紧水滩电厂5号机接力器的改进

李德红，陆建峰

（浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水323000）



紧水滩电厂5号机接力器的改进

李德红，陆建峰

（浙江省电力公司紧水滩水力发电厂，浙江丽水323000）

介绍水轮机接力器改进。在紧水滩电站5号机组增容改造中，接力器的设计行程不符合改造要求；我们通过对原接力器做少量改进，缩短了接力器行程，使其满足了水轮机增容改造要求。同时对接力器的缓冲口进行了处理，解决了控制环跳动问题。

接力器；接力器行程；缓冲；控制环跳动

1　设备概况

紧水滩电站为6台单机容量为50MW的立式水轮发电机组，发电机型号为SF-K50-30/6400，水轮机型号为HL220-LJ-300，调速器型号为WT-150型。每台机组有2只接力器，布置在水车室内上游侧，通过推拉杆与控制环两侧相连，其中一只接力器带锁锭装置。该接力器为典型的双导管直缸式结构，包括缸体、端盖、活塞、导管、推拉杆、连接销等组成，如图1所示。接力器为调速系统重要的控制部件，来自调速器的控制油压进出2只接力器前后腔，使一只接力器活塞向前移动，另一只向后移动，操作控制环转动，控制环通过双联臂和拐臂带动导叶转动，进行水轮机流量调节，实现开停机与负荷调节。

图1　接力器结构原理

接力器活塞前后各有2个“U”形缓冲口，与接力器缸体前后的进出油口对齐，接力器开、关时起缓冲作用。当接力器活塞接近全开或全关时，首先是进出油口逐渐被活塞封堵，进、出油口面积逐渐减小，只留下活塞“U”形缓冲口对着进出油口通油，油只能通过活塞“U”形缓冲口流出接力器。活塞继续移动，“U”形缓冲口也逐渐通过进出油口。在这一过程中，“U”形缓冲口与进出油口搭叠面积逐渐减小，过流面积就逐渐减小，进出接力器的流量逐渐减小，接力器活塞移动速度也逐渐变慢，从而起到缓冲作用，减小活塞对端盖的撞击。

2　接力器改造原因

2005年对紧水滩水电站5号机进行增容改造，在不改变发电机情况下，更换新的转轮、导叶、拐臂和接力器，实现机组容量增加至55MW。新接力器由于制造质量问题不能使用，再生产新接力器已赶不上机组增容改造工程进度，考虑到新接力器与原接力器结构原理基本相同，且控制环也未更换，因此决定仍使用原接力器。新接力器设计行程为315 mm，而原接力器设计行程为336mm，原接力器行程大21mm。为避免机组增容改造后导叶开度过大而使机组过负荷，或在高水头下机组发生飞逸时可能超过设计飞逸转速，对机组发电机造成很大伤害，因此对原接力器进行改造，使原接力器行程缩短至设计值。

3　接力器改造方案确定

要缩短接力器的行程就要减少活塞在缸体内的有效移动距离，简单的方法就是在接力器内加垫圈来减小行程。在接力器内加垫圈有2个部位，一个是活塞，一个是在端盖。活塞是来回运动的，垫圈若加在活塞上，经常来回运动，且与缸体摩擦，可能使垫圈松动脱落，影响接力器活塞正常移动，损坏缸体。端盖是不动的，若加在端盖上，相对来说不容易松动脱落，所以加在端盖上更好。每只接力器都有前后2只端盖，机组运行时接力器很少开到全开位置，因此活塞很少接触接力器开启侧的缸盖，而关侧的缸盖每次关机都要碰到。所以垫圈加在接力器开侧的端盖上，将大大减少垫圈撞击松动脱落的机会。再则，即使机组运行出现垫圈脱落，也是脱落在接力器开启侧的腔体内，只影响接力器开启，而不影响关闭，机组仍能正常停机。因此，垫圈加在接力器开启侧的端盖上（带锁锭接力器为前腔端盖，不带锁锭接力器为后腔端盖）。

在接力器开启方向的端盖上加垫圈，减少了接力器活塞“U”形缓冲口的缓冲行程，活塞到全开位置时，活塞“U”形缓冲口部分被封堵，还存在较大出油面积，接力器活塞移动速度仍较快，活塞与端盖会撞击，起不到缓冲作用。所以还必须减少活塞“U”形缓冲口的长度，使活塞到全开位置时出油面积很小，减小活塞移动速度，因此决定在活塞“U”形缓冲口底部增加“U”形挡块。

