王昊

摘??要：水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器及液壓鎖錠裝置在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中，鎖錠閘板安裝空間狹小，鎖定裝置活塞桿與閘板連接銷釘難以拆卸，對鎖錠裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)，解決此問題。

關(guān)鍵詞：水輪機(jī);接力器;鎖錠;設(shè)計(jì)

1.某電廠接力器布置

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)接力器的布置形式很多，某電廠的接力器的布置形式是目前國內(nèi)運(yùn)行機(jī)組中采用最多的一種典型結(jié)構(gòu)，這種布置形式結(jié)構(gòu)簡單、容易制造、運(yùn)行可靠。水輪機(jī)設(shè)置2個(gè)油壓操作的直缸接力器，通過導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)來操作導(dǎo)葉。接力器零部件的強(qiáng)度應(yīng)按調(diào)速器最大操作油壓設(shè)計(jì)。接力器應(yīng)設(shè)計(jì)成在關(guān)閉方向有少量的過行程，用以對關(guān)閉的導(dǎo)葉施加壓緊力。接力器的油壓由調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置供給，其額定操作油壓為6.3MPa。

2.接力器容量

在調(diào)速系統(tǒng)的油壓裝置最低工作油壓減去管路損失所形成的接力器缸內(nèi)最低有效油壓情況下，接力器的容量仍能充裕地在任何水頭、功率和暫態(tài)條件操作和控制導(dǎo)葉在按規(guī)定的導(dǎo)葉關(guān)閉或開啟時(shí)間內(nèi)精確地控制操作導(dǎo)葉全關(guān)和全開行程的需要。

3.接力器支座

接力器布置在機(jī)坑-X方向里襯內(nèi)專設(shè)的接力器支座上，支座是機(jī)坑里襯的一個(gè)組成部分，接力器的反作用推力通過機(jī)坑里襯傳到周圍混凝土上。提供適當(dāng)?shù)腻^筋和錨固螺栓，以防止在接力器操作時(shí)發(fā)生滑動(dòng)和擺動(dòng)。

4.接力器缸

接力器缸和蓋采用鋼制造，并應(yīng)設(shè)有油管法蘭連接件、填料箱或密封以防止漏油。活塞采用鑄鋼，活塞桿用不銹鋼，并進(jìn)行高精度拋光。接力器設(shè)雙層活塞環(huán)和刮油圈，使油缸壁的壓力均勻并達(dá)到通過活塞的漏油最小。每個(gè)接力器缸應(yīng)設(shè)置控制油管接口、2個(gè)排油接口，并配備開、關(guān)腔壓力表、全套管道、配件、閥門以及從接力器缸排氣的2個(gè)液壓針型閥?；钊麠U設(shè)有雙重青銅導(dǎo)軸承，以使活塞不承受側(cè)向力。外側(cè)軸承是自潤滑型。

5.刻度尺、行程變送器及行程開關(guān)

為指示導(dǎo)葉的實(shí)際開度和接力器的行程，應(yīng)設(shè)置帶指針的刻度尺。刻度尺以接力器活塞行程和導(dǎo)葉開度的百分?jǐn)?shù)來分度。將接力器行程信號傳遞給計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，設(shè)有接力器行程變送器1套，變送器的輸出信號為4～20mA。接力器應(yīng)配有反映其主要位置狀態(tài)的主令開關(guān)，主令開關(guān)具有10對全行程可調(diào)的信號接點(diǎn)。

6.慢關(guān)閉裝置

接力器設(shè)置可調(diào)的慢關(guān)閉裝置，以改變導(dǎo)葉空載至全關(guān)位置的關(guān)閉速度，但該慢關(guān)閉裝置不應(yīng)限制空載至全開導(dǎo)葉位置之間的正常關(guān)閉移動(dòng)速度及全行程的開啟速度。

