燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)裝置

1、燈泡貫流式水輪機(jī)導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)裝置徐紹益 湖南省水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)研究院 （長(zhǎng)沙 410007摘 要 導(dǎo)葉保護(hù)裝置是關(guān)系到水輪發(fā)電機(jī)組安全運(yùn)行的一種重要設(shè)施 , 其可 靠性對(duì)燈 泡貫流式機(jī)組尤為重要 。 重點(diǎn)論述了燈泡貫流式機(jī)組導(dǎo)葉保護(hù)裝置型式 的發(fā)展 、 工作原理 及結(jié)構(gòu)特點(diǎn) , 并對(duì)今后的應(yīng)用作了相應(yīng)的探討 。關(guān)鍵詞 燈泡貫流式機(jī)組 導(dǎo)葉保護(hù)裝置 工作原理 裝置特點(diǎn)0概述水輪機(jī)導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)裝置 , 是關(guān)系到水 輪機(jī)安全穩(wěn)定運(yùn)行不可缺少 的一種設(shè)施 , 我國(guó)一直 沿用剪斷銷 , 弊病較多 。 對(duì)于裝有燈泡貫流式機(jī)組的 電站 , 采用剪斷銷作導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的保護(hù)措施 , 同 樣存在很多弊

2、病 。安全運(yùn)行 ,十分重要的意義 。推廣 , 導(dǎo)葉保護(hù)問(wèn)題也引起了關(guān)注 。1 導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)保護(hù)裝置的原理及型 式導(dǎo)葉傳動(dòng)機(jī)構(gòu)的功用是通過(guò)外部動(dòng)力使導(dǎo)葉旋 轉(zhuǎn)從而調(diào)節(jié)水輪機(jī)出力 。 關(guān)閉導(dǎo)葉時(shí) , 導(dǎo)葉之間若卡 有異物 , 就會(huì)大大增加接力器的工作壓力 。 在傳動(dòng)機(jī) 構(gòu)中如有一個(gè)零件的強(qiáng)度比其它零件的強(qiáng)度小 , 則 在接力器操作力矩的作用下 , 使 這個(gè)零件先于其它 零件損壞 , 從而使被卡住的導(dǎo)葉與整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)脫 離 , 其余導(dǎo)葉 仍可處于正常關(guān)閉狀態(tài) 。導(dǎo)葉保護(hù)裝置型式很多 , 國(guó)外生產(chǎn)的貫流式機(jī) 組 , 現(xiàn)多采用撓曲連桿 、 液壓 連桿 、 彈簧式安全連 桿及摩擦式裝置 , 而我國(guó)則多用剪

3、斷銷保護(hù) 。 早在五 六十 年代 , 我國(guó)在大中型機(jī)組中曾采用過(guò)拉斷環(huán)及 拉斷螺釘?shù)缺Ｗo(hù) 。 拉斷環(huán)是在關(guān)閉 導(dǎo)葉時(shí) , 導(dǎo)葉間卡 有異物 , 圓環(huán)便被拉斷 。由于制造工藝復(fù)雜 , 很難精 確地制定 拉斷環(huán)的尺寸以適應(yīng)必須的拉斷力 , 后來(lái) 較少被采用 。 拉斷螺釘保護(hù)則要求連桿 內(nèi)具有滑槽 、 滑環(huán) 。 導(dǎo)葉間卡有異物時(shí) , 拉斷螺釘首先被拉斷 , 滑 環(huán)在連桿的滑 槽中滑動(dòng) , 控制環(huán)可繼續(xù)關(guān)閉其它導(dǎo) 葉。 這種形式雖然可靠 , 同樣因?yàn)楣に嚱Y(jié)構(gòu) 復(fù)雜 , 較少被采用 。相比之下 , 剪斷銷便以結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單成為目前 國(guó)內(nèi)水輪機(jī)常用的 導(dǎo)葉保護(hù)措施 , 燈泡貫流機(jī)組也 延用了這種保護(hù)方式 。2。

4、 導(dǎo)葉轉(zhuǎn)軸均布在一 , 導(dǎo)葉軸線與水輪機(jī)軸線成一夾角 , 從 而導(dǎo)葉傳動(dòng)連桿作 空間運(yùn)動(dòng) 。 剪斷銷即承受剪切力 , 又承受一定的扭力矩 , 疲勞斷裂現(xiàn)象突出 。 另 外 , 由 于燈泡貫流式機(jī)組本身設(shè)有防飛逸措施 , 一般不設(shè) 防飛逸用的快速閘門 , 故 當(dāng)剪斷銷斷裂后 , 待事故 閘門在動(dòng)水中落下所需時(shí)間相對(duì)較長(zhǎng) , 使導(dǎo)水葉在 動(dòng)水中 復(fù)位相當(dāng)困難 ; 如果剪斷銷破壞嚴(yán)重 , 需停 機(jī)檢修 , 一般需要幾天時(shí)間 , 因停機(jī)而 造成的經(jīng)濟(jì) 損失不可低估及剪斷銷無(wú)故斷裂等 , 均體現(xiàn)出剪斷 銷在電站運(yùn)行中的 弊端 。 據(jù)悉 , 湖南石面坦水電站采 用剪斷銷作保護(hù) , 自 1992年試運(yùn)行至正