4　措施的制定与实施

垫圈宽度根据接力器实际行程确定，接力器解体后，实测缸体的长度，活塞的长度，前后端盖止口的高度，计算接力器的行程，带锁锭接力器计算行程为336.02mm，不带锁锭接力器计算行程为336.2mm，2只接力器全行程相差很小，确定挡圈宽度都为21.0mm，挡圈外、内径与端盖止口外、内径相同。垫圈通过8只沉头内六角螺钉固定在接力器缸盖上，结构如图2所示。

由于2接力器活塞“U”形缓冲口尺寸不同，“U”形挡块需根据实际尺寸现场实配，为防止“U”形挡块脱落，采用3个沉头螺钉固定在活塞上，1只在“U”形缓冲口底部，2只在侧面，结构如图2所示。“U”形挡块材料采用黄铜，避免磨损缸体，也容易加工。“U”形挡块先在铣床上加工出毛胚，在现场根据活塞“U”形缓冲口尺寸进行手工修磨实配，保证“U”形挡块与活塞接触良好，便于安装牢固。“U”形挡块加工完成后，再钻活塞上螺栓孔，“U”形挡块安装完毕后，检查“U”形挡块不要超过活塞的外表面。

图2　垫圈与“U”形挡块

5　预装调试中发现新问题

5.1发现新问题

接力器安装后加入到导水机构预装调试中，在导水机构调试时，发现关闭导叶过程中，当接力器接近全关位置时，控制环出现严重跳动现象，即控制环一端明显抬起后又下落，好像控制环存在很大的憋劲。在开启导叶过程中，当接力器离开全关位置瞬间，也同样出现控制环跳动现象。除全关位置附近以外其它任何位置，包括全开位置附近，接力器动作平稳，控制环无跳动现象。当缓慢操作接力器移动时，控制环跳动现象明显减轻。

5.2分析原因

由于控制环跳动现象只出现在全关位置，而垫圈和“U”形挡块是安装在接力器开启侧的腔体（带锁锭接力器为前腔，不带锁锭接力器为后腔），应该与垫圈和“U”形挡块无关。测量接力器压紧行程，带锁锭接力器为4.5mm，不带锁锭接力器为4.8mm，符合设计要求。由于水轮机导叶、拐臂、双联臂都是新的，我们对这些部件及安装情况进行了检查，未发现异常；为彻底排除这些部件，将双联臂与控制环脱开，让接力器只带动控制环操作，发现控制环跳动现象仍然存在，可以确定与新导叶、拐臂、双联臂无关。测量接力器水平符合技术要求，2接力器的高程差符合技术要求。

图3接力器关闭位置进出油口尺寸

所示。所以当2接力器移动到离全关位置后有3.9mm时，不带锁锭接力器的“U”形缓冲口全被遮挡，油只能通过活塞与缸体间隙进出油；而带锁锭接力器的“U”形缓冲口还有长15.2 mm的通油口，造成2只接力器进出油相差很大，带锁锭接力器移动快，不带锁锭接力器移动慢，带锁锭接力器通过控制环拉着带锁锭接力器运动，控制环受力不平衡就造成单边抬起的跳动。

5.3缓冲口处理

根据上面分析，对接力器活塞关闭侧的“U”形缓冲口进行处理，减小全关位置时进出油口偏差。接力器全关时带锁锭接力器的“U”形缓冲口还有11.3mm长进出油口，若加挡块比较困难，不作处理。对不带锁锭接力器的“U”形缓冲口，用半圆锉削8mm，增加“U”形缓冲口长度，使活塞在全关位置时，“U”形缓冲口的通油口有4.1mm。锉削处理后对活塞表面进行了检查，以保证活塞的弧度和光滑。

6　改造后效果

水轮机和调速器各部件安装完毕后，调速系统恢复油压，按要求调整压紧行程，进行了一系列试验：接力器全行程试验，快速关闭与开启导叶试验，手动和自动开停机试验。试验中检查接力器和控制环动作平稳，未出现控制环跳动；在全关位置和全开位置，接力器缓冲效果明显，没有活塞撞击端盖现象；测量2接力器全行程分别为316.1mm和315.7mm，符合设计要求；测量接力器快速全关时间为5.75 s，全开时间为10.67 s，符合设计要求。机组开停机和带负荷试验接力器和控制环动作平稳，机组运行正常。接力器改造后机组已运行2年多，接力器与控制环工作正常，满足机组增容改造运行要求。

[1]陈造奎.水力机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社，1995.

TV734

B

1672-5387（2016）02-0015-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.02.005

2015-11-02

李德红（1976-），男，高级工程师，从事水电机械技术管理工作。