活动导叶与顶盖抗磨板摩擦原因分析及处理

1、活动导叶与顶盖抗磨板摩擦原因分析及处理 林建忠（中国水利水电第七工程局安装分局，四川，彭山 620860）摘要：本文介绍了水轮发电机组导水机构的结构特点，并结合玉林桥水电站3#机组导水机构活动导叶与顶盖抗磨板发生摩擦的事故，分析了导水机构活动导叶与顶盖产生摩擦的原因及处理方法，为水轮发电机组同类型事故的处理提供了借鉴。关键词：导水机构 导叶 抗磨板 止推间隙 端面间隙一、概述水轮发电机组的导水机构是由底环、活动导叶、顶盖、控制环以及相关的传动、连接件组成。通过机组调速装置来控制活动导叶的开关以及开启角度，调节进入机组水量的大小，从而达到控制机组转速及出力的作用。活动导叶下端轴插在底环上的导叶轴

2、孔内，下端轴设有防砂密封及水密封，防止水中的砂石进入轴套破坏端轴，同时防止高压水进入下端轴孔形成较大水压，使活动导叶上移。现在部分机组在底环导叶轴孔底部设有排水减压孔，通过管路将进入孔内的水排出，从而保证导叶不会因为下轴孔内存压而上移。导叶的上端轴穿过顶盖轴孔，通过套筒与顶盖相对固定，再通过导叶臂、偏心销及连杆与控制环连接。控制环由调速系统的接力器进行转向控制，实现对活动导叶的控制。活动导叶就像是一道门，当机组活动导叶打开时，压力水流过活动导叶，并进入水轮机转轮，推动机组转动，将水能转变为旋转机械能，从而带动发电机发出电能。当机组活动导叶关闭时，切断水流，机组停止转动。是机组正常运行控制的重要

3、部件。导水机构结构图接力器示意图二、故障现象玉桥林水电站3#机组在投入商业运行后，运行情况良好。但在2009年初开始，发现机组转速调节时间逐渐增加。随着时间推移，至2009年2月，在调速器油压正常的情况，接力器无法推动活动导叶对机组实施关闭，导水机构整个系统无法动作。关掉机组球阀停机后排水检查发现，机组24个活动导叶上端面均与顶盖抗磨板存在摩擦，部分导叶摩擦拉毛深度达1.5mm。活动导叶上端面前后，均有糕状金属物。在去掉糕状金属物后，用0.02mm塞尺检查上端面无间隙。在拆除导叶连杆、导叶臂以及导叶套筒后，加装门型架，用5t螺杆千斤顶试着下压导叶，但导叶基本不动。在检查导叶的止推环时，发现止推

4、环上没有磨痕。由于活动导叶与顶盖产生了摩擦，且这种摩擦不断加剧，因此导致调速系统的负荷逐渐增加，调节时间逐渐加长，并最终使负荷超过了调速器接力器的承受力，形成导叶无法转动，机组无法调节的事故。三、导水机构活动导叶上端面与顶盖抗磨板发生摩擦的原因分析根据故障现象，并结合导水机构的工作特点，分析活动导叶上端面与顶盖抗磨板发生摩擦的原因如下：1、用来发电的水源存在渣石颗粒，直径满足导叶端面间隙的部分进入到端面，导致导叶端面与顶盖抗磨板发生摩擦，这种摩擦不断扩大，最终形成事故；2、导叶下端轴密封不严，导致机组运行时的高压水不断进入下轴套，并对活动导叶产生向上的推力，导致活动导叶向上移动，进而与顶盖发生

5、摩擦；3、基于第2点原因及实际现象分析，导叶的止推装置没有起到防止导叶向上过量移动的作用；4、机组在设计上没有考虑在底环导叶轴孔设排水通道，导致进入导叶轴孔内的水压无法消除，进而推动导叶上移，与顶盖产生摩擦；5、 由于导叶与顶盖产生了严重摩擦而粘连，可能由于粘连导致导叶无法下落回复原位；6、由于导叶下轴套内水压力还没有排出，导致导叶无法下落回复原位。四、处理方法1、判断导叶无法下落并与顶盖产生摩擦的原因在蜗壳内利用固定导叶为支点，用16t千斤顶顶推活动导叶，看导叶是否可以转动。经现场试验，发现导叶可以转动，但转动所需要力量较大；进一步强化门型架，用千斤顶再次顶压活动导叶上端轴,并用百分表监测导

6、叶向下的移动量，同时用塞尺检查导叶上端面间隙验证导叶的下移值。在加大千斤顶下压的力量后，经监测发现导叶下移了0.10mm，同时塞尺检查上端面有间隙。在下压的同时发现导叶下轴部位有水流出，在千斤顶松掉的同时，导叶缓慢向上移动，并最终与顶盖接触；经上述情况判断，导叶无法下落并与顶盖产生摩擦的原因，是由于导叶下端轴孔内存在较大的水压，且导叶止推装置失效造成的。2、利用门型架及千斤顶下压，将导叶下轴孔内的水挤出减压。在将导叶压至下端面无间隙时（确保上端部间隙达到最大），用锉刀对磨损面进行修复处理，使顶盖抗磨板没有毛剌及凸出高点。同时清除导叶端面的糕状金属物。转动活动导叶，按同样的方法对其它部位进行处理

7、。少量无法处理的死区，只有在机组扩大型大修的时候，吊出顶盖再行全面处理。所有经锉刀处理过的部位，均用砂布进行表面的精细处理，使表面尽可能的光滑平整；3、重新全面调整导叶的止推间隙：由于玉林桥电站导水机构的止推装置设在导叶套筒下部，因此如何准确测量止推间隙是关键。在拆除千斤顶后，全面复测导叶上、下端面间隙值上、下，并计算总间隙值为=上下按总间隙值的60%进行上端面间隙分配计算；按上端面间隙计算值的50%计算每个导叶的止推间隙值，并成表备用；准备铅丝若干。按导叶止推面尺寸将铅丝做成环状，放入止推面。装入导叶套筒，并用螺栓将套筒压紧至把合面无间隙为止；再次用塞尺测量导叶的上、下端面间隙值上、下并记录

8、备用；拆除套筒，取出铅丝。用25mm外径千分尺测量铅丝厚度B，共测量6点，记录备用；计算止推压环加垫厚度：=B-上-（上下）60%-（上下）60%50%上下与相比较的差值是测量误差，如果该差值达到的10%，则需要重新测量确认数据；按计算得出的值对止推压环进行加垫，以保证止推间隙值为导叶上端面分配间隙值的50%，所用垫应为钢性垫；4、按图纸顺序回装导叶臂及连杆、控制环等。回装时先调整好活动导叶的立面间隙，再利用导叶端面间隙调整螺栓，并按照计算端面间隙分配导叶的端面间隙，完成导叶的回装。五、处理结果由于玉林桥电站没有大修计划，因此导叶与顶盖摩擦面的处理，只能是临时性的处理，必须待机组大修时，拆出顶盖再行全面处理。经处理回装后，进行导叶的开关动作试验，导叶的开、关时间满足设计要求，导叶转动灵活。机组重新投入运行后，运行状况良好。 六、结语玉林桥电站活动导叶与顶盖产生摩擦既有安装的原因，也有设计方面的原因。经过处理后，消除了安装方面止推间隙调整