向家坝水电站ALSTOM机组水轮机接力器安装与调整工艺

向家坝水电站ALSTOM机组水轮机接力器安装与调整工艺

陈良勇1周小燕1卢卫静2

（1.向家坝水力发电厂，四川宜宾644612；2.三峡水力发电厂，湖北宜昌443002）

摘要：介绍了向家坝水电站800MW机组水轮机接力器的结构特点和安装、调整工艺以及试验过程。

关键词：向家坝水电站；接力器；安装；调整；试验

1概述

向家坝水电站装机容量6400MW，单机容量800MW，是目前世界上单机容量最大的水力发电机组，左右岸各安装四台机组，其中右岸电站为地下厂房结构，主机设备由天津ALSTOM公司供货，ALSTOM水轮机接力器活塞直接800mm，活塞杆直径为280mm，接力器总工作容积925L，设计行程980mm。

2接力器结构介绍

向家坝水电站ALSTOM水轮机接力器为双直缸式接力器，沿袭了三峡左岸电站ALSTOM水轮机接力器的结构设计，采用了带自动锁定装置和带手动锁定装置两种形式，两种接力器锁定装置均布置在接力器缸前侧。自动锁定装置在水轮机导叶全关时投入，手动锁定装置在水轮机导叶全开时投入。自动锁定装置的操作依靠压力油操作锁定接力器活塞来实现，手动锁定装置的操作则是靠人工转动与锁定装置接力器活塞相连接的手轮，以实现半圆形锁定片的投入和退出。

为了有效避免分段关闭阀失效后机组在快速关闭过程中接力器活塞对端盖的强力冲击，根据水轮机调节保证计算要求，将每个接力器开腔的操作油管设计为两根，主操作油管路设计在距离接力器开腔端盖136.5mm的位置，在开腔端盖上方，设计了缓冲回路，即辅助操作油管，压力油通过端盖内暗孔通往开腔。当接力器开启导叶时，开腔接受压力油，缓冲回路不影响开机时间；当导叶关闭过程中，接力器关闭至主操作油管进油孔位置时，接力器活塞将进油孔堵住，开腔压力油只能通过缓冲回路回油，从而有效避免了接力器活塞对端盖的冲击（接力器结构见图1）。

图1接力器布置图

3接力器安装准备

3.1确定接力器安装中心和安装高程

接力器安装前，先进行机坑测定，确定接力器的安装中心和安装高程；并确定所有导叶处于全关位置，用全站仪根据顶盖上的Y-Y线标记以及控制环销中心放出两条通过控制环销中心并且与Y-Y线平行的两条水平线。将上述两条线的标记引放到接力器基础板相应位置，在基础板上方布置钢琴线；在接力器基础板上作安装高程样点标记；测量接力器后缸盖水平中心线，并在缸盖侧面作样点标记；在接力器销上作平行于Y轴的中心线样点标记。

3.2接力器基础板检查清扫

由于接力器基础板在混凝土浇筑后，会产生一定程度的倾斜，在接力器安装前现场实测接力器基础板倾斜度，以便配刨调整垫板，用以调整接力器水平、中心和压紧行程。清扫机坑里衬内接力器的两个基础板，并用丝锥将基础板的连接螺孔重新攻丝，清理干净；检查基础板螺栓拉伸是否达到设计扭力值；测量基础板中心线是否与设计值相一致；测量基础板法兰面垂直度是否满足0.25mm/m要求，检查基础板与接力器连接螺栓孔位置是否正确，做好各项测量数据的记录，对不合格项目作必要处理，直到满足验收表格标准；同时准备接力器安装调整所需的工器具和临时工装，清理施工现场，在安装场拆下接力器与操作油管联接口的盲法兰，确认接力器开关腔完全注满合格的透平油。检查接力器端盖周围是否有锈迹或渗漏痕迹，如发现有锈迹、渗漏痕迹或注入的透平油不合格，需对接力器进行分解检查、清洗，确保接力器各项参数满足技术标准要求。

