水輪機機組抗磨板隱患處理

1、水輪機機組抗磨板隱患處理一、概況某抽水蓄能公司裝有4臺300MW的立軸單級混流可逆式機組，于2009年開始投產(chǎn)。其3號機組控制環(huán)由法國阿爾斯通公司制造，直徑4840mm,高710mm,重達25噸，是我國同類抽水蓄能機組中直徑、重量最大的控制環(huán)之一。系統(tǒng)通過接力器操縱控制環(huán)帶動拐臂調(diào)節(jié)導葉開度，以此調(diào)節(jié)流量實現(xiàn)機組負荷調(diào)整。機組運行過程中，接力器隨負荷動作，為保證控制環(huán)動作平穩(wěn)，在水輪機頂蓋上均勻設(shè)置8個固定限位壓塊與控制環(huán)配合，在每個擋塊與控制環(huán)的立面及下端面各加裝抗磨板。二、機組控制環(huán)與抗磨板運行情況每臺機組控制環(huán)立面抗磨板8塊，下端面抗磨板8塊（上端面無），共16塊抗磨板沿控制環(huán)圓周八個點

2、均勻分布。控制環(huán)固定壓塊立面抗磨板 頂蓋下端面抗磨板 （抗磨板裝配示意圖） 據(jù)悉3號機組投產(chǎn)以來，調(diào)速器系統(tǒng)及導水機構(gòu)運行較穩(wěn)定，未發(fā)生連接件及抗磨件異常磨損情況，由于蓮蓄公司擔任華中電網(wǎng)調(diào)峰填谷、調(diào)頻、事故備用任務(wù)較重，機組啟停較為頻繁。2015年6月期間，在機組日常維護中發(fā)現(xiàn)導葉控制環(huán)立面有劃痕現(xiàn)象（初步懷疑為抗磨板連接銷釘導致的劃痕），#1、#2、#3、#4、#5、#8端面及立面抗磨板均完好。#6立面抗磨板有輕微破損，端面完好（如右上圖）；#7立面抗磨板已脫出一大塊，固定抗磨板的沉頭內(nèi)六角螺栓斷裂6余個，端面完好（如右下圖）。將控制環(huán)頂起后發(fā)現(xiàn)，固定抗磨板的沉頭內(nèi)六角螺栓斷裂120個中斷

3、裂接近50個，部分抗磨板磨損值超過2mm。由于抗磨板磨損嚴重，且抗磨板脫落移位。在機組運行中控制環(huán)傾斜、偏離中心，會導致整個導水機構(gòu)動作遲緩、控制環(huán)跳動，甚至會使導葉拐臂連接板別勁，導致剪斷銷剪斷、拐臂連接板斷裂、接力器活塞桿拉傷等設(shè)備事故。嚴重影響了機組的穩(wěn)定運行與電廠的安全生產(chǎn)。三、控制環(huán)抗磨板磨損原因分析原設(shè)計抗磨板材質(zhì)為尼龍橡膠合成非金屬耐磨材質(zhì)，在常溫下塑性較好，摩擦系數(shù)低的特點。根據(jù)機組現(xiàn)場檢修的實際情況分析，由于蓮蓄公司擔任華中電網(wǎng)調(diào)峰填谷、調(diào)頻、事故備用任務(wù)較重，機組啟停較為頻繁，導致控制環(huán)頻繁動作。由于導葉控制環(huán)運動具有低速度、重荷載、頻繁啟功、易出現(xiàn)沖擊荷載的特點，尼龍橡膠

4、合成非金屬耐磨材質(zhì)的抗磨板在前一次動作產(chǎn)生熱量未散盡，下一次動作又馬上進行，加上機組運行后產(chǎn)生的油污，使材質(zhì)發(fā)生軟化、老化損壞。當磨損厚度較大時固定抗磨板的沉頭螺釘外露，在控制環(huán)運動形成的摩擦力作用下導致被剪斷，致使抗磨板脫落，以及劃傷控制環(huán)端面。綜上抗磨板材質(zhì)在稍遇高溫與油污的共同作用下，是導致抗磨板磨損變形的根本原因。四、抗磨板更換4.1為消除控制環(huán)抗磨板損壞的根本原因，增強控制環(huán)動作靈敏性，蓮蓄公司決定將控制環(huán)抗磨板更換項目交于我公司處理。3號機組控制環(huán)立面抗磨板8塊，下端面抗磨板8塊，共16塊抗磨板沿控制環(huán)圓周八個點均勻分布。現(xiàn)準備將控制環(huán)抗磨板更換成FZ-6（銅磨煉金、碳粉、石墨）合

