田湾河梯级水电站喷针反馈装置安装工序及工艺探讨

鲜于坤

摘 要：田湾河梯级水电站6台机组系高水头冲击式水轮发电机组，每台机组采用六喷六折冲击式调速器，单机容量120 MW，是目前国内装机容量最大的冲击式水轮发电机组。调速器系统的喷针、折向器部分采用的是奥地利VA TECH HYDRO公司的进口设备。

关键词：调速器；喷针；反馈装置；定滑轮

中图分类号：TV734.4 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2015.09.084

调速器系统通过喷针反馈信号调整机组开、停机，机组运行过程中的负荷，以实现对其的自动控制。尤其在频繁的负荷调整过程中，考验了喷针反馈链条的可靠性。在田湾河梯级水电站6台机组投产发电至2010-12-18这段时间内，已有6台/次喷针的反馈链条在导向轮处发生了断裂。当链条断裂后，该组喷针、折向器将无法正常工作，必须退出运行，但是，这样势必会影响机组的正常运行，甚至导致设备停机。

1 喷针反馈装置工作原理

当开机或机组增加负荷时，上位机向调速器系统发出“开喷针”指令，比例伺服阀动作，压力油通向喷针开启腔，喷针活塞向开启方向移动。此时，喷针反馈装置的弹簧开始收缩，反馈链条在弹簧力的作用下向弹簧收缩方向移动，同时，反馈链条带动位移传感器将喷针实时开度信号反馈给上位机。当关机或机组减少负荷时，上位机向调速器系统发出“关喷针”指令，比例伺服阀动作，压力油通向喷针关闭腔，喷针活塞向关闭腔移动。这时，反馈链条在活塞带动下向弹簧拉伸方向移动，弹簧在链条的带动下被拉伸，同时，反馈链条带动位移传感器将喷针实时开度信号反馈给调速器系统。弹簧自由状态下的长度为500 mm，当喷针处于全开状态时，弹簧被拉伸75 mm，喷针活塞最大行程为255 mm，如图1所示。

2 反馈链条断裂原因分析

开喷针时，导向轮在反馈链条的作用下顺时针转动；关喷针时，导向轮在反馈链条的作用下逆时针转动。当6台/次喷针反馈链条发生断裂时，经过检查发现，链条断裂点均处于与导

向轮接触的地方，从断裂点向2个方向延伸，在255 mm长度范围内，有不同程度的磨损，而且导向轮圆周方向内外边缘均有磨损，如图2所示。由此可见，反馈链条与导向轮相互磨损是导致链条断裂的直接原因。

当反馈链条在导向轮轮槽内移动时，导向轮随之作相应的转动，链条与导向轮之间的磨损量是很小的。只有反馈链条处在轮槽边缘上移动，或者从导向轮右侧脱落到导向轮支撑杆上滑动，甚至从导向轮左侧脱落到喷针本体上滑动，才会导致链条发生严重的磨损，最终断裂，如图2所示。导向轮支撑杆直径Φ=30 mm，导向轮轮槽直径Φ=57 mm。当反馈链条脱落到导向轮边缘时，喷针开度在原来的基础上将会发生1%左右的变化；当反馈链条从导向轮右侧脱落到导向轮支撑杆上时，链条在弹簧的作用下有ΔL=21.2 mm的位移变化，此时，喷针开度将有5%～10%的明显变化。当反馈链条从导向轮左侧脱落时，喷针开度显示变化会更大。

图2 反馈链条断裂原因示意图

3 反馈装置的安装和弹簧调整

综上所述，反馈链条在导向轮轮槽内平稳运行是保证链条不发生严重磨损而断裂的必要条件。这就要求安装人员在安装喷针反馈装置的过程中，要严格按照安装工序和安装工艺进行。

安装定滑轮支撑杆和定滑轮1，将链条1从定滑轮1穿过，安装护板，如图2所示，护板的作用是在连接定滑轮2和链条1时，链条1在喷针本体内的部分不从定滑轮1轮槽内脱落。链条1从定滑轮1轮槽内脱落，说明护板强度不够。为此，将原护板厚度从2 mm增加至3 mm，并对护板作卷边处理，卷边高度为10 mm，以确保护板有足够的强度将链条控制在定滑轮轮槽内。将链条1从喷针本体链条孔穿出，并将链条1拉直固定在链条孔出口处。在固定链条时，要保证链条1在定滑轮1轮槽内，并且处于张紧的状态，使链条垂直部分与水平部分始终处在同一铅垂面内，不发生扭曲，以免产生附加弯矩，降低链条承载力。此时，在链条1末端一侧链板上做上记号（做记号的目的是：链条1在护管内和喷针本体内的部分无法观测到其形态，在连结链条1和定滑轮2时，保证链条1的方向不发生变化，以免其发生扭曲现象）。

