（1）接力器活塞杆上架百分表，通油压(25Bar)且小于压紧油压，活塞杆不再走动为止，百分表归零。复核过程不需从零油压开始核，因为此过程主要是用于核实两接力器是否同步；所以只要看后面一部分升压过程中，两接力器的位移是否很接近。跟前面调整压紧行程的步骤一样，每步按1Bar往上逐渐加压。（2）不撤油压，将油压加至26Bar，直到接力器活塞杆不动，记录此时百分表的读数；（3）油压加至27Bar，观察接力器活塞杆不再走动，记录此时百分表的读数；（4）油压加至28Bar，观察接力器活塞杆不再走动，记录此时百分表的读数；（5）油压加至29Bar，观察接力器活塞杆不再走动，记录此时百分表的读数。对比俩接力器活塞杆的位移是否接近，并且在达到压紧油压后其位移接近于零。第一次复核结果有可能是两个接力器并未在达到压紧油压后同步，可能一个接力器已经不动而另一个接力器还有较大移动。即俩接力器活塞没有同时贴紧接力器缸盖。以下是三峡地下电站ALSTOM机组接力器复核的数据如图5所示。

图5 首次调整后，左右岸接力器同步情况

从图5数据看出，左右两接力器在导叶压紧过程中并不同步，需要再次调整垫片的厚度并重新复核。可见右接力器垫片的厚度需要加厚，因在大于28Bar油压下活塞杆还在移动。需要加厚的厚度应为C=0.25+0.22+0.14=0.61。而左接力器垫片也需要加厚，因为在25Bar油压下活塞就已贴上缸盖，升到26Bar后只有微动。在调整压紧行程过程中，油压从25Bar升至28Bar后活塞可以移动1.16，加上复核时26Bar油压下移动了0.05，所以其需要加厚的厚度为d=1.16+0.05=1.21。

最终再次加工后的垫片实测值是右接力器12.85mm，左接力器42.78mm。再次按上面的复核步骤进行复核，得到的数据如图6所示。

从图6数据看出，两接力器接力器的位移基本一致，在到达29Bar油压后，两活塞均已不动，同时贴紧接力器缸盖，达到很好的同步。

图6 进一步调整后，左右岸接力器同步情况

5 结束语

接力器压紧行程的调整过程是一项比较复杂繁琐的过程，调整结果的好坏影响导叶的漏水量和接力器的运行稳定性。调整好了，导叶全关后，接力器最终能达到同步，两接力器活塞杆受力相同，增强了接力器运行稳定性。通过对三峡地下电站ALSTOM机组的接力器压紧行程调整过程的总结与描述，给其他机组同类型接力器压紧行程调整过程很好的借鉴与经验。