7.鎖錠裝置

在接力器上應(yīng)設(shè)置可靠的鎖定水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的油壓操作鎖定裝置，以便于水輪機(jī)導(dǎo)葉能可靠地鎖定在關(guān)閉位置。鎖錠裝置應(yīng)能承受導(dǎo)葉可能受到的最大水力矩加上調(diào)速器最大操作油壓時(shí)通過接力器傳遞給它的力。導(dǎo)葉鎖定機(jī)構(gòu)包括帶接點(diǎn)的限位開關(guān)，限位開關(guān)在鎖定裝置完全鎖錠或脫開時(shí)動(dòng)作，鎖定裝置應(yīng)帶有全關(guān)、全開位置接點(diǎn)并能遠(yuǎn)方操作。在接力器上和導(dǎo)葉控制環(huán)上還應(yīng)設(shè)置合適的手動(dòng)操作的機(jī)械鎖定裝置，以便能在檢修時(shí)可靠地鎖定水輪機(jī)導(dǎo)葉在關(guān)閉和開啟的位置上，在手動(dòng)鎖定裝置上應(yīng)裝設(shè)掛鎖并提供位置接點(diǎn)。

8.液壓鎖錠現(xiàn)有傳統(tǒng)設(shè)計(jì)

接力器液壓鎖錠裝置油缸下密封為V型密封，在一個(gè)檢修周期內(nèi)需更換一次，但鎖錠閘板安裝空間狹小，鎖定裝置活塞桿與閘板連接銷釘難以拆卸，導(dǎo)致V型密封更換困難，對活塞桿進(jìn)行改造。

9.液壓鎖錠改進(jìn)方案

將活塞桿加工成兩段進(jìn)行連接，聯(lián)接位置在鎖錠閘板上側(cè)120㎜處。聯(lián)接方式采用聯(lián)軸套加圓錐銷連接，聯(lián)軸套根據(jù)活塞桿加工，長60㎜，兩個(gè)銷孔均平行于鎖錠閘板螺釘孔，裝配要求活塞桿無曲折、無松動(dòng)、拆裝方便。在活塞桿端部加工螺紋，采用螺母將把和法蘭（新增件）固定在活塞桿端部，然后將把和法蘭用過內(nèi)六角螺釘固定到鎖定閘板上（見附圖）。

10.液壓鎖錠改進(jìn)實(shí)施

①重新加工鎖定閘板（在原閘板基礎(chǔ)上），加工法蘭把和面及螺栓孔。②重新制作的活塞桿端部加工螺紋及銑出固定平面。③制作把和法蘭板。④根據(jù)改造方案，需要采用的緊固件規(guī)格如下：GB/T6172.1-2000，M24六角薄螺母3個(gè)/臺;GB/T70.1-2000，M16X45內(nèi)六角圓柱頭螺釘4個(gè)/臺;建議均采用不銹鋼材料。

11.鎖錠銷計(jì)算

正常運(yùn)行工況銷軸所受剪應(yīng)力：

異常工況銷軸所受剪應(yīng)力：略

12.安裝過程

①裝配好操作機(jī)構(gòu)，將把和法蘭通過M24薄螺母固定在活塞桿上，需要控制法蘭下平面至操作機(jī)構(gòu)下把和平面的距離（理論225mm）。②采用臨時(shí)支撐將鎖定閘板調(diào)整至合適位置高度，固定好。③將裝配后的操作機(jī)構(gòu)安裝就位，將活塞桿端部把和法蘭與鎖定閘板上的把和槽對應(yīng)，調(diào)節(jié)徑向位置。④擰入4個(gè)M16內(nèi)六角圓柱頭螺釘，直至把和面貼緊。

13.檢修拆卸過程

①將液壓鎖定全部設(shè)置在全退出狀態(tài)，提起鎖定閘板后;②在閘板下方設(shè)置支撐固定閘板;③采用扳手拆卸把和法蘭與閘板間的把和螺栓，然后將上部的操作機(jī)構(gòu)移除檢修（連同把和法蘭一起）。

14.改進(jìn)設(shè)計(jì)成果

根據(jù)現(xiàn)場安裝、運(yùn)行，水輪機(jī)導(dǎo)葉接力器液壓鎖錠裝置改進(jìn)設(shè)計(jì)后滿足某水電站改造要求，電站水輪機(jī)能安全運(yùn)行。