活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板摩擦原因分析及處理

1、活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板摩擦原因分析及處理 林建忠（中國水利水電第七工程局安裝分局，四川，彭山 620860）摘要：本文介紹了水輪發(fā)電機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，并結(jié)合玉林橋水電站3#機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋抗磨板發(fā)生摩擦的事故，分析了導(dǎo)水機(jī)構(gòu)活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋產(chǎn)生摩擦的原因及處理方法，為水輪發(fā)電機(jī)組同類型事故的處理提供了借鑒。關(guān)鍵詞：導(dǎo)水機(jī)構(gòu) 導(dǎo)葉 抗磨板 止推間隙 端面間隙一、概述水輪發(fā)電機(jī)組的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)是由底環(huán)、活動(dòng)導(dǎo)葉、頂蓋、控制環(huán)以及相關(guān)的傳動(dòng)、連接件組成。通過機(jī)組調(diào)速裝置來控制活動(dòng)導(dǎo)葉的開關(guān)以及開啟角度，調(diào)節(jié)進(jìn)入機(jī)組水量的大小，從而達(dá)到控制機(jī)組轉(zhuǎn)速及出力的作用?；顒?dòng)導(dǎo)葉下端軸插在底環(huán)上的導(dǎo)葉軸

2、孔內(nèi)，下端軸設(shè)有防砂密封及水密封，防止水中的砂石進(jìn)入軸套破壞端軸，同時(shí)防止高壓水進(jìn)入下端軸孔形成較大水壓，使活動(dòng)導(dǎo)葉上移?，F(xiàn)在部分機(jī)組在底環(huán)導(dǎo)葉軸孔底部設(shè)有排水減壓孔，通過管路將進(jìn)入孔內(nèi)的水排出，從而保證導(dǎo)葉不會(huì)因?yàn)橄螺S孔內(nèi)存壓而上移。導(dǎo)葉的上端軸穿過頂蓋軸孔，通過套筒與頂蓋相對(duì)固定，再通過導(dǎo)葉臂、偏心銷及連桿與控制環(huán)連接?？刂骗h(huán)由調(diào)速系統(tǒng)的接力器進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制，實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)導(dǎo)葉的控制?；顒?dòng)導(dǎo)葉就像是一道門，當(dāng)機(jī)組活動(dòng)導(dǎo)葉打開時(shí)，壓力水流過活動(dòng)導(dǎo)葉，并進(jìn)入水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，推動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)，將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能，從而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)出電能。當(dāng)機(jī)組活動(dòng)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)，切斷水流，機(jī)組停止轉(zhuǎn)動(dòng)。是機(jī)組正常運(yùn)行控制的重要

3、部件。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)圖接力器示意圖二、故障現(xiàn)象玉橋林水電站3#機(jī)組在投入商業(yè)運(yùn)行后，運(yùn)行情況良好。但在2009年初開始，發(fā)現(xiàn)機(jī)組轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)時(shí)間逐漸增加。隨著時(shí)間推移，至2009年2月，在調(diào)速器油壓正常的情況，接力器無法推動(dòng)活動(dòng)導(dǎo)葉對(duì)機(jī)組實(shí)施關(guān)閉，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)整個(gè)系統(tǒng)無法動(dòng)作。關(guān)掉機(jī)組球閥停機(jī)后排水檢查發(fā)現(xiàn)，機(jī)組24個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉上端面均與頂蓋抗磨板存在摩擦，部分導(dǎo)葉摩擦拉毛深度達(dá)1.5mm?；顒?dòng)導(dǎo)葉上端面前后，均有糕狀金屬物。在去掉糕狀金屬物后，用0.02mm塞尺檢查上端面無間隙。在拆除導(dǎo)葉連桿、導(dǎo)葉臂以及導(dǎo)葉套筒后，加裝門型架，用5t螺桿千斤頂試著下壓導(dǎo)葉，但導(dǎo)葉基本不動(dòng)。在檢查導(dǎo)葉的止推環(huán)時(shí)，發(fā)現(xiàn)止推