5、常發(fā)電 每 年因剪斷銷無(wú)故斷裂而停機(jī)造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá) 20余 萬(wàn)元 , 且因大面積剪斷 , 以 致停機(jī)困難 , 只能通過(guò) 2. 5M Pa 中壓壓縮空氣剎車或落尾水閘 , 迫使停機(jī) 。 分析 其原因 , 為連桿松動(dòng)變長(zhǎng) 、疲勞斷裂 、導(dǎo)葉預(yù) 緊力過(guò)大等因素造成 。因此在剪 斷銷的設(shè)計(jì) , 制造 , 安裝調(diào)試方面尚需改進(jìn) 。 石面坦電站在剪斷銷剪斷 面的設(shè)計(jì) 上就曾作過(guò) 3次修改 。 雖然仍有損壞 , 其損 壞數(shù)量卻大大少于修改前 。另外 , 安裝時(shí)合理確定導(dǎo)葉接力器推拉桿壓緊 行程也應(yīng)引起注意 。 壓緊行程 超過(guò)規(guī)定值 , 會(huì)使剪斷 銷額外承受了較大的應(yīng)力而被剪斷 。 由于導(dǎo)葉被卡 住導(dǎo)致 剪

6、斷銷斷裂 , 該導(dǎo)葉處于失控狀態(tài) , 可能引 發(fā)導(dǎo)葉回轉(zhuǎn)撞擊相鄰導(dǎo)葉 , 致使剪斷銷 大面積損壞 , 機(jī)組不能停機(jī) 。安裝時(shí)增加筋板加固導(dǎo)葉擋塊 , 也可 1第 19卷湖 南 電 力 1999年第 2期起到彌補(bǔ)剪斷銷不足的作用 。3 進(jìn)口燈泡式機(jī)組導(dǎo)葉保護(hù)裝置的應(yīng)用我省 80年代初開始引進(jìn)燈泡貫流式機(jī)組至目 前 , 先后有馬跡塘 、 南津 渡、高灘、大源渡 、近尾洲等電站建成或在建設(shè)中 ?？v觀引進(jìn)機(jī)組導(dǎo)葉保護(hù) 裝置 , 幾乎無(wú)一例采用剪斷銷保護(hù) 。 具體使用類型如 下 :馬跡塘采用液壓連桿與 撓曲連桿交錯(cuò)配合 ; 南津渡采用彈簧安全連桿 , 高灘采用撓曲連桿 ; 大源 渡與近尾 洲均采用彈簧連

7、桿與曲柄連桿交錯(cuò)配合 （帶摩擦套 。馬跡塘電站采用在 16片導(dǎo)葉中相間布置液壓連 桿和撓曲連桿 , 每對(duì)液壓連桿 和撓曲連桿相互配合 , 撓曲連桿軸線與作用力線之間有 4mm 偏離 , 當(dāng)導(dǎo)葉 間卡有 異物時(shí) , 撓曲連桿不僅可受壓力 , 也可受彎 矩作用 。 每 4個(gè)液壓連桿由一個(gè)充有 油和氮?dú)獾馁A能 器 （油壓為 6. 4M Pa 提供壓力油 。 正常運(yùn)行時(shí) , 液 壓連桿在油壓 作用下處于正常位置 , 動(dòng)。超過(guò) 30kN 時(shí) , , 能器內(nèi) , , 其位 置開關(guān)發(fā)出事故信號(hào) ; 若液壓連桿壓縮行程不夠 , 作 用力超過(guò) 60kN , 撓曲連桿被壓彎 , 這對(duì)撓曲連桿和 液壓連桿便處于新的