3.2接力器行程检查及耐压试验

清洗接力器外露部分活塞杆，清洗锁定装置锁定座及闸板，清洗接力器后缸盖与调整垫环接触面，必要时做抛光打磨处理。用压油泵装置将接力器活塞推进推出约500mm，检查活塞动作灵活性，应无卡滞现象，动作灵活可靠，然后对每个接力器前腔、后腔分别进行18Mpa油压试验，保压30分钟；再将油压降至10Mpa，保压30分钟，耐压过程中测量接力器行程是否满足980+1mm标准，检查接力器无渗漏无有害变形后缓慢降压至额定压力6.3Mpa，作接力器窜油试验以检查活塞与活塞杆密封的完整性以及活塞与接力器缸间密封的性能，接力器内部渗漏量应小于0.003L/S。检查手/自动锁定装置动作灵活。吊装前将接力器活塞压至靠近基础板一侧，活塞杆外露部分应用羊毛毡包裹，开关腔进口盲法兰应回装完毕，自动锁定接力器腔进出油口应用堵头封堵。

3.3接力器预装及调整

接力器的预装工作应在导叶与控制环连接后进行以保证控制环位置的准确性。接力器吊至机坑后，置于安装支架上，利用螺旋千斤顶配合导链将接力器安装到相应的基础上，调整接力器中心和高程；在安装调整垫环的位置加楔子板调整接力器水平；并在接力器销上方预先挂好的钢琴线上挂铅垂线，检查接力器销中心样点线是否与钢琴线一致，用压力油将接力器活塞杆推出至全行程，用同样的方法测量接力器销中心样点线是否与钢琴线一致，若不一致，确定接力器偏移方向，继续调整；用电子水准仪检查每个接力器销的高程与控制环销的高程是否在设计范围内；将接力器活塞推至50%行程位置，用精度为0.02mm/m的框式水平仪测量活塞杆水平是否满足安装标准，若不满足，则调整接力器使之达到要求。

4接力器调整环板的加工计算：

将两个接力器活塞压至全关位置，测量调整垫环安装位置的间隙a、b；测量接力器销和控制环销之间的距离c、d；测量两块连接板销孔的中心距e、f，测量接力器压紧行程调整垫实际厚度h、g（见图2）。即可计算出左、右接力器调整板各方向的加工量如下：

式中：12mm为接力器压紧行程调整垫块与接力器销的配合量。

由于接力器基础浇筑和设备制造均存在一定误差，各台机组调整垫环实际厚度均存在偏差。表1为8F机组左岸侧、右岸侧接力器调整垫环厚度计算值及加工后实际测量值。

5接力器的正式安装及调整

5.1接力器的正式安装

再次清理接力器基础和加工好的调整环板，将调整环板安装到接力器上，将接力器安装至标记位置，调整安装中心和高程，将每个联接螺栓涂上乐泰243螺纹固定胶，用液压拉伸器按75％额定压力对称均匀拉紧螺栓，复测接力器的水平和高程，复测接力器实际中心线到+Y轴线的距离和平行度，复测控制环销与接力器销的中心距是否满足设计要求，若不合格，根据测量值计算调整环板打磨量，拆下调整环板进行打磨，直到所有测量值合格后，按100％额定压力对称均匀拉紧螺母，螺栓设计扭力值为11975N.m，用0.05ram塞尺检查调整环板与接力器基础无间隙。最终接力器的中心、水平、高程应满足活塞杆50%行程水平：±0.1mm/m；全行程范围内中心线偏差：±3.0mm；接力器连板与控制环连接面高程偏差：±0.5mm。接力器调整完成后安装连接板。

5.2接力器压紧行程试验及锁定装置配装

接力器调整完成，调速系统具备升压条件后开始接力器压紧行程试验。动作接力器至导叶全关位置，缓慢升压至50%额定压力，检查所有导叶处于全关状态，记录活塞杆的位置，然后对接力器缓慢降压至零，测量活塞杆的回弹量，计算压紧行程垫块厚度，同时检查两个接力器压紧时的同步性。压紧行程调整的原则为：事故低油压状态下导水机构关闭后，自动锁定装置应能可靠地投入，同时应使导水机构关闭后导叶的压紧量尽量的大。向家坝电站ALSTOM机组压紧行程设计范围为9～14mm。压紧行程调整完成后，在导叶全关、接力器稳压在6.3MPa时，测量左岸侧接力器活塞杆上锁定槽的轴向尺寸，计算手动锁定把和块的配刨量，在导叶全关、接力器稳压在6.3MPa时，测量右岸侧接力器活塞杆上锁定槽的轴向尺寸，计算自动锁定把和块的配刨量，对锁定把和块进行现场加工，回装后应满足锁定闸板与锁定槽双边间隙均匀，且单边间隙为0.5mm，锁定闸板投退应灵活无卡阻。

