抽水蓄能电站机组导叶间隙影响因素分析及调整分配

石天磊 刘轲 周志文

摘要：活动导叶在抽水蓄能电站机组中扮演着重要的角色，本质上它是一个用于水流控制的导水零件，具备水流量调控及停机阻断水流的功能。导叶转动灵活性及水轮机停机时漏水量大小的控制都与导叶间隙密切相关，包括立面和端面间隙。文中将主要介绍这2个间隙的调整工艺，并对其影响因素进行分析。

关键词：导叶；端面间隙；立面间隙；影响因素；调整分配

中图分类号：TU7 文献标识码：A 文章编号：2095-6487 （2018） 01-0008-02

0 引言

结合作者近几年在抽水蓄能电站的工作经验来看，顶盖抗磨板平面和导叶上端面在调试和机组的正式运行中经常容易发生刮擦，这给电站机组的正常运行造成了重大的障碍，为了保证机组的运行效率和质量，分析导叶间隙的影响因素和如何对其间隙的调整分配是十分有必要的。

1 抽水蓄能电站机组导叶间隙概念

机组导叶间隙的大小不仅是导叶正常运转的重要保证，它也能够对水轮机停机时的漏水量进行检测。导叶间隙包括两种间隙，分别是端面间隙和立面间隙。所谓的端面间隙就是指导叶瓣体的端面与顶盖以及底环过流面之间的间隙。端面间隙越小，导叶转动越灵活[1]。而所谓的立面间隙则是指相邻的两个导叶之间的间隙。若立面间隙控制得当，就能够使进入水轮机的水量分布均匀。

2 机组导叶间隙影响因素分析及调整分配

2.1 端面间隙的影响因素

（1）装配尺寸。导水机构装配示意图如图1所示，对其尺寸链的分析中可以看出，底环定位面与座环配合的顶盖间距离长度，顶盖、底环定位面分别到上、下抗磨板的高度，导叶瓣体高度都是端面间隙的影响因素。

（2）加工准确度。重要设备的加工准确度对于导水机构来说十分重要，如果准确度较低，导叶端面的间隙就会层次不齐，例如活动导叶的端面间隙会受到顶盖和底环加工值的直接影响，另外，顶盖、底环和座环的配合面会因受到打磨精度的影响而出现一定程度的波浪度等瑕疵。

（3）其它因素。除了上面分析的装配尺寸和加工准确度会影响到端面间隙以外，还有一些其它不确定的因素，如底环导叶的轴孔和顶盖不同心，会使轴套和轴颈之间有过大的间隙，在安装后导叶的轴线会有一定的倾斜；导叶端面间隙会随着顶盖、导叶等在加工时的测量误差而有所影响；此外运行环境的温度和湿度等也会对端面间隙也会存在影响[2]。

2.2端面间隙的调配

通过对江西洪屏抽水蓄能有限公司的实地测量结果显示，当我们在使用高水头混流式水轮机一段时间后，导叶的端面间隙会随着使用时间而略有增加。间隙一旦增大，不但会出现容积损失的现象，而且更糟糕的是会很大程度上降低机组的运行效率。比如导水机构会频繁出现严重的漏水现象，严重的还会在关闭导叶后，机组的转速一直无法下降，从而导致机组无法停机。所以，对导叶端面间隙进行调配应该引起我们足够的重视。

例如导叶总端面间隙在江西洪屏抽水蓄能有限公司要求为（0.80±0.12）mm，并要求平均分配上下端面间隙，即为（0.40±0.06）mm，如图2。应使用整体定位和实测配垫法相结合的方式去对导叶端面间隙进行调配，在实际操作中，我们先连接端盖、导叶、导叶臂和止推块，把这4个部分组成一个整体，然后在调配导叶端面间隙时，用导叶和端盖之间加装的垫片来操作。

这种调配工艺省略了尺寸链，易操作，且可以在最大程度上保证精度，效率高，具有良好的经济效益。结合调配本电站某机组2号导叶端面间隙说明，首先下端面和下抗磨板之间受导叶自重的作用而达到充分磨合，这使下端面的间隙变成了0，此时上端面的间隙经测量是3. 68 mm，以此算出需加装的垫片厚度3.68-0.4x 2=2.88mm。因为在实际操作中垫片间还存在弹性收缩的情况，所以在理论数值2.88mm的基础上还可预加0.12mm的配垫[3]。连接止推块和导叶臂后，加垫约3.00mm的垫块在端盖和活动导叶之间，然后活动导叶通过调节螺栓来调节上下端面的间隙，最终使其达到设计要求。

