淺談水輪發(fā)電機(jī)組接力器不同步的原因

馮 卓

（新疆水利水電勘測設(shè)計(jì)研究院海天監(jiān)理公司，新疆 烏魯木齊830000）

1 工程概況

BEJTHT水電站本次增效擴(kuò)容改造方案為：將一期3臺機(jī)組由原先的2×2 000 kW+1×2 500 kW擴(kuò)容至3×2 700 kW，并更換水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪，改造發(fā)電機(jī)及配套電氣設(shè)備，更換后的轉(zhuǎn)輪仍采用混流式機(jī)型。

2 工程改造過程中機(jī)組安裝時(shí)出現(xiàn)的問題

電廠原機(jī)組調(diào)速器采用的是通軸機(jī)械傳動，本次改造為液壓傳動，即為調(diào)速器供控制油給接力器，進(jìn)行傳動。

本次增效擴(kuò)容改造過程中在對3號水輪發(fā)電機(jī)組進(jìn)行安裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)接力器與控制環(huán)連接后，出現(xiàn)控制環(huán)位移現(xiàn)象，對現(xiàn)場安裝過程反復(fù)分析發(fā)現(xiàn)水輪發(fā)電機(jī)組接力器不同步。

對接力器發(fā)生不同步現(xiàn)象，做進(jìn)一步分析。

3號發(fā)電機(jī)型號為：SF2700-24/3250，額定功率為2 842 kW，轉(zhuǎn)速為250 r/min。

調(diào)速器由武漢三聯(lián)廠家提供，型號為GSLT-3000-16 MPa，裝置出口有兩根油管，一根出油管，一根回油管，正常運(yùn)行時(shí)兩根管壓力油和回油交替變化，兩根油管均采用管徑22×3 mm的不銹鋼無縫管。

接力器由重慶天人自控有限公司提供，接力器缸徑為120 mm，公稱壓力為16 MPa。

調(diào)速器的每根油管終端各采用1只等徑三通分別交叉注入2個(gè)接力器的2個(gè)缸體內(nèi)，接力器活塞由連桿連接，將缸體分為前后2個(gè)腔，接力器的活塞連桿與控制環(huán)用銷釘連接。

（1）在導(dǎo)葉全關(guān)的狀態(tài)下，向全開位置運(yùn)動。如圖1。

調(diào)速器啟動時(shí)開始供油，先將壓力油注入1號接力器的有桿腔和2號接力器的無桿腔，此時(shí)，1號接力器的無桿腔和2號接力器的有桿腔在壓力油的作用下同時(shí)進(jìn)行排油，這樣1號接力器的連桿拉著水輪機(jī)控制環(huán)轉(zhuǎn)動的同時(shí)，2號接力器的連桿推著水輪機(jī)控制環(huán)向相反方向運(yùn)動，一個(gè)拉一個(gè)推可以將整個(gè)控制環(huán)進(jìn)行平穩(wěn)的圓周轉(zhuǎn)動，在走完一個(gè)行程后，反之如圖1。

圖1

（2）在導(dǎo)葉全開狀態(tài)下，向全關(guān)位置運(yùn)動，此時(shí)，1號接力器的無桿腔和2號接力器的有桿腔進(jìn)行注油，1號接力器的有桿腔和2號接力器的無桿腔變?yōu)榱伺庞停刂骗h(huán)使導(dǎo)葉又從全開變?yōu)槿P(guān)。但是，在現(xiàn)場實(shí)際操作過程中，就在雙接力器一拉一推時(shí)出現(xiàn)了不同步的問題。