6接力器安装过程中存在的问题及处理措施

1）向家坝电站ALSTOM水轮机接力器缓冲段设计

向家坝电站首套ALSTOM水轮机接力器运抵现场后发现未设计缓冲段，三峡地下电站32#机组调试过程中，出现两个分段关闭切换阀失灵，导致机组以最快速度关闭的情况，为了避免分段关闭阀失灵后机组快速关闭，接力器活塞对缸盖造成强力的冲击，根据调节保证计算要求，为接力器设计了缓冲段，不仅能实现活塞在靠近端盖时的缓慢关闭，还可以直接通过调节缓冲段内置的节流孔大小来调节第三段关闭时间，提高了设备安全稳定运行的可靠性。

2）压紧行程调整垫设计

ALSTOM机组接力器压紧行程调整垫为一个完整的圆环，在调整压紧行程时要实现调整垫的更换，需要先卸下锁紧螺母，难度较大。安装过程中，决定将调整垫切成两瓣，以方便接力器压紧行程的调整。

3）锁紧螺母设计

ALSTOM机组接力器销锁紧螺母型号为：M180×4，拧紧力矩为：228655N.m，接力器销采用单个螺母进行锁紧，具有可靠性高、不易松动等优点，但安装过程中所需要的液压拉伸器体型大，重量大，且受空间限制，锁紧螺母的拉紧必须在两块接力器与控制环的连接板连接前进行，即在调整接力器压紧行程时，每次试验后需要将连板拆卸后才能松开锁紧螺母以更换压紧行程调整垫，工程量较大。

4）水平调整

根据《金沙江向家坝水电站800MW水轮发电机组(TAH机组)安装质量检测标准》要求：接力器活塞杆全行程水平应满足：±0.1mm/m，活塞杆在全关与全开位置杆端高程之差应满足：±0.50mm，调整过程中发现，各台机组接力器活塞杆在全关与全开位置杆端高程之差均超过了±0.50mm的要求，其中8F机组左、右岸侧接力器活塞行程处于50%位置时水平分别为+0.06mm/m和+0.04mm/m，测量活塞杆在全关与全开位置杆端高程之差分别达到了-1.0mm和-0.8mm。经过分析，接力器销重量约600kg，接力器端盖与活塞杆间及接力器活塞与活塞缸之间的密封均为软密封，具有一定压缩量，当活塞杆被全压出时，端部密封受压导致杆端下沉。最后决定按照接力器行程处于50%位置时活塞杆水平应满足0.1mm/m进行调整，以保证活塞缸的水平度，活塞以及端部密封均为软密封，活塞杆端下沉不影响密封效果。

结语

接力器的安装质量直接影响机组的调节品质，向家坝水电站ALSTOM机组水轮机接力器锁定装置把和块预留了5mm的加工余量，需要在现场根据接力器活塞杆上锁定槽的轴向尺寸进行配刨，配刨完成后要求闸板与锁定槽单边间隙为0.5mm，因此，对把和块的现场配刨精度以及把和块的安装都有较高要求。为了方便接力器的检修，还在顶盖内专门设计了漏油箱，用作接力器的检修排油，能有效缩短接力器的检修工期。

参考文献：

[1]何念民.三峡左岸电站VGS机组水轮机接力器安装调整[J].水电站机电技术，2004,(02).

[2]沈祖诒.水轮机调节（第三版）[M].北京：中国水利水电出版社，1997.[3]陈生荣.万家寨水电站水轮机及辅助设备安装中存在的问题[J].青海水力发电，2001,（03）.