接力器撞缸和拉缸现象的分析及处理方式

厉洪祥 李欣

摘  要：为了调节水轮机的出力，水电厂每一台机组都装有一套调速器。调速器通过液压放大使接力器带动调速环运动，经过拐臂来改变导叶的开度，从而调整进入转轮室的水流量完成对水轮机出力的调整。在接力器工作时，时有发生撞缸现象。在机组大修期间对接力器拆卸检修时，会发现接力器缸体存在拉缸现象。该文就对接力器的撞缸和拉缸现象进行分析，并简述避免上述现象的方法。

关键词：接力器  撞缸  拉缸

中图分类号：TK730   文献标识码：A            文章编号：1672-3791（2019）05（a）-0047-02

调速系统是水轮发电机组非常重要的组成部分，由调速器、接力器、油压装置、机械过速装置及相应的管路组成。它的运行品质好坏直接决定了机组能否安全和稳定运行。

1  接力器撞缸和拉缸问题的发现

某电厂每台机组均配有一套调速系统，接力器作为液压放大的最后一级，受主配压阀控制，用于调节导水叶开度。当主配压阀活塞偏离中间位置时，压力油进入接力器某一腔，推动活塞产生位移，同时另一腔接通排油，活塞位移通过推拉杆，带动控制环、拐臂、活动导叶一起转动，达到开关导水叶的目的。

经过电厂几十年的发展调速器系统经历了好几代的更换，接力器也进行了3次更新换代。但是撞缸、拉缸现象一直是时有发生。某电厂，在2015年9号机B级大修前，其不带锁锭接力器在日常运行中存在有撞缸现象。在机组大修期间，接力器拆卸后发现接力器活塞底部有明显的撞伤变形，在接力器缸体底部有许多因活塞底部变形而刮拉缸体产生的金属粉末，且接力器活塞缸体刮伤痕迹明显。不只是9号机发现接力器缸体刮伤痕迹明显，在各台机组列次大修时，时常会发现接力器缸体刮伤现象。

2  接力器撞缸和拉缸现象分析

2.1 接力器缓冲油口过大

因缓冲油口过大，而导致接力器关闭过程过快，使活塞冲击接力器后缸盖，从而造成活塞变形，进而在运行时刮伤缸体表面。接力器关闭侧一般都设有3～5mm的缓冲油口，其目的是在接力器关闭的后期接力器缸体的油可以缓慢地排出，从而使关闭速度迅速减缓。经测量发现，9号机不带锁定接力器的缓冲油口为15mm，这就使得接力器关闭的时候排油速度过快而导致撞缸现象的发生。

2.2 接力器在加工生产过程中工艺存在问题

接力器出厂后缸体表面本来就存在气孔和不平整显现。虽然在安装前对缺陷进行了处理，但是运行时间长之后，活塞与缸体经过长期的摩擦这些问题便逐渐地凸显出来，使缸体表面发生拉缸现象。

2.3 密封材质为金属材质

现在用得比较多的是金属碳钢双活塞环组合密封结构。此结构形式密封可靠，耐磨性能好，但是安装和更换时经常会出现导向环受力不均匀、接力器的活塞套不进活塞缸等情况。长期的摩擦运动后，活塞环就会产生一定的磨损变形，在与缸体的相对运动过程中产生一个使缸体形变的应力，长此以往，从而使缸体拉伤。

2.4 检修后活塞缸清扫不彻底

接力器缸体内若存在杂质，使得接力器活塞和缸体相对运动是的摩擦应力增加，长此以往造成了接力器缸体的拉伤。新生产的接力器或者调速器若未能进行彻底的清洗，运行过程中也会使金属铁屑留在接力器的底部，接力器来回动作时造成缸体、活塞及活塞环的拉伤。

2.5 接力器水平度或接力器与调速环高程差超标

若接力器水平度超标，则活塞在缸体内不是一个水平状态;接力器与调速环高程差超标，则会使得活塞缸与活塞同心度不好。上述两种情况的出现，都会使得活塞在运行中出现憋劲的情况，从而使得活塞刮拉缸体。