如图1所示，连接弹簧和链条2，连接链条2和定滑轮3，并用固定销钉将链条2固定在定滑轮3上。连接弹簧和链条2前，检查弹簧是否完好无损，应无锈蚀，无塑性变形。

回装喷针，将链条1从链条护管中穿出并拉直，并在喷针本体上装上链条护管，检查链条护管与水平面是否垂直。在此过程中，要保证链条1在同一铅垂面内不发生扭曲。

在安装反馈装置链条盒时，将链条护管与链条盒连结。链条1在不发生扭曲且被拉直的情况下从链条盒穿出，固定链条1的末端，防止其发生扭曲和折回的情况。待喷针油管路恢复后，将链条1末端解开（动作喷针前，将链条1末端解开，防止喷针动作时链条被固定，而被损坏），并保持链条1不被扭曲，并且被拉直，动作喷针并使喷针处于全开的状态（当喷针全开时，链条1从护管伸出量最大，便于连接链条1和定滑轮2）。将链条1末端取掉一部分（将链条1末端多余的量取下，其量直接关系着固定销钉的位置。鉴于此，可在连接链条1和定滑轮2前，比较链条长度和销钉的固定位置），取之前把末端的记号重新做到取之后链条1的末端相应一侧的链板上，将链条1与定滑轮2连接，并用固定销钉将链条1固定在定滑轮2上。

将定滑轮2与轮轴连结，把轴装进链条盒，在此过程中，要保证轴不发生转动。检查定滑轮2上的固定销钉位置，如图1所示。下侧销钉（未标注）为定滑轮2上的销钉位置，上侧销钉（已标注）为定滑轮3上的销钉位置。此时，喷针处于全开状态，定滑轮2上的固定销钉不能与链条1垂直部分接触，定滑轮3上的固定销钉不能越过链条2进入定滑轮3的切点；相反，当喷针处于全关状态时，定滑轮3上的固定销钉不能与链条2水平部分接触，定滑轮2上的固定销钉不能越过链条1进入定滑轮2的切点。这样做的目的是延长链条的使用寿命，否则，需要通过调整链条1的长度来调整固定销钉的位置。

在安装链条盒端盖时，要保证轮轴不发生转动。将链条2绕过定滑轮4，将连接好的定滑轮3装在轴上，并安装凸轮（凸轮作用是当喷针全关时，向调速器系统发出开关信号，在机组运行过程中，只有喷针全关时才能动作折向器）。

在喷针全关的状态下，连接链条与位移开关。至此，反馈装置的安装工作告一段落。

当反馈装置的安装工作完毕后，调整弹簧长度，以保证喷针在任何开度的情况下，弹簧都能将链条张紧。弹簧处于自由状态时，其原有长度L0=500 mm；当喷针处于全开状态时，弹簧拉伸量ΔL=75 mm；当喷针处于全关状态时（喷针头与喷针口环间隙δ<0.02 mm可测），弹簧长度L= L0 +ΔL+255=830 mm。如果L<830 mm，则说明喷针全开不到位，此时，可通过调整位移传感器来调整喷针到全开位置。将位移传感器滑块向喷针关闭方向移动，同时，将上位机喷针开度给定值设成100%保持不变，则喷针向开启方向移动，直至移动位移传感器滑块时，喷针实际开度保持不变。这说明，喷针已经达到了100%的开度。在全开状态下，调整链条长度，弹簧拉伸量ΔL=75mm，则L=830 mm。再全关喷针，检查L是否为830 mm，如果不是，则用相同的方法调整，直至L=830 mm为止。

4 结束语

在安装喷针反馈装置的过程中，尤其要注意链条护管和喷针本体内的链条不能发生扭曲、折回的现象，这是保证反馈装置安装成败的先决条件。在2010-12-18之前6台/次喷针反馈链条断裂故障的处理过程中，喷针反馈装置严格按照安装工序和安装工艺进行。2010-12-18至今，田湾河梯级水电站6台机组，36台喷针未发生反馈链条断裂故障。

〔编辑：白洁〕