浅谈水轮发电机组接力器不同步的原因

冯 卓

（新疆水利水电勘测设计研究院海天监理公司，新疆 乌鲁木齐830000）

1 工程概况

BEJTHT水电站本次增效扩容改造方案为：将一期3台机组由原先的2×2 000 kW+1×2 500 kW扩容至3×2 700 kW，并更换水轮机转轮，改造发电机及配套电气设备，更换后的转轮仍采用混流式机型。

2 工程改造过程中机组安装时出现的问题

电厂原机组调速器采用的是通轴机械传动，本次改造为液压传动，即为调速器供控制油给接力器，进行传动。

本次增效扩容改造过程中在对3号水轮发电机组进行安装时，发现接力器与控制环连接后，出现控制环位移现象，对现场安装过程反复分析发现水轮发电机组接力器不同步。

对接力器发生不同步现象，做进一步分析。

3号发电机型号为：SF2700-24/3250，额定功率为2 842 kW，转速为250 r/min。

调速器由武汉三联厂家提供，型号为GSLT-3000-16 MPa，装置出口有两根油管，一根出油管，一根回油管，正常运行时两根管压力油和回油交替变化，两根油管均采用管径22×3 mm的不锈钢无缝管。

接力器由重庆天人自控有限公司提供，接力器缸径为120 mm，公称压力为16 MPa。

调速器的每根油管终端各采用1只等径三通分别交叉注入2个接力器的2个缸体内，接力器活塞由连杆连接，将缸体分为前后2个腔，接力器的活塞连杆与控制环用销钉连接。

（1）在导叶全关的状态下，向全开位置运动。如图1。

调速器启动时开始供油，先将压力油注入1号接力器的有杆腔和2号接力器的无杆腔，此时，1号接力器的无杆腔和2号接力器的有杆腔在压力油的作用下同时进行排油，这样1号接力器的连杆拉着水轮机控制环转动的同时，2号接力器的连杆推着水轮机控制环向相反方向运动，一个拉一个推可以将整个控制环进行平稳的圆周转动，在走完一个行程后，反之如图1。

图1

（2）在导叶全开状态下，向全关位置运动，此时，1号接力器的无杆腔和2号接力器的有杆腔进行注油，1号接力器的有杆腔和2号接力器的无杆腔变为了排油，控制环使导叶又从全开变为全关。但是，在现场实际操作过程中，就在双接力器一拉一推时出现了不同步的问题。

现场当接力器不与控制环相连时，我们开始操作接力器从全关状态向全开方向动作，2号接力器在行走过程中，1号接力器却没有任何动作，待2号接力器走完一个全开行程后，1号接力器才开始动作。由此可见，此双接力器存在不同步的现象；当现场将接力器与控制环连接时，重复操作接力器从全关状态向全开方向动作时，1号接力器完全依赖于2号接力器的推力而移动，动作滞后于2号接力器，这时2号接力器侧的控制环位置已发生位移。当接力器从全开位置到全关动作时，1号接力器先动作，2号接力器依附于控制环的推力开始动作，控制环逐渐恢复到水平位置。在每一次从全关到全开或是从全开到全关行走时，由于接力器的不同步，控制环都会发生径向和轴向位移，从而导致导叶立面间隙发生不规则变化。

3 分析发生问题的原因

出现上述情况后，现场对本次连接进行了3次试验。

第1次，将1、2号接力器的排油侧管路解开，在启动时，可以达到同步运行的效果。

第2次，将两个接力器任意一个无杆腔的排油管解开，启动运行时，可以达到同步运行的效果。

第3次，试验两个接力器使用串联方式进行动作，仍未达到同步的效果。

通过现场观察和试验，认为出现此现象的原因可能有以下几个方面：

（1）调速器出油管管口直径和回油管管口直径为32 mm，从调速器到接力器的中间连接管径为22 mm，接力器进油管管口直径和回油管管口直径均为32 mm，此种情况的管口与管径大小不一致，会增加排油阻力，从而影响到接力器在动作时不同步。

（2）从调速器到接力器的连接管路出现多个90°弯，由此会导致排油阻力增大，同时由于多个90°弯油压也有不同程度的损耗，还会增加管路震动，由现场试验结果可看出正是由于排油管管路排油不畅而导致的2个接力器不同步，所以认为此种情况也是导致不同步的原因之一。

（3）从现场看，调速器到接力器连接的两根管路的长度不一样，也会导致油压的损耗，1号和2号接力器的注油时间不一样，排油时间也不一样，就是现场看到的一个接力器先动，一个接力器后动的原因。

（4）接力器的有杆腔和无杆腔的有效截面积不一样，在1号接力器有杆腔注油时，1号接力器的无杆腔排油，但是无杆腔的有效截面积大，从而工作压力大；与此同时，2号接力器的有杆腔在排油，无杆腔在注油，有杆腔内的有效截面积小，从而工作压力小，所以2号接力器先动，1号接力器后动。

4 结论

根据对非对称缸两腔压力进行相关计算得出，当非对称液压缸运动方向发生变化时，液压缸两腔的压力要发生很大变化，液压缸运动时，液压缸无杆腔和有杆腔要发生压力突跳；会发生接力器不同步的现象。

要消除此现象可以采用以下方式：

（1）在安装过程中，应采用尺寸较为合适的材料，同时应尽可能避免压力损耗，改进施工工艺。

（2）使用非对称阀来控制非对称液压缸系统能够降低液压缸有杆腔和无杆腔产生的压力突跳。

（3）在实际应用时，可以采用面积梯度比为0.5的非对称阀，这样也可以解决除了非对称缸自身问题以外的加工工艺带来的困难。