水布垭电厂机组扩修改造接力器活塞杆水平调整

周 敏，杨 俊，杜伟峰，黄汉琛，罗 霄

(湖北清江水电开发有限责任公司，湖北 宜昌 443000)

1 概 述

1.1 电站概况

水布垭水电站坝址位于清江中游的巴东县水布垭镇，上距恩施117 km，下距隔河岩92 km，距清江入长江口153 km，是清江梯级开发的龙头枢纽。水库正常蓄水位400 m，相应库容43.12亿m3，总库容45.8亿m3，是以发电为主，并兼顾防洪、航运等的水利枢纽工程。

电站大坝为混凝土面板堆石坝，最大坝高233 m，坝顶高程409 m，坝轴线长660 m，坝顶宽度12 m，最大下泄流量为18 280 m3/s，安装了4台容量为460 MW的轴流定浆式水轮发电机组，设计年发电量39.85亿kW·h。

1.2 接力器概况

水布垭电站机组接力器为直缸式接力器，数量为2台，制造厂家为上海福伊特西门子水电设备有限公司，主要由缸体、前后缸盖、活塞、活塞导向带、活塞杆、活塞杆轴封、导向套、超级螺栓、推拉杆头、缸盖密封、行程指示板和锁锭装置(分为自动锁锭和手动锁锭，分别装在两个接力器上)等部件组成[1]。

接力器后缸盖通过16颗强度为8.8级的M42螺母与基坑连接固定，后缸盖与基础板之间有调整垫板，其理论厚度为18 mm，但是可以根据接力器安装的实际情况，进行现场配车[2]。接力器(带自动锁锭)的结构图如图1所示。

图1 水布垭电站接力器(带自动锁锭)结构示意图

2 调整原理

在安装过程中，通过在后缸盖与基础板之间加减垫片，来调整接力器活塞杆的水平，其加减垫片的厚度运用相似三角形原理来计算确定，如图2所示。

图2 接力器中相似三角形

3 调整过程

水布垭电站3号机组扩修改造期间，对2台接力器进行了整体吊装，在检修前后，对接力器及控制环的高程、水平进行了测量，其中高程数据由清江公司库坝中心水准测量，水平数据由合像水平仪现场测量[3-4]。

数据采集点如图3所示，为方便分析，特此说明：

图3 数据采集点示意图

a、b分别为1号、2号接力器活塞全部缩在缸体内时的推拉杆头位置，取1、5点数据。

a*、b*分别为1号、2号接力器活塞全部伸出缸体外时(500 mm)的推拉杆头位置，取1*、5*点数据。

A、B为对应1号、2号接力器的控制环耳柄位置，取3、7点数据。

3.1 第一次数据测量、调整、回装

在检修前，进行第一次数据测量，导叶全开，接力器活塞杆状态如图4所示，测得数据如表1所示，比较值如表2所示。

图4 导叶全开位活塞杆状态图

表1 测量值

通过分析表1、表2中的数据，可以得出如下结论：

表2 比较值

1)a*低于A 1.026 6 mm；

2)b高于B 2.07 mm；

3)a*低于b 2.77 mm；

4)A高于B 0.326 6 mm；

5)1号接力器活塞杆水平 +0.74 mm/m(+为内侧高)，2号接力器活塞杆水平-0.20 mm/m。

可以看到，在检修前，两活塞杆水平(+0.74 mm/m，-0.20 mm/m.)高低方向不一致，两推拉杆头高程差(2号高)超过标准(±1.5 mm)。考虑到2号接力器活塞杆靠外侧高，且推拉杆头与1号接力器推拉杆头高程差超过标准，在第一次回装时，试着取掉原2号接力器后缸盖与基础板间底侧的两块平垫。