8、穩(wěn)定位置 , 除這一對(duì)被卡導(dǎo)葉 不能關(guān)閉外 , 不會(huì)影響其余導(dǎo)葉 繼續(xù)關(guān)閉 , 體現(xiàn)出 良好的運(yùn)行性能 。南津渡電站采用的彈簧式安全連桿裝置 , 有它 的獨(dú)到之處 。 導(dǎo)葉間卡有異物 時(shí) , 作用在安全連桿上 的力超過(guò) 14kN 時(shí) , 連桿以中心支鉸為軸彎曲 , 導(dǎo)葉 及拐臂 可不受過(guò)大的作用力 , 該導(dǎo)葉處于受控狀態(tài) , 相鄰導(dǎo)葉也可正常關(guān)閉 。 安全連桿動(dòng) 作時(shí) , 該連桿上 的位置開關(guān)發(fā)出事故信號(hào) , 運(yùn)行人員則打開導(dǎo)葉將 異物沖走 , 安全 連桿可在設(shè)于其上的張緊彈簧作用 下 , 帶動(dòng)導(dǎo)葉自動(dòng)恢復(fù)到正常位置 。 裝有這些 保護(hù)裝 置的進(jìn)口機(jī)組 , 運(yùn)行情況良好 。帶有限位塊的挪威克瓦

9、納能源公司的導(dǎo)葉摩擦裝置也是對(duì)剪斷銷等破斷元件的更新 。所謂導(dǎo)葉摩擦裝置是一夾緊式裝置 , 裝在導(dǎo)葉軸上 , 導(dǎo)葉關(guān)閉過(guò)程中如有異物卡住 , 摩擦裝置會(huì)產(chǎn)生位移并保護(hù) 導(dǎo)葉不 受損壞。4 結(jié)束語(yǔ)我國(guó)五六十年代生產(chǎn)用于其它類型水輪機(jī)上的 幾種導(dǎo)葉保護(hù)裝置 , 不乏安全可 靠的型式 , 限于工藝復(fù)雜 , 便以剪斷銷取而代之。在長(zhǎng)期實(shí)踐中 , 剪斷銷的弊端 已為業(yè)內(nèi)專家、技術(shù)人員達(dá)成共識(shí) , 我國(guó)水輪機(jī)導(dǎo)葉保護(hù)裝置的發(fā)展勢(shì)頭日趨向 好 , 新的保護(hù)措施不斷問(wèn)世。石面坦電站自制導(dǎo)葉安全連桿 , 在國(guó)產(chǎn)貫流機(jī)組導(dǎo) 葉保護(hù)裝置改進(jìn)上邁出了可喜的一 步。這種被稱之為“折疊連桿”的 裝置 , 正常情 況下并不

10、折疊動(dòng)作 , 也不會(huì)引起導(dǎo)葉立面間隙變化 。若導(dǎo) , , 隨 10mm 偏心所產(chǎn) , 此時(shí)只要迅速打開導(dǎo)葉 , 沖走雜物 , 連桿便能恢復(fù)正常工作狀 態(tài)。無(wú)論是國(guó)外或國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的導(dǎo)葉保護(hù)裝置 , 重要的是使機(jī)組運(yùn)行安全可靠 , 操作 維護(hù)方便 , 這一點(diǎn)正是剪斷銷所不能及。在今后燈泡貫流式機(jī)組的設(shè) 計(jì)制造中 , 擬舍棄剪斷銷作為導(dǎo)葉保護(hù)的方式 , 研制和發(fā)展新型可靠的導(dǎo)葉保護(hù)裝置 。燈泡 貫流式機(jī)組導(dǎo)葉保護(hù)裝置的選擇與各制造廠的技術(shù) 、制造能力、工藝水平及適 合貫流式機(jī)組特征的相關(guān)因素有 關(guān)。如果能使液壓連桿、彈簧連桿、導(dǎo)葉摩擦 裝置等國(guó)產(chǎn)化 , 其應(yīng)用前景將不僅局限于國(guó)產(chǎn)貫流機(jī)組 , 也將為其它類型的機(jī)組導(dǎo) 葉保護(hù)提供更為安全可靠的 新措施。我國(guó)眾多其它類型機(jī)組及出口機(jī)組導(dǎo)葉保 護(hù) 的更換和生產(chǎn)也將為國(guó)產(chǎn)自制 、性能先進(jìn)的導(dǎo)葉保護(hù)裝置提供一個(gè)廣闊的市場(chǎng) 。（收稿日期 :1998212222通遼總廠全部實(shí)現(xiàn)單元集控1999年 1月 10日 17時(shí)起 , 通遼發(fā)電總廠 4臺(tái) 200MW 發(fā)電機(jī)機(jī)組全部實(shí)現(xiàn)單元集控運(yùn)行管理這個(gè)廠從 1996年起先后利用機(jī)組大小修之機(jī) , 對(duì)機(jī)組進(jìn)行了自動(dòng)化改造 , 奠 定了集控運(yùn)行硬件基礎(chǔ) 。從去年 6月份起 , 對(duì)發(fā)電運(yùn)行人員進(jìn)行了全面