厲洪祥 李欣

摘 ?要：為了調(diào)節(jié)水輪機(jī)的出力，水電廠每一臺(tái)機(jī)組都裝有一套調(diào)速器。調(diào)速器通過液壓放大使接力器帶動(dòng)調(diào)速環(huán)運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過拐臂來改變導(dǎo)葉的開度，從而調(diào)整進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室的水流量完成對(duì)水輪機(jī)出力的調(diào)整。在接力器工作時(shí)，時(shí)有發(fā)生撞缸現(xiàn)象。在機(jī)組大修期間對(duì)接力器拆卸檢修時(shí)，會(huì)發(fā)現(xiàn)接力器缸體存在拉缸現(xiàn)象。該文就對(duì)接力器的撞缸和拉缸現(xiàn)象進(jìn)行分析，并簡(jiǎn)述避免上述現(xiàn)象的方法。

關(guān)鍵詞：接力器 ?撞缸 ?拉缸

中圖分類號(hào)：TK730 ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? ? ? ? ?文章編號(hào)：1672-3791（2019）05（a）-0047-02

調(diào)速系統(tǒng)是水輪發(fā)電機(jī)組非常重要的組成部分，由調(diào)速器、接力器、油壓裝置、機(jī)械過速裝置及相應(yīng)的管路組成。它的運(yùn)行品質(zhì)好壞直接決定了機(jī)組能否安全和穩(wěn)定運(yùn)行。

1 ?接力器撞缸和拉缸問題的發(fā)現(xiàn)

某電廠每臺(tái)機(jī)組均配有一套調(diào)速系統(tǒng)，接力器作為液壓放大的最后一級(jí)，受主配壓閥控制，用于調(diào)節(jié)導(dǎo)水葉開度。當(dāng)主配壓閥活塞偏離中間位置時(shí)，壓力油進(jìn)入接力器某一腔，推動(dòng)活塞產(chǎn)生位移，同時(shí)另一腔接通排油，活塞位移通過推拉桿，帶動(dòng)控制環(huán)、拐臂、活動(dòng)導(dǎo)葉一起轉(zhuǎn)動(dòng)，達(dá)到開關(guān)導(dǎo)水葉的目的。

經(jīng)過電廠幾十年的發(fā)展調(diào)速器系統(tǒng)經(jīng)歷了好幾代的更換，接力器也進(jìn)行了3次更新?lián)Q代。但是撞缸、拉缸現(xiàn)象一直是時(shí)有發(fā)生。某電廠，在2015年9號(hào)機(jī)B級(jí)大修前，其不帶鎖錠接力器在日常運(yùn)行中存在有撞缸現(xiàn)象。在機(jī)組大修期間，接力器拆卸后發(fā)現(xiàn)接力器活塞底部有明顯的撞傷變形，在接力器缸體底部有許多因活塞底部變形而刮拉缸體產(chǎn)生的金屬粉末，且接力器活塞缸體刮傷痕跡明顯。不只是9號(hào)機(jī)發(fā)現(xiàn)接力器缸體刮傷痕跡明顯，在各臺(tái)機(jī)組列次大修時(shí)，時(shí)常會(huì)發(fā)現(xiàn)接力器缸體刮傷現(xiàn)象。

2 ?接力器撞缸和拉缸現(xiàn)象分析

2.1 接力器緩沖油口過大

因緩沖油口過大，而導(dǎo)致接力器關(guān)閉過程過快，使活塞沖擊接力器后缸蓋，從而造成活塞變形，進(jìn)而在運(yùn)行時(shí)刮傷缸體表面。接力器關(guān)閉側(cè)一般都設(shè)有3～5mm的緩沖油口，其目的是在接力器關(guān)閉的后期接力器缸體的油可以緩慢地排出，從而使關(guān)閉速度迅速減緩。經(jīng)測(cè)量發(fā)現(xiàn)，9號(hào)機(jī)不帶鎖定接力器的緩沖油口為15mm，這就使得接力器關(guān)閉的時(shí)候排油速度過快而導(dǎo)致撞缸現(xiàn)象的發(fā)生。

2.2 接力器在加工生產(chǎn)過程中工藝存在問題

接力器出廠后缸體表面本來就存在氣孔和不平整顯現(xiàn)。雖然在安裝前對(duì)缺陷進(jìn)行了處理，但是運(yùn)行時(shí)間長之后，活塞與缸體經(jīng)過長期的摩擦這些問題便逐漸地凸顯出來，使缸體表面發(fā)生拉缸現(xiàn)象。

2.3 密封材質(zhì)為金屬材質(zhì)

現(xiàn)在用得比較多的是金屬碳鋼雙活塞環(huán)組合密封結(jié)構(gòu)。此結(jié)構(gòu)形式密封可靠，耐磨性能好，但是安裝和更換時(shí)經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)導(dǎo)向環(huán)受力不均勻、接力器的活塞套不進(jìn)活塞缸等情況。長期的摩擦運(yùn)動(dòng)后，活塞環(huán)就會(huì)產(chǎn)生一定的磨損變形，在與缸體的相對(duì)運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生一個(gè)使缸體形變的應(yīng)力，長此以往，從而使缸體拉傷。

2.4 檢修后活塞缸清掃不徹底

接力器缸體內(nèi)若存在雜質(zhì)，使得接力器活塞和缸體相對(duì)運(yùn)動(dòng)是的摩擦應(yīng)力增加，長此以往造成了接力器缸體的拉傷。新生產(chǎn)的接力器或者調(diào)速器若未能進(jìn)行徹底的清洗，運(yùn)行過程中也會(huì)使金屬鐵屑留在接力器的底部，接力器來回動(dòng)作時(shí)造成缸體、活塞及活塞環(huán)的拉傷。