2.3立面间隙的影响因素

立面间隙的影响因素主要有以下几个方面：要想灵活转动导叶，就必须要合理配置导叶轴颈与轴套之间的间隙，确保不因间隙过大而发生导叶倾斜现象；顶盖以及底环加工和装配之间所形成的轴孔心度大小也会在一定程度上使导叶发生倾斜，影响立面间隙；导叶轴线若是与其进水边的金属密封不能保持平行，也会使立面间隙增大[4]。

2.4立面间隙的调配

一般来讲，当关闭导水机构时，必须要严格密封两个相邻的导叶，此时，立面间隙的数值通常为零且局部的间隙大小低于初始值。过大的间隙会在机组停机时加重漏水量，在一定程度上也会使间隙空化。

目前，我国有些抽水蓄能电站在对导叶立面间隙进行调整时都会运用捆绑法。捆绑法的具体操作原理是关闭所有的机组导叶，在此基础之上，再分别对导叶的立面间隙进行分配，这种方法步骤简单，易于操作，具有很强的实用性。具体操作如下：（1）首先确保导叶处于基本全关的状态，此时，使用钢丝绳和导链等物体将导叶捆绑住，但不要彻底绑住，从而利用导链对钢丝绳进行渐渐收紧，最后束紧所有的机组导叶。完成这一步之后，对其立面间隙C进行严格检查，主要检查的部位包括高点、中点和低点，如图3所示； （2）使用固定孔距的双连板装置来连接控制环和导叶臂。其中，将偏心销用于控制环一端，将圆柱销用于导叶臂一端，且调整偏心销角度至全关状态； （3）调整接力器活塞至全关位置，之后再将其后调大约3%并锁死； （4）将连接板作为连接控制环和接力器的中介，并将销钉的位置进行固定。此外，要确保接力器没有产生任何的位置移动； （5）将钢丝绳解开，并将接力器向启动方向转动，之后再全部关闭，反复对该动作进行重复以检测导叶转动的灵活度以及能否达到开度均匀，从而符合最初的设计要求。同时也要确保导叶全关后，立面间隙的大小符合相关标准；（6）若某一个机组导叶的立面间隙过大，可以通过对偏心销进行适当的微调来缩小间隙大小[5]。除此之外，還要对导叶臂以及连接板的各个部位实行严格的检查，看其是否符合实际要求。完成这些步骤之后，再使用塞尺对导叶的立面间隙进行最后的检查。若大部分的间隙数值为零，只有局部数值为0.05mm且每个相邻导叶之间的立面间隙长度都低于导叶的高度，则符合设计要求。

3 结束语

当前，我国兴建了许多抽水蓄能电站且一直处于高速发展阶段，机组导叶作为蓄能电站的一个重要组成部分，其间隙大小对整个电站的稳定运行起着重要的保障作用，因此必须要严格对导叶的端面间隙和立面间隙进行准确的调整分配，查明在运行过程中影Ⅱ向间隙大小的因素，这样才能在最大程度上降低检修工作量，减少成本支出，从而更好地发挥抽水蓄能电站的发电作用，进而为国民经济的发展提供电力保障和支撑。

参考文献

[1] 肖明，抽水蓄能电站机组导水机构现场预装及取消预装的可行性探讨[J]四川水力发电，2017，36 （3）：65-66.

[2] 杨旼才.抽水蓄能电站单导叶控制调速器的导叶状态监测与故障诊断[D].北京：华北电力大学，2017

[3] 何少润，陈泓宇，清远抽水蓄能电站主机设备结构设计及制造工艺修改意见综述[J].水电与抽水蓄能，2016，2（5）：721.

[4] 刘磷，胡凯，齐根辉.蒲石河抽水蓄能电站导叶间隙调整及影响因素分析[J].施工技术，2012，41 （12）：19-21.

[5] 蔡军，周喜军，邓磊，等，江苏宜兴抽水蓄能电站3号机组过速试验异常水击现象的研究[J]水力发电，2009，35 （2）：7679.