第一次回装后，进行第二次数据测量，测得数据如表3所示，比较值如表4所示。

表3 测量值

表4 比较值

注：1*、2*、5*、6*对应两活塞均伸出缸体外时的1、2、5、6(伸出距离500 mm)。

分析表3、表4中的数据，可以得出以下结论(第一次调整后)：

1)a高于A 0.5 mm，b高于B 1.89 mm；

2)a低于b 1.29 mm，A高于B 0.1 mm；

3)a*低于a 0.48 mm，b*低于b 0.69 mm；

4)1号活塞杆水平+0.39 mm/m，2号活塞杆水平+0.47 mm/m(如图5所示)，两推拉杆头高程差1.29 mm。

图5 第一次调整回装后，活塞杆的水平度示意图

3.2 第二次调整、回装

由于第一次调整回装后两活塞杆水平数值超过标准(±0.10 mm/m)，因此作出第二次调整，在两接力器后缸盖与基础板间底侧均匀增加0.15 mm铜垫。然后进行第二次回装，第三次数据测量，测得数据如表5所示，比较值如表6所示。

分析表5、表6中的数据，可以得出以下结论(第二次调整后)：

表5 测量值

表6 比较值

1)a高于A 0.46 mm，b高于B 2.2 mm；

2)a低于b 1.3 mm，A高于B 0.44 mm；

3)a*低于a 0.39mm，b*低于b 0.31mm；

4)1号活塞杆水平+0.42 mm/m，2号活塞杆水平+0.45 mm/m(如图6所示)，两推拉杆头高程差1.3 mm。

图6 第二次调整回装后，活塞杆的水平度示意图

3.3 第三次调整、回装

由于两活塞杆水平数值仍超过标准，因此作出第三次调整，在现有基础上，增加后缸盖底侧铜垫0.30 mm(加上第一次增加的0.15 mm铜垫，共加垫0.45 mm)，加垫方位如图7所示。

图7 第三次调整加垫方位示意图

第三次调整回装后，进行第四次数据测量，测得数据如表7所示，比较值如表8所示。

分析表7、表8中的数据，可以得出以下结论(第三次调整后)：

表7 测量值

表8 比较值

1)a高于A 0.83 mm，b高于B 2.67 mm；

2)a低于b 1.49 mm，A高于B 0.35 mm；

3)a*低于a 0.46 mm，b*低于b 0.12 mm；

4)1号活塞杆水平+0.07 mm/m，2号活塞杆水平+0.08 mm/m(如图8所示)，未超过±0.10 mm/m，两推拉杆头高程差1.49 mm。

图8 第三次调整回装后，活塞杆的水平度示意图

4 分析总结

1)根据测量得到的水平数据，计算出活塞杆的下垂距离，并通过相似三角形原理，得出需要增减垫片的厚度，反复调整，最终成功将活塞杆的不水平度控制在合格范围内。

2)根据修后缸体水平数据，分析检修前2号接力器底侧加装的两块垫片是为了垫高角度让2号缸体与1号缸体平行，但导致2号活塞杆外侧偏高，与1号活塞杆高低方向不一致，且2号推拉杆头与1号推拉杆头高程差过大，超过标准。

3)活塞杆在伸出过程中，由于推拉杆头和自身重量，会轻微下垂，与缸体水平方向形成小于180°的夹角，因此测量的活塞杆与缸体水平数据不一致。从数据来看，1号活塞杆与缸体夹角较2号偏小。

4)在带压情况下，活塞杆下垂幅度会受到抑制，参考检修前1号活塞杆的水平测量数据(不带压+0.74 mm/m，带压+0.50 mm/m)。

5)调整后，两推拉杆头高程差在标准内，推拉杆头与控制环耳柄的高程差可以通过推拉杆下方加垫调整。

6)两控制环在耳柄处的高程差在检修前后基本一致(同为1号接力器侧高)。

5 结 语

在接力器回装过程中，通过反复的计算调整，来增减后缸盖与基础板之间垫片的厚度，从而达到控制活塞杆水平度在合格范围内的目的。这样不但可以让接力器保持良好的运行工况，减少活塞杆轴封破损、活塞拉缸[5]等问题的出现，而且更能在水布垭电厂另外3台机组后续的扩修中，为接力器回装项目提供宝贵的经验和良好的参考价值。