4、環(huán)上沒有磨痕。由于活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋產(chǎn)生了摩擦，且這種摩擦不斷加劇，因此導(dǎo)致調(diào)速系統(tǒng)的負(fù)荷逐漸增加，調(diào)節(jié)時(shí)間逐漸加長(zhǎng)，并最終使負(fù)荷超過了調(diào)速器接力器的承受力，形成導(dǎo)葉無法轉(zhuǎn)動(dòng)，機(jī)組無法調(diào)節(jié)的事故。三、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)活動(dòng)導(dǎo)葉上端面與頂蓋抗磨板發(fā)生摩擦的原因分析根據(jù)故障現(xiàn)象，并結(jié)合導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的工作特點(diǎn)，分析活動(dòng)導(dǎo)葉上端面與頂蓋抗磨板發(fā)生摩擦的原因如下：1、用來發(fā)電的水源存在渣石顆粒，直徑滿足導(dǎo)葉端面間隙的部分進(jìn)入到端面，導(dǎo)致導(dǎo)葉端面與頂蓋抗磨板發(fā)生摩擦，這種摩擦不斷擴(kuò)大，最終形成事故；2、導(dǎo)葉下端軸密封不嚴(yán)，導(dǎo)致機(jī)組運(yùn)行時(shí)的高壓水不斷進(jìn)入下軸套，并對(duì)活動(dòng)導(dǎo)葉產(chǎn)生向上的推力，導(dǎo)致活動(dòng)導(dǎo)葉向上移動(dòng)，進(jìn)而與頂蓋發(fā)生

5、摩擦；3、基于第2點(diǎn)原因及實(shí)際現(xiàn)象分析，導(dǎo)葉的止推裝置沒有起到防止導(dǎo)葉向上過量移動(dòng)的作用；4、機(jī)組在設(shè)計(jì)上沒有考慮在底環(huán)導(dǎo)葉軸孔設(shè)排水通道，導(dǎo)致進(jìn)入導(dǎo)葉軸孔內(nèi)的水壓無法消除，進(jìn)而推動(dòng)導(dǎo)葉上移，與頂蓋產(chǎn)生摩擦；5、 由于導(dǎo)葉與頂蓋產(chǎn)生了嚴(yán)重摩擦而粘連，可能由于粘連導(dǎo)致導(dǎo)葉無法下落回復(fù)原位；6、由于導(dǎo)葉下軸套內(nèi)水壓力還沒有排出，導(dǎo)致導(dǎo)葉無法下落回復(fù)原位。四、處理方法1、判斷導(dǎo)葉無法下落并與頂蓋產(chǎn)生摩擦的原因在蝸殼內(nèi)利用固定導(dǎo)葉為支點(diǎn)，用16t千斤頂頂推活動(dòng)導(dǎo)葉，看導(dǎo)葉是否可以轉(zhuǎn)動(dòng)。經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉可以轉(zhuǎn)動(dòng)，但轉(zhuǎn)動(dòng)所需要力量較大；進(jìn)一步強(qiáng)化門型架，用千斤頂再次頂壓活動(dòng)導(dǎo)葉上端軸,并用百分表監(jiān)測(cè)導(dǎo)