現(xiàn)場當(dāng)接力器不與控制環(huán)相連時(shí)，我們開始操作接力器從全關(guān)狀態(tài)向全開方向動作，2號接力器在行走過程中，1號接力器卻沒有任何動作，待2號接力器走完一個(gè)全開行程后，1號接力器才開始動作。由此可見，此雙接力器存在不同步的現(xiàn)象；當(dāng)現(xiàn)場將接力器與控制環(huán)連接時(shí)，重復(fù)操作接力器從全關(guān)狀態(tài)向全開方向動作時(shí)，1號接力器完全依賴于2號接力器的推力而移動，動作滯后于2號接力器，這時(shí)2號接力器側(cè)的控制環(huán)位置已發(fā)生位移。當(dāng)接力器從全開位置到全關(guān)動作時(shí)，1號接力器先動作，2號接力器依附于控制環(huán)的推力開始動作，控制環(huán)逐漸恢復(fù)到水平位置。在每一次從全關(guān)到全開或是從全開到全關(guān)行走時(shí)，由于接力器的不同步，控制環(huán)都會發(fā)生徑向和軸向位移，從而導(dǎo)致導(dǎo)葉立面間隙發(fā)生不規(guī)則變化。

3 分析發(fā)生問題的原因

出現(xiàn)上述情況后，現(xiàn)場對本次連接進(jìn)行了3次試驗(yàn)。

第1次，將1、2號接力器的排油側(cè)管路解開，在啟動時(shí)，可以達(dá)到同步運(yùn)行的效果。

第2次，將兩個(gè)接力器任意一個(gè)無桿腔的排油管解開，啟動運(yùn)行時(shí)，可以達(dá)到同步運(yùn)行的效果。

第3次，試驗(yàn)兩個(gè)接力器使用串聯(lián)方式進(jìn)行動作，仍未達(dá)到同步的效果。

通過現(xiàn)場觀察和試驗(yàn)，認(rèn)為出現(xiàn)此現(xiàn)象的原因可能有以下幾個(gè)方面：

（1）調(diào)速器出油管管口直徑和回油管管口直徑為32 mm，從調(diào)速器到接力器的中間連接管徑為22 mm，接力器進(jìn)油管管口直徑和回油管管口直徑均為32 mm，此種情況的管口與管徑大小不一致，會增加排油阻力，從而影響到接力器在動作時(shí)不同步。

（2）從調(diào)速器到接力器的連接管路出現(xiàn)多個(gè)90°彎，由此會導(dǎo)致排油阻力增大，同時(shí)由于多個(gè)90°彎油壓也有不同程度的損耗，還會增加管路震動，由現(xiàn)場試驗(yàn)結(jié)果可看出正是由于排油管管路排油不暢而導(dǎo)致的2個(gè)接力器不同步，所以認(rèn)為此種情況也是導(dǎo)致不同步的原因之一。

（3）從現(xiàn)場看，調(diào)速器到接力器連接的兩根管路的長度不一樣，也會導(dǎo)致油壓的損耗，1號和2號接力器的注油時(shí)間不一樣，排油時(shí)間也不一樣，就是現(xiàn)場看到的一個(gè)接力器先動，一個(gè)接力器后動的原因。

（4）接力器的有桿腔和無桿腔的有效截面積不一樣，在1號接力器有桿腔注油時(shí)，1號接力器的無桿腔排油，但是無桿腔的有效截面積大，從而工作壓力大；與此同時(shí)，2號接力器的有桿腔在排油，無桿腔在注油，有桿腔內(nèi)的有效截面積小，從而工作壓力小，所以2號接力器先動，1號接力器后動。

4 結(jié)論

根據(jù)對非對稱缸兩腔壓力進(jìn)行相關(guān)計(jì)算得出，當(dāng)非對稱液壓缸運(yùn)動方向發(fā)生變化時(shí)，液壓缸兩腔的壓力要發(fā)生很大變化，液壓缸運(yùn)動時(shí)，液壓缸無桿腔和有桿腔要發(fā)生壓力突跳；會發(fā)生接力器不同步的現(xiàn)象。

要消除此現(xiàn)象可以采用以下方式：

（1）在安裝過程中，應(yīng)采用尺寸較為合適的材料，同時(shí)應(yīng)盡可能避免壓力損耗，改進(jìn)施工工藝。

（2）使用非對稱閥來控制非對稱液壓缸系統(tǒng)能夠降低液壓缸有桿腔和無桿腔產(chǎn)生的壓力突跳。

（3）在實(shí)際應(yīng)用時(shí)，可以采用面積梯度比為0.5的非對稱閥，這樣也可以解決除了非對稱缸自身問題以外的加工工藝帶來的困難。