姜曉麗，李韓笑

（1.嫩江尼爾基水利有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610）

尼爾基發(fā)電廠機組受油器操作油管改造

姜曉麗1，李韓笑2

（1.嫩江尼爾基水利有限責任公司，黑龍江 齊齊哈爾 161005；2.中水珠江規(guī)劃勘測設計有限公司，廣東 廣州 510610）

尼爾基發(fā)電廠上操作油管，分內、外兩管，與浮動瓦共同組成兩個油腔，起到分配油路作用。由于內、外兩管為分體結構，需要法蘭連接，給檢修盤車過程帶來諸多不便。文章針對此種操作油管結構進行分析，提出了將內、外油管焊接為一體的改造方案，并闡述了改造方案的優(yōu)勢及應用效果。

操作油管；盤車；改造；發(fā)電廠；尼爾基

1 概況

尼爾基發(fā)電廠位于嫩江干流黑龍江和內蒙古交界的河段上，裝機 250 MW，為 4 臺 62.5 MW的軸流轉槳式水輪發(fā)電機組。水輪機型號為ZZA833-LH-640， 發(fā) 電 機 型 號 為 SF62.5-56/ 10850。調速系統(tǒng)主要由油壓裝置、調速器、管路系統(tǒng)及輔助配件組成，其中調速器為電動自復中式微機調速器，通過油壓管路系統(tǒng)控制實現槳葉和導葉協聯操作，使軸流轉槳式水輪機的高效工作區(qū)區(qū)域寬廣，水能利用率高。

2 操作油管基本原理

操作油管是槳葉操作系統(tǒng)中的重要組成部件，分上、中、下操作油管 3 部分，由內、外操作油管形成 2個油腔，分別與轉輪接力器兩腔相連接，從而實現操縱槳葉開度變化。其中，上操作油管，包括內、外操作油管。它們與 3塊浮動瓦共同形成2 個油腔，組成槳葉受油器，起到分配油路的作用。上操作油管內、外兩管分別與下部操作油管內、外管通過螺栓進行法蘭連接，其中上操作油管的靜擺度要求為不大于 0.15 mm。

3 改造前工況及簡析

在 4號機組大修前，發(fā)現調速器在零位正確，在槳葉的開度死區(qū)正常情況下，調速器槳葉有頻繁抽動現象，并在槳葉開關過程中，受油器槳葉指針部位有微量的透平油流出。根此分析，由于長時間運行磨損，導致操作油管和浮動瓦出現間隙過大，影響了槳葉調速器的可靠性和穩(wěn)定性。在機組大修中，分解槳葉受油器操作油管后，發(fā)現浮動瓦和操作油管間的磨損情況確實較為嚴重，綜合考慮成本等因素，初步決定保留原浮動瓦，重新加工上操作油管。

4 技術分析

由于內操作油管和外操作油管法蘭連接面含有密封槽和密封圈，所以加工完成并驗收合格后，到達電廠安裝現場，仍要重新進行分解、清掃、檢查后再回裝。

在3號機組（與 4號機型號結構完全相同）大修，時上操作油管回裝盤車過程中考慮：當上操作油管的靜擺度滿足要求時，外油管的8個盤車點中總會有一個點始終超標，靜擺度大于 0.15 mm。當在上段、中操作油管法蘭連接處加銅墊調整，使外油管的所有靜擺度滿足要求不大于 0.15 mm時，上操作油管內管上端的8個點中也始終有一個點靜擺度值超標，并大于 0.15 mm。如此反復進行了7 d的盤車試驗，但是盤車結果始終不能滿足要求。分析認為：

1）間隙的存在導致操作油管的垂直度超差。首先，在整體加工前，內操作油管、外操作油管的法蘭結合面存在間隙，這可能是整體加工前螺栓連接力不均所造成，或是連接面存在高點等一系列原因造成；其次，在上段操作油管分解、檢查清掃、回裝后，間隙可能發(fā)生變化；再次，回裝需要連接到中操作油管上，此時需要再次打緊上操作油管和中操作油管的連接螺栓，這會導致間隙變小甚至消失。以上原因會導致內操作油管、外操作油管的的同軸度發(fā)生改變，發(fā)生相對傾斜，致使操作油管垂直度超差。

以上操作油管垂直度超差為例，見圖 1。AB 為上操作油管（內、外油管）的軸線，ce 為外油管法蘭面，de 為內操作油管法蘭面，此時連接的法蘭面邊緣存在間隙 δ，相對徑向位置邊緣不存在間隙成為支點，當法蘭結合面有間隙的邊緣進行連接并打緊時候，此時 AB 傾斜成 AD 并成為內操作油管實際軸線，ce 和 de 兩個法蘭面重合，此時兩個法蘭面平行。由三角形相似原理得：由于角度 a數值很小，所以