6、葉向下的移動(dòng)量，同時(shí)用塞尺檢查導(dǎo)葉上端面間隙驗(yàn)證導(dǎo)葉的下移值。在加大千斤頂下壓的力量后，經(jīng)監(jiān)測(cè)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉下移了0.10mm，同時(shí)塞尺檢查上端面有間隙。在下壓的同時(shí)發(fā)現(xiàn)導(dǎo)葉下軸部位有水流出，在千斤頂松掉的同時(shí)，導(dǎo)葉緩慢向上移動(dòng)，并最終與頂蓋接觸；經(jīng)上述情況判斷，導(dǎo)葉無法下落并與頂蓋產(chǎn)生摩擦的原因，是由于導(dǎo)葉下端軸孔內(nèi)存在較大的水壓，且導(dǎo)葉止推裝置失效造成的。2、利用門型架及千斤頂下壓，將導(dǎo)葉下軸孔內(nèi)的水?dāng)D出減壓。在將導(dǎo)葉壓至下端面無間隙時(shí)（確保上端部間隙達(dá)到最大），用銼刀對(duì)磨損面進(jìn)行修復(fù)處理，使頂蓋抗磨板沒有毛剌及凸出高點(diǎn)。同時(shí)清除導(dǎo)葉端面的糕狀金屬物。轉(zhuǎn)動(dòng)活動(dòng)導(dǎo)葉，按同樣的方法對(duì)其它部位進(jìn)行處理

7、。少量無法處理的死區(qū)，只有在機(jī)組擴(kuò)大型大修的時(shí)候，吊出頂蓋再行全面處理。所有經(jīng)銼刀處理過的部位，均用砂布進(jìn)行表面的精細(xì)處理，使表面盡可能的光滑平整；3、重新全面調(diào)整導(dǎo)葉的止推間隙：由于玉林橋電站導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的止推裝置設(shè)在導(dǎo)葉套筒下部，因此如何準(zhǔn)確測(cè)量止推間隙是關(guān)鍵。在拆除千斤頂后，全面復(fù)測(cè)導(dǎo)葉上、下端面間隙值上、下，并計(jì)算總間隙值為=上下按總間隙值的60%進(jìn)行上端面間隙分配計(jì)算；按上端面間隙計(jì)算值的50%計(jì)算每個(gè)導(dǎo)葉的止推間隙值，并成表備用；準(zhǔn)備鉛絲若干。按導(dǎo)葉止推面尺寸將鉛絲做成環(huán)狀，放入止推面。裝入導(dǎo)葉套筒，并用螺栓將套筒壓緊至把合面無間隙為止；再次用塞尺測(cè)量導(dǎo)葉的上、下端面間隙值上、下并記錄

8、備用；拆除套筒，取出鉛絲。用25mm外徑千分尺測(cè)量鉛絲厚度B，共測(cè)量6點(diǎn)，記錄備用；計(jì)算止推壓環(huán)加墊厚度：=B-上-（上下）60%-（上下）60%50%上下與相比較的差值是測(cè)量誤差，如果該差值達(dá)到的10%，則需要重新測(cè)量確認(rèn)數(shù)據(jù)；按計(jì)算得出的值對(duì)止推壓環(huán)進(jìn)行加墊，以保證止推間隙值為導(dǎo)葉上端面分配間隙值的50%，所用墊應(yīng)為鋼性墊；4、按圖紙順序回裝導(dǎo)葉臂及連桿、控制環(huán)等。回裝時(shí)先調(diào)整好活動(dòng)導(dǎo)葉的立面間隙，再利用導(dǎo)葉端面間隙調(diào)整螺栓，并按照計(jì)算端面間隙分配導(dǎo)葉的端面間隙，完成導(dǎo)葉的回裝。五、處理結(jié)果由于玉林橋電站沒有大修計(jì)劃，因此導(dǎo)葉與頂蓋摩擦面的處理，只能是臨時(shí)性的處理，必須待機(jī)組大修時(shí)，拆出頂蓋再行全面處理。經(jīng)處理回裝后，進(jìn)行導(dǎo)葉的開關(guān)動(dòng)作試驗(yàn)，導(dǎo)葉的開、關(guān)時(shí)間滿足設(shè)計(jì)要求，導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。機(jī)組重新投入運(yùn)行后，運(yùn)行狀況良好。 六、結(jié)語玉林橋電站活動(dòng)導(dǎo)葉與頂蓋產(chǎn)生摩擦既有安裝的原因，也有設(shè)計(jì)方面的原因。經(jīng)過處理后，消除了安裝方面止推間隙調(diào)整