3  针对上述问题和过去的经验总结确定解决方案

3.1 更改缓冲油口尺寸

在保证接力器关闭时间满足要求的前提下，将缓冲油口尺寸由15mm，减小至5mm。

3.2 做好设备检修后清扫工作

对调速系统新设备的验收时，认真检查加工件是否有铁屑遗留未清理干净。在检修中也应对所有设备进行彻底的清洗，确保无铁屑残留。

3.3 在接力器的后盖上面加装缓冲装置

保证接力器关闭时活塞与缸体碰撞之前得到一定的缓冲，减小接力器后盖与活塞碰撞时的应力，从而避免因碰撞而是活塞底部发生变形现象。

3.4 保证接力器安装质量

检修安装接力器时，确保接力器水平度及与控制环的相对高程差应符合标准要求。加强验收管理，尽可能减少由此造成的拉缸现象。

3.5 合理调整接力器活塞与缸体配合间隙

在接力器加工时应仔细核对接力器缸体和活塞的直径，缸体与活塞之间的配合间隙应该在一个合理值的范围内，避免过大而影响密封性使前后缸体存在联系而造成操作不灵活;同时也要避免接力器和活塞配合间隙较小造成摩擦力增大;对缸体进行打磨处理，将缸体上毛刺打磨干净，使缸体被磨损现象减轻。如表1、2所示，9号机接力器在安装前对缸体和活塞的处理保证配合间隙的合理。

4  实施及效果

为了减轻接力器拉伤现象，该电厂开始对接力器进行了改造。取消金属活塞环密封，活塞采用钢板直接加工，制造工艺简单，节约成本。活塞和活塞杆的密封采用进口材料，几乎没有渗漏。接力器缸体为16Mn钢板模压成形，气体保护焊接，保证具有足够的刚强度。前后缸盖及锁锭支架采用Q235钢板焊接结构，活塞杆及推拉杆采用锻钢制造，增加了缸体的强度，减轻活塞工作时所产生的应力对缸体造成的影响。如今，该电厂接力器活塞密封取消了原来所使用的金属活塞环密封，换而使用酚醛架布导向带配合格兰圈活塞环进行密封，该密封方式对于在液压缸内运行的活塞及活塞杆具有精确的导向作用，能承受径向载荷，吸收径向力。不仅如此，导向带还可以防止缸筒与活塞杆磨损，极耐磨、耐热、耐化学腐蚀，任何异物都将被导向耐磨环挡在格兰圈活塞环外部，防止颗粒对油缸及密封件带来损害，其具有吸收振动的性能，并有极好的耐磨性能和良好的干动行特性，从而减轻对接力器缸体所造成的影响。

经过了新一轮的大修更新，该电厂机组的接力器行程已经改成了540mm。

由杠杆原理可知：

F1×D=F2×L                                                            （1）

而：

f1=ξ×F1                                                                 （2）

ξ為摩擦系数。由上述两个公式可知要想减轻活塞与缸体之间的摩擦力f1，要减小接力器杆的长度，这样F2和L均有所减小，从而使的F1减小;同时应使活塞与缸体表面的粗糙的尽可能的小，这样就减小了f1，最终缓解缸体的拉毛现象。同时，减小了接力器行程，也使接力器运动过程中所产生的径向力减小，缓解了接力器拉毛现象的产生。

5  结语

通过对接力器拉缸现象的分析，总结出缓解接力器拉缸现象的方法，有效地解决了机组拉缸撞缸现象的发生，提升了接力器运行的可靠性，从而保证接力器的安全平稳的运行，保证电厂的安全生产。

参考文献

[1] 于兰阶.水轮发电机组的安装与检修[M].北京：水利电力出版社，1986.

[2] 姜政权.水轮发电机组及其检修（机械部分）[M].北京：工人出版社，1987.

[3] 成大先.机械设计手册[M].北京：化学工业出版社，2007.