式中：L——法蘭面直徑，mm；H——上操作油管百分表 1 高度，mm；δ——法蘭面間隙，mm。

在尼爾基發(fā)電廠盤車過程中，一般取值 H=1 500 mm，L=530 mm，得出：CD=2.83δ，當 δ=0.053 mm時，CD=0.15 mm。即在理想情況無相對平移只存在傾斜時，當 δ為 0.027 mm 時，CD=0.075 mm，此時百分表 1 讀數與徑向點數值差為 2 倍 CD，即0.15 mm，為最大允許擺度值。

在分解和回裝過程中，法蘭結合面邊緣結合處很容易產生大于 0.027 mm 的間隙，導致操作油管的擺度超標，操作油管發(fā)生相對傾斜，見圖 1。通過盤車試驗、加墊操作可以將上操作油管的軸線調整在標準范圍內，但是當間隙值過大時，圖 2 中所示的外油管就會傾斜，導致百分表3計量的擺度超差，所以又需要對上段操作油管分解清掃，進行單獨的盤車試驗，調整操作油管。如此造成反復盤車-分解-計算-加墊（或者車削加工）-回裝-盤車，使得調整難度很大，并嚴重地延誤檢修工期。

圖1 上操作油管垂直度超差示意圖

圖2 上操作油管擺度超標示意圖

2）操作油管發(fā)生平移導致同軸度超差。在加工過程中，內操作油管、外操作油管是分體初步加工，然后通過連接螺栓連接，再經過 2 次精加工后制成成品。如果單件加工的精度不夠，特別是單件加工的定位部件誤差大，就會導致在分解清掃回裝后，位置發(fā)生微變，定位配合病變，導致內、外操作油管的同軸度超差。假設理想狀態(tài)，未發(fā)生傾斜，只發(fā)生相對平移，見圖 3。在盤車過程中，百分表 1和百分表 3中至少有一個讀數超標。但是通過盤車調整可以找到一個滿足內操作油管和外操作油管擺度在允許范圍內的點，這需要操作油管上機床盤車后分解、平移、回裝、反復試驗，需要大量時間和人力，會延誤回裝工期，嚴重影響檢修效率和質量。

3）在實際情況中，上述兩種情況會同時存在。內、外操作油管同時發(fā)生傾斜和相對平移狀態(tài)，見圖 4。這樣更增加了擺度超差的嚴重性，增加了復雜性和回裝困難度。尼爾基發(fā)電廠3號機組大修中出現了這一情況，導致操作油管盤車試驗消耗掉了直線工期 10 d，這比原計劃盤車 3 d 工期超出了7 d。

圖3 相對平移示意圖

圖4 相對平移狀態(tài)的示意圖

5 根據問題分析確定改造方案

5.1 改造原理

根據對上述相同結構的3號機上操作油管表明，主要是上操作油管的法蘭連接方式，導致了在安裝過程中容易存在各種缺陷隱患。在4號機組大修對上操作油管提出解決方案：取消原內、外操作油管間法蘭的螺栓連接方式，更改為焊接式連接，使得上操作油管與中操作油管之間變?yōu)閱我坏姆ㄌm連接。要求加工廠在初步加工完成后，預留一定的尺寸余量，再將內、外油管分別進行焊接，焊接后進行去應力，探傷確保焊接質量良好，最后將上段內、外操作油管整體加工為成品。

5.2 改造后的操作油管優(yōu)點

1）具備很好的密封性。由于內、外操作油管在廠內整體加工，到達電廠安裝現場后，無須重新分解、清掃檢查，很好地保證了設備的密封性能。

2）解決垂直度及同軸度超差問題。取消螺栓連接避免了分解、回裝前后由于螺栓預緊力變化、結合面存在雜質、初步單件連接部件加工誤差等一系列原因導致的位置變化，確保了良好的同軸度。

3）簡化工作程序，提高檢修效率。由于在盤車前操作油管不需要進行分解、清掃、回裝等一系列工作，以及不會因為分解前后變化導致返廠重新盤車、加工調整，極大地提高了檢修工作效率。

4）增加了運行的穩(wěn)定性和可靠性。取消螺栓連接，避免了長時間運行導致的螺栓預緊力變化或者松動問題，改善了操作油管和浮動瓦間的磨損情況，提高了槳葉液壓控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

5.3 改造效果

4號機組槳葉受油器上操作油管，采用改造方案后，大大減少了檢修工作量和盤車過程中發(fā)生的問題，2 d便成功完成操作油管盤車工作。

4 號機組 A 級檢修于 2012 年 2 月 29 日交付系統(tǒng)，槳葉液壓控制系統(tǒng)一直運行穩(wěn)定，順利通過2013 年汛期大發(fā)電考驗，沒有再發(fā)生過槳葉抽動現象，技術改造后改善效果顯著。

6 結語

根據尼爾基發(fā)電廠4號機組上操作油管改造的成功經驗，尼爾基發(fā)電廠將在以后的檢修中，陸續(xù)改其他3臺機組的上操作油管。希望能給其他具有相同、相似結構上操作油管的電廠帶來一些經驗和啟發(fā)。

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2014-07-09