2.5 接力器水平度或接力器與調(diào)速環(huán)高程差超標(biāo)

若接力器水平度超標(biāo)，則活塞在缸體內(nèi)不是一個(gè)水平狀態(tài);接力器與調(diào)速環(huán)高程差超標(biāo)，則會(huì)使得活塞缸與活塞同心度不好。上述兩種情況的出現(xiàn)，都會(huì)使得活塞在運(yùn)行中出現(xiàn)憋勁的情況，從而使得活塞刮拉缸體。

3 ?針對(duì)上述問題和過去的經(jīng)驗(yàn)總結(jié)確定解決方案

3.1 更改緩沖油口尺寸

在保證接力器關(guān)閉時(shí)間滿足要求的前提下，將緩沖油口尺寸由15mm，減小至5mm。

3.2 做好設(shè)備檢修后清掃工作

對(duì)調(diào)速系統(tǒng)新設(shè)備的驗(yàn)收時(shí)，認(rèn)真檢查加工件是否有鐵屑遺留未清理干凈。在檢修中也應(yīng)對(duì)所有設(shè)備進(jìn)行徹底的清洗，確保無鐵屑?xì)埩簟?/p>

3.3 在接力器的后蓋上面加裝緩沖裝置

保證接力器關(guān)閉時(shí)活塞與缸體碰撞之前得到一定的緩沖，減小接力器后蓋與活塞碰撞時(shí)的應(yīng)力，從而避免因碰撞而是活塞底部發(fā)生變形現(xiàn)象。

3.4 保證接力器安裝質(zhì)量

檢修安裝接力器時(shí)，確保接力器水平度及與控制環(huán)的相對(duì)高程差應(yīng)符合標(biāo)準(zhǔn)要求。加強(qiáng)驗(yàn)收管理，盡可能減少由此造成的拉缸現(xiàn)象。

3.5 合理調(diào)整接力器活塞與缸體配合間隙

在接力器加工時(shí)應(yīng)仔細(xì)核對(duì)接力器缸體和活塞的直徑，缸體與活塞之間的配合間隙應(yīng)該在一個(gè)合理值的范圍內(nèi)，避免過大而影響密封性使前后缸體存在聯(lián)系而造成操作不靈活;同時(shí)也要避免接力器和活塞配合間隙較小造成摩擦力增大;對(duì)缸體進(jìn)行打磨處理，將缸體上毛刺打磨干凈，使缸體被磨損現(xiàn)象減輕。如表1、2所示，9號(hào)機(jī)接力器在安裝前對(duì)缸體和活塞的處理保證配合間隙的合理。

4 ?實(shí)施及效果

為了減輕接力器拉傷現(xiàn)象，該電廠開始對(duì)接力器進(jìn)行了改造。取消金屬活塞環(huán)密封，活塞采用鋼板直接加工，制造工藝簡(jiǎn)單，節(jié)約成本?；钊突钊麠U的密封采用進(jìn)口材料，幾乎沒有滲漏。接力器缸體為16Mn鋼板模壓成形，氣體保護(hù)焊接，保證具有足夠的剛強(qiáng)度。前后缸蓋及鎖錠支架采用Q235鋼板焊接結(jié)構(gòu)，活塞桿及推拉桿采用鍛鋼制造，增加了缸體的強(qiáng)度，減輕活塞工作時(shí)所產(chǎn)生的應(yīng)力對(duì)缸體造成的影響。如今，該電廠接力器活塞密封取消了原來所使用的金屬活塞環(huán)密封，換而使用酚醛架布導(dǎo)向帶配合格蘭圈活塞環(huán)進(jìn)行密封，該密封方式對(duì)于在液壓缸內(nèi)運(yùn)行的活塞及活塞桿具有精確的導(dǎo)向作用，能承受徑向載荷，吸收徑向力。不僅如此，導(dǎo)向帶還可以防止缸筒與活塞桿磨損，極耐磨、耐熱、耐化學(xué)腐蝕，任何異物都將被導(dǎo)向耐磨環(huán)擋在格蘭圈活塞環(huán)外部，防止顆粒對(duì)油缸及密封件帶來損害，其具有吸收振動(dòng)的性能，并有極好的耐磨性能和良好的干動(dòng)行特性，從而減輕對(duì)接力器缸體所造成的影響。

經(jīng)過了新一輪的大修更新，該電廠機(jī)組的接力器行程已經(jīng)改成了540mm。

由杠桿原理可知：

F1×D=F2×L ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?（1）

而：

f1=ξ×F1 ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? （2）

ξ為摩擦系數(shù)。由上述兩個(gè)公式可知要想減輕活塞與缸體之間的摩擦力f1，要減小接力器桿的長度，這樣F2和L均有所減小，從而使的F1減小;同時(shí)應(yīng)使活塞與缸體表面的粗糙的盡可能的小，這樣就減小了f1，最終緩解缸體的拉毛現(xiàn)象。同時(shí)，減小了接力器行程，也使接力器運(yùn)動(dòng)過程中所產(chǎn)生的徑向力減小，緩解了接力器拉毛現(xiàn)象的產(chǎn)生。

5 ?結(jié)語

通過對(duì)接力器拉缸現(xiàn)象的分析，總結(jié)出緩解接力器拉缸現(xiàn)象的方法，有效地解決了機(jī)組拉缸撞缸現(xiàn)象的發(fā)生，提升了接力器運(yùn)行的可靠性，從而保證接力器的安全平穩(wěn)的運(yùn)行，保證電廠的安全生產(chǎn)。

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