沙阡水電站機(jī)組剪斷銷剪斷原因分析及處理措施

姚瓊 石寬寬

摘 要：詳細(xì)介紹了水電站機(jī)#1、2#機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)剪斷銷非正常剪斷現(xiàn)象。本文主要介紹了對(duì)此問(wèn)題的原因查找及#2機(jī)組處理情況。

關(guān)鍵詞：水利機(jī)械；剪斷銷；剪斷；沙阡水電站

1 概況

沙阡水電站廠房為引水式深井廠房，2×25MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，2014年7月12日首臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行，7月16日第二臺(tái)機(jī)組投入運(yùn)行。機(jī)組為天津市天發(fā)重型水電設(shè)備制造有限公司提供，機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)共有24個(gè)導(dǎo)葉。

2 基本數(shù)據(jù)

1）水輪機(jī)型號(hào) HLTF60-LJ-337

2）水頭

最大水頭 38.2m

電能加權(quán)平均水頭 34.02m

額定水頭 32.5m

最小水頭 24.65 m

3）額定轉(zhuǎn)速 150 r/min

4）飛逸轉(zhuǎn)速 272 r/min

5）額定出力 25820kW

6）額定流量 86.6 m3/s

7）軸向水推力 157 t

總軸向力（水推力及轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量之和） 180 t

8）允許吸出高度 +1.17 m

3 剪斷銷剪斷情況

沙阡水電站2014年7月12日至2014年12月20日1#、2#水輪機(jī)剪斷銷在開停機(jī)過(guò)程中共剪斷14次，其中1#機(jī)剪斷6次，2#機(jī)剪斷8。1#機(jī)最先出現(xiàn)在開機(jī)的過(guò)程中第一剪斷銷剪斷，更換后再開機(jī)時(shí)又剪斷，再次換一個(gè)。而2#在關(guān)機(jī)在關(guān)機(jī)時(shí)剪斷，在更換后無(wú)水情況下調(diào)試同樣再次剪斷，所以決定對(duì)剪斷原因進(jìn)行具體分析并處理。

水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)說(shuō)明。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)包括24只導(dǎo)葉、頂蓋、底環(huán)、控制環(huán)、及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

1）24只活動(dòng)導(dǎo)葉在φ3957圓周上均布，導(dǎo)葉為ZG0Cr13Ni5Mo整鑄成，導(dǎo)葉立面為鋼性接觸密封，上、下端面為間隙密封，安裝時(shí)要注意調(diào)整檢查，使其既能轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，又要保證導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)端面間隙的要求。導(dǎo)葉為三支點(diǎn)支承，上、中及下軸套均采用具有自潤(rùn)滑性能的鋼背復(fù)合材料FZ-2，軸頸處設(shè)有密封環(huán)，用以封水和泥沙。

2）頂蓋由Q235-B鋼板焊接成整體，把裝在座環(huán)上，與座環(huán)的結(jié)合面處有橡皮條封水。頂蓋、底環(huán)與轉(zhuǎn)輪的上、下環(huán)之間為迷宮密封。導(dǎo)葉最大可能開度α0=297mm。頂蓋上有24塊限位塊，以限制導(dǎo)葉開度及避免導(dǎo)葉在失控時(shí)翻轉(zhuǎn)。

3）控制環(huán)為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，兩只大耳通過(guò)銷子及推拉桿與接力器相連，24只小耳孔通過(guò)連板銷與傳動(dòng)機(jī)構(gòu)相連，以操作導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)?？刂骗h(huán)與頂蓋接觸的徑向、軸向摩擦面上均裝有FZ-2復(fù)合抗磨塊各4塊。

4）導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括導(dǎo)葉臂、連桿裝配。連桿與導(dǎo)葉臂之間裝有剪斷銷，當(dāng)導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)受阻力量超過(guò)一定值時(shí)，剪斷銷剪斷并發(fā)出信號(hào)，此時(shí)連桿與導(dǎo)葉臂脫開，從而對(duì)其他部件起到安全保護(hù)作用。連桿長(zhǎng)度可通過(guò)螺桿調(diào)整，調(diào)整后用螺母鎖緊。導(dǎo)葉臂上裝有端蓋，端蓋中心的螺栓用來(lái)調(diào)整導(dǎo)葉上、下端面的間隙。

4 剪斷銷剪斷原因分析及排查處理

機(jī)組自2014年7月投運(yùn)以來(lái)剪斷銷多次被剪斷，因?yàn)閯偼哆\(yùn)不久，再加上今年的發(fā)電任務(wù)，所以就采取更換剪斷銷的方式來(lái)解決，更換后也沒有出現(xiàn)大的問(wèn)題。最后一次2#機(jī)在停機(jī)過(guò)程中剪斷銷被剪斷，也是采取更換的方式，不過(guò)這次剪斷銷更換好后，在無(wú)水情況下調(diào)試關(guān)導(dǎo)葉到大約百分之八的時(shí)候剪斷銷就會(huì)被剪斷。更換后不能解決問(wèn)題，現(xiàn)在這種情況不能開機(jī)，必須對(duì)其可能的原因進(jìn)行逐一分析排查并處理。

