水布垭电厂2F机组接力器推拉杆改造

杨 俊，刘维斌

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

水布垭电厂位于湖北省巴东县境内，是清江梯级开发的龙头枢纽，首台机组于2007年底投产发电。由于长时间运行，电厂2F机组调速器接力器存在推拉杆传动销与销孔配合间隙过大、压板弹性圆柱销频繁剪断以及2台接力器压紧行程不一致等问题，严重影响机组稳定运行和经济效益。经研究决定对2F机组调速器接力器推拉杆进行改造，以解决上述问题。

1 原推拉杆存在的问题

在导水机构的传动系统中，推拉杆连接接力器和导叶控制环，导叶通过接力器的驱动达到同步转动。接力器固定在水轮机机组上，控制环绕水轮机主轴线转动[1]。原2F机组接力器推拉杆为锻钢制造，由上连接板、下连接板和筋板组成，上下连接板通过焊接筋板连在一起，如图1所示。推拉杆通过2个传动销分别与导叶接力器活塞和控制环相连。销与孔之间采用间隙配合。

图1 原推拉杆装配图

1.1 销、孔配合间隙过大

根据图纸结合技术要求，通过查公差等级尺寸表(GBT1800.4-1999)得出[2]：在上下两端和中间位置时，推拉杆传动销和孔允许的最大配合间隙分别为0.052+0.049=0.101 mm、0.081+0.162=0.243 mm，如图2、表1所示。

图2 原推拉杆传动销图

表1 原传动销与对应孔设计尺寸表 mm

通过对传动销与对应孔之间的间隙尺寸进行现场核实，如表2所示，发现其实际间隙已超过设计间隙允许最大值。

表2 原传动销与对应孔配合间隙测量表 mm

1.2 压板圆柱销频繁剪断

推拉杆传动销沉入销孔中，主要靠压板防止其在机组开停机时向上跳动，压板的作用就是将传动销与推拉杆连接成一个整体。压板与传动销之间垂直装设两弹性圆柱销，其作用是防止传动销转动。但因为其本身与压板有一定间隙，接力器动作时，无法保证传动销完全不转动。所以机组开停机时，接力器活塞杆将作用力传递给推拉杆，大部分作用力传递给控制环，用于控制导叶转动，还有一部分作用力作用在传动销上，但因为传动销不是固定的，销在孔内与轴套产生摩擦，导致间隙渐渐变大。同时，传动销所受的这部分作用力会传递给压板及其螺栓、圆柱销上，这样开机多次后，压板上的螺栓及圆柱销就会因为这部分作用力而变松或剪断，压板固定传动销的目的也将失去，销与轴套的摩擦更加频繁，间隙也会越来越大。最终导致导叶开、关不能达到理想状态，影响机组的安全稳定运行。

2 推拉杆改造

改造后的推拉杆是一种可拆卸式推拉杆，如图3所示，制造厂家为东方电机有限公司。推拉杆整体包括上连接板、下连接板、支撑管和螺柱。支撑管支撑在上连接板和下连接板之间，螺柱穿设于支撑管内，螺柱的两端分别与上连接板和下连接板固定[3]。

图3 改造后的推拉杆装配图

新设计的推拉杆相比于原推拉杆，有以下改进：

1)杆体采用Q345C高强度钢材质，钢板厚度由原来的60 mm调整为90 mm以上，增加其刚度；

2)推拉杆中增加3组上下板加强螺栓组，增加推拉杆刚度；

3)控制环、接力器销孔更换新型进口轴套，传动销与轴套之间的配合间隙减少至满足设计要求；

4)推拉杆与控制环连接处的传动销，由直销改为偏心销，偏心销相比于直销，在传递推拉杆推力的基础上，可微调导叶行程和消除长度方向的尺寸偏差，直销、偏心销均采用42CrMo；

5)直销、偏心销采用套装锁定装置，如图4所示；

6)更改止推垫板材料为FZ-6。

改造后的推拉杆上连接板和下连接板可以拆卸，放在一起加工，提高了加工精度，降低了加工难度，便于运输。

图4 传动销锁定形式图

3 推拉杆的更换与安装

3.1 更换前的数据采集

原推拉杆拆卸前进行调速器系统试验，测量机组的开机时间、紧急关机时间、接力器全行程、自动锁锭投拔时间、压紧行程。

测量接力器和控制环高程。接力器基础安装允许误差：垂直度≯0.30 mm/m；中心及高程≯1.5 mm；与机组坐标基准线平行度≯1.5mm；至机组坐标基准线距离≯3 mm[4]。

接力器在全开和全关位置时，分别测量两推拉杆平面中心及两端高程，测量两推拉杆之间中心点距离及对应销孔的中心点距离。

3.2 推拉杆的更换与安装

1)将原装配发货的新推拉杆及相关配件全部拆开清扫，进行小部件的预装；

2)拆除旧推拉杆两端压板的螺栓和弹性圆柱销，做好标记；

3)分别吊出传动销与推拉杆，放于指定位置；

4)按图纸要求对新推拉杆进行安装，轴套和传动销现场冷冻，利用专用工具进行安装调整，确保各部位连接可靠。

3.3 安装后的数据测量

1)接力器杆头、控制环大耳孔轴套更换后，与传动销的配合间隙如表3所示，均满足图纸要求(最小配合间隙0.11 mm，最大配合间隙0.243 mm)。

表3 新传动销与对应孔配合间隙测量表 mm

2)在半开位置时，2个接力器高程差为0.42 mm，满足标准(2个接力器原始安装高程差应小于1 mm)。

3)接力器在半开位置时，1、2号推拉杆长度方向的水平度分别为0.28 mm/m和0.07 mm/m，部分超标。(单个推拉杆长度方向水平度误差应小于0.1 mm/m)推拉杆长度方向水平度的偏差可能会导致调整板偏磨情况的产生，但不影响导水机构控制系统的正常运行，可定期检查控制环大耳孔上平面、接力器杆头上平面与推拉杆上连板下平面之间的间隙，观察调整板的磨损情况。

4)1、2号推拉杆在接力器从全关到全开过程中的高程误差分别为0.22 mm和0.12 mm，均满足标准(2个推拉杆从全关到全开过程中的高程误差应小于0.3 mm)。

4 建压试验

在所有部件安装完成后，进行动作试验。调速器系统建压至正常工作压力6.3 MPa，缓慢全开、全关导叶数次，在此过程中，观察接力器各部位无渗漏，活塞运动灵活，无发卡及异常现象；控制环和接力器两侧传动销均无转动，压板螺栓紧固，弹性圆柱销无变形；操作开停机阀，测量开机时间、紧急关机时间，符合规程要求；自动锁锭投拔时间正常，动作灵活，无卡阻；1、2号接力器全行程一致，压紧行程均为5 mm，符合规程要求[5]。

5 结 语

通过对2台接力器的推拉杆进行改造，解决了传动销与销孔配合间隙过大、压板弹性圆柱销频繁剪断以及2台接力器压紧行程不一致等问题，消除了安全隐患，提高了机组运行稳定性。同时，这也是水布垭电厂首次进行推拉杆改造项目，为以后的设备改造及安装积累了丰富经验。