水輪機接力器及液壓鎖錠設計

王昊

摘??要：水輪機導葉接力器及液壓鎖錠裝置在傳統設計中，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，對鎖錠裝置改進設計，解決此問題。

關鍵詞：水輪機;接力器;鎖錠;設計

1.某電廠接力器布置

導水機構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運行機組中采用最多的一種典型結構，這種布置形式結構簡單、容易制造、運行可靠。水輪機設置2個油壓操作的直缸接力器，通過導葉操作機構來操作導葉。接力器零部件的強度應按調速器最大操作油壓設計。接力器應設計成在關閉方向有少量的過行程，用以對關閉的導葉施加壓緊力。接力器的油壓由調速系統的油壓裝置供給，其額定操作油壓為6.3MPa。

2.接力器容量

在調速系統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)條件操作和控制導葉在按規(guī)定的導葉關閉或開啟時間內精確地控制操作導葉全關和全開行程的需要。

3.接力器支座

接力器布置在機坑-X方向里襯內專設的接力器支座上，支座是機坑里襯的一個組成部分，接力器的反作用推力通過機坑里襯傳到周圍混凝土上。提供適當的錨筋和錨固螺栓，以防止在接力器操作時發(fā)生滑動和擺動。

4.接力器缸

接力器缸和蓋采用鋼制造，并應設有油管法蘭連接件、填料箱或密封以防止漏油?；钊捎描T鋼，活塞桿用不銹鋼，并進行高精度拋光。接力器設雙層活塞環(huán)和刮油圈，使油缸壁的壓力均勻并達到通過活塞的漏油最小。每個接力器缸應設置控制油管接口、2個排油接口，并配備開、關腔壓力表、全套管道、配件、閥門以及從接力器缸排氣的2個液壓針型閥。活塞桿設有雙重青銅導軸承，以使活塞不承受側向力。外側軸承是自潤滑型。

5.刻度尺、行程變送器及行程開關

為指示導葉的實際開度和接力器的行程，應設置帶指針的刻度尺?？潭瘸咭越恿ζ骰钊谐毯蛯~開度的百分數來分度。將接力器行程信號傳遞給計算機監(jiān)控系統，設有接力器行程變送器1套，變送器的輸出信號為4～20mA。接力器應配有反映其主要位置狀態(tài)的主令開關，主令開關具有10對全行程可調的信號接點。

6.慢關閉裝置

接力器設置可調的慢關閉裝置，以改變導葉空載至全關位置的關閉速度，但該慢關閉裝置不應限制空載至全開導葉位置之間的正常關閉移動速度及全行程的開啟速度。

7.鎖錠裝置

在接力器上應設置可靠的鎖定水輪機導水機構的油壓操作鎖定裝置，以便于水輪機導葉能可靠地鎖定在關閉位置。鎖錠裝置應能承受導葉可能受到的最大水力矩加上調速器最大操作油壓時通過接力器傳遞給它的力。導葉鎖定機構包括帶接點的限位開關，限位開關在鎖定裝置完全鎖錠或脫開時動作，鎖定裝置應帶有全關、全開位置接點并能遠方操作。在接力器上和導葉控制環(huán)上還應設置合適的手動操作的機械鎖定裝置，以便能在檢修時可靠地鎖定水輪機導葉在關閉和開啟的位置上，在手動鎖定裝置上應裝設掛鎖并提供位置接點。

8.液壓鎖錠現有傳統設計

接力器液壓鎖錠裝置油缸下密封為V型密封，在一個檢修周期內需更換一次，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，導致V型密封更換困難，對活塞桿進行改造。

9.液壓鎖錠改進方案

將活塞桿加工成兩段進行連接，聯接位置在鎖錠閘板上側120㎜處。聯接方式采用聯軸套加圓錐銷連接，聯軸套根據活塞桿加工，長60㎜，兩個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、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六角螺釘固定到鎖定閘板上（見附圖）。

10.液壓鎖錠改進實施

①重新加工鎖定閘板（在原閘板基礎上），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/臺;GB/T70.1-2000，M16X45內六角圓柱頭螺釘4個/臺;建議均采用不銹鋼材料。

11.鎖錠銷計算

正常運行工況銷軸所受剪應力：

異常工況銷軸所受剪應力：略

12.安裝過程

①裝配好操作機構，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構下把和平面的距離（理論225mm）。②采用臨時支撐將鎖定閘板調整至合適位置高度，固定好。③將裝配后的操作機構安裝就位，將活塞桿端部把和法蘭與鎖定閘板上的把和槽對應，調節(jié)徑向位置。④擰入4個M16內六角圓柱頭螺釘，直至把和面貼緊。

13.檢修拆卸過程

①將液壓鎖定全部設置在全退出狀態(tài)，提起鎖定閘板后;②在閘板下方設置支撐固定閘板;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構移除檢修（連同把和法蘭一起）。

14.改進設計成果

根據現場安裝、運行，水輪機導葉接力器液壓鎖錠裝置改進設計后滿足某水電站改造要求，電站水輪機能安全運行。