分析原因一：水輪機(jī)活動(dòng)導(dǎo)葉被卡阻；打開蝸殼門進(jìn)去檢查沒有任何卡阻物。

分析原因二：導(dǎo)葉端面間隙由于機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)等使其變的不合理，用塞尺檢查最小的不小于0.2mm，這間隙在設(shè)計(jì)范圍內(nèi)。

分析原因三：拐臂連板螺栓太松，摩擦板摩擦力小，從而使剪斷銷受力大，超過(guò)其承受力使其剪斷，調(diào)節(jié)螺栓使摩擦力增大，結(jié)果任然是否定的。

分析原因四：導(dǎo)水機(jī)構(gòu)拐臂連桿長(zhǎng)度發(fā)生變化使剪斷銷剪斷，通過(guò)調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度剪斷銷剪斷銷沒有再剪斷。

通過(guò)以上分析排查得到剪斷銷剪斷是由于連桿長(zhǎng)度的變化導(dǎo)致的。

5 剪斷銷剪斷處理措施

其實(shí)我站機(jī)組在運(yùn)行階段連桿調(diào)節(jié)螺栓的鎖緊螺母就多次出現(xiàn)松動(dòng)，運(yùn)行人員巡檢的時(shí)候也發(fā)現(xiàn)了此問(wèn)題，當(dāng)時(shí)松動(dòng)之后就是簡(jiǎn)單的再將鎖緊螺母擰緊，并沒有太關(guān)注調(diào)節(jié)螺栓的轉(zhuǎn)動(dòng)改變了連桿的長(zhǎng)度，并成為剪斷銷剪斷的內(nèi)在因素。調(diào)節(jié)螺栓兩端的鎖緊螺母與螺桿的嚙合度不是很好，容易因機(jī)組運(yùn)行振動(dòng)而松動(dòng)，從而使調(diào)節(jié)螺栓也會(huì)因鎖緊螺母的松動(dòng)發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)，并致使連桿長(zhǎng)度變化。如果導(dǎo)葉長(zhǎng)度伸長(zhǎng)，在關(guān)閉導(dǎo)葉的時(shí)候，導(dǎo)葉已全關(guān)及導(dǎo)葉臂不能再動(dòng)，但控制環(huán)推動(dòng)的連桿還向關(guān)的方向走，因此連扳與導(dǎo)葉臂錯(cuò)位，從而使剪斷銷剪斷。

在處理過(guò)程中，不是說(shuō)是連桿長(zhǎng)度變化了就簡(jiǎn)單的調(diào)節(jié)一下長(zhǎng)度，連桿長(zhǎng)度的調(diào)整就改變了導(dǎo)葉立面間隙，改變的導(dǎo)葉數(shù)量多間隙大了，就要從新捆導(dǎo)葉。沙阡電站2#機(jī)就出現(xiàn)了這種情況，所以我們先捆好導(dǎo)葉，再調(diào)節(jié)連桿長(zhǎng)度，再調(diào)接力器壓緊行程，將導(dǎo)葉開度限位塊撬掉從新焊接。

盡管做了那么多工作，但關(guān)鍵的還是解決連桿調(diào)節(jié)螺栓、螺母松動(dòng)的問(wèn)題。對(duì)于以上原因，結(jié)合本站實(shí)際，經(jīng)過(guò)討論決定將鎖緊螺母鎖緊之后將其與調(diào)節(jié)螺栓焊死，這樣三個(gè)分開的點(diǎn)結(jié)合到一起基本滿足不會(huì)走動(dòng)。但我認(rèn)為會(huì)不會(huì)整體一起動(dòng)也是還有可能，因?yàn)閮蛇叺穆菽杆删o轉(zhuǎn)動(dòng)方向一致，如果螺栓螺母與螺桿嚙合不是很好，就會(huì)出現(xiàn)整體也動(dòng)，從而連桿長(zhǎng)度也會(huì)變。觀察連桿長(zhǎng)度如果有變化，可以考慮加背冒。

6 結(jié)論

經(jīng)過(guò)焊接處理后，投入運(yùn)行沒有發(fā)現(xiàn)有連桿長(zhǎng)度變化，但檢修處理完運(yùn)行時(shí)間還較短，還待長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行之后再做觀察測(cè)量。不過(guò)這說(shuō)明設(shè)計(jì)，加工或材質(zhì)的選取是否還不是很精準(zhǔn)，還有些待完善和改進(jìn)的地方。一個(gè)小小的地方引起整個(gè)機(jī)構(gòu)的改變或許是導(dǎo)致不能正常運(yùn)行。