5、成金屬材質(zhì)。在開工前，針對控制環(huán)抗磨板的磨損情況，我公司根據(jù)蓮蓄公司導水機構(gòu)裝配相關(guān)圖紙，對控制環(huán)各部位實際尺寸數(shù)據(jù)進行仔細檢查測量并記錄存檔，與安裝尺寸對照確定各相連部件拆卸順序及控制尺寸。對接力器水平度，接力器壓緊行程，導葉在全關(guān)位置處的控制環(huán)與側(cè)抗磨瓦間隙等在拆卸前進行了仔細測量。4.2數(shù)據(jù)測量后，先開蝸殼進人孔門，在導葉全關(guān)狀態(tài)下將活動導葉捆綁。測量導葉端、立面間隙并記錄。防止活動導葉連扳拆除后活動導葉移位，用兩個卡扣連接鋼絲繩導鏈葫蘆將活動導葉1/4和3/4高度捆綁固定于固定導葉（鋼絲繩和每個活動導葉間豎直放置一根木板）如右圖。導葉捆綁后，將水車室走道平臺拆除，控制環(huán)壓板拆除。水車室

6、內(nèi)電纜盒及導葉剪斷銷信號器拆除（平臺連接處、壓板及信號器對應標記）。拆除1#-20#活動導葉連桿銷、制動板、偏心銷及連桿連接螺栓等部件，將上、下連接桿移除（對應各部件標記）。將兩個接力器銷釘移除，借助導鏈葫蘆將接力器連扳懸掛于水車室環(huán)形橋機，使用繩索等工具將連扳移動至控制環(huán)外圍位置并牢靠固定。利用載荷50t千斤頂平衡置于控制環(huán)三個方位。由于控制環(huán)外圍高度高，枕木疊加過多容易傾斜導致頂起不安全，我公司自行設(shè)計了三個高550mm、直徑120mm、接觸面360mm300mm的多層鋼管焊接的支撐平臺（如右圖），緩慢將控制環(huán)頂起200mm至500mm高度，并利用枕木可靠固定于頂蓋上方位置（頂起前控制環(huán)與

7、頂蓋間各位置做好標記，以便回裝至原位）。4.3將各位置端面及立面共16塊抗磨板進行了拆除，并取出50余個斷裂沉頭內(nèi)六角螺栓，并利用絲錐對螺紋進行了修復；根據(jù)安裝圖紙要求的側(cè)抗磨板瓦徑向間隙為0.20.1mm,針對此技術(shù)要求，根據(jù)拆除前間隙測量數(shù)據(jù)，決定對8塊抗磨板做墊加相應厚度銅片的處理（如右上圖）。墊加銅片后，將FZ-6（銅磨煉金、碳粉、石墨）合成金屬材質(zhì)的抗磨板安裝上，并保證了160顆沉頭螺釘下沉深度符合相關(guān)技術(shù)要求（如右圖）；在抗磨板安裝完畢并通過驗收后，將控制環(huán)回落。使用三臺千斤頂相互配合泄壓緩慢下落，并用合適方木緩慢逐級將控制環(huán)落回至原來位置。在下落過程中，由于千斤頂泄壓下落速度有輕

8、微不同步的情況，使得控制環(huán)中心偏移，導致控制環(huán)與抗磨板立面間隙分布不均的現(xiàn)象。由于控制環(huán)重達二十五噸、水車室內(nèi)無固定吊點，而且為滿足側(cè)抗磨板瓦徑向間隙為0.20.1mm，這就使得抗磨板與控制環(huán)立面間隙做精細的調(diào)整很棘手。經(jīng)過工作小組的研究探討，創(chuàng)新性是自制了“頂絲”的檢修小發(fā)明（如右上圖）！通過“頂絲”作用于控制環(huán)四個方位，在“頂絲”螺桿旋轉(zhuǎn)前進的過程中，強迫控制環(huán)發(fā)生水平移動。用塞尺測量8塊側(cè)抗磨板瓦徑向間隙，在確定間隙調(diào)整值后，配合百分表，能夠簡單精準控制間隙調(diào)整量，從而校準控制環(huán)中心，保證控制環(huán)與抗磨板立面間隙滿足相關(guān)技術(shù)要求。4.4利用葫蘆繩索、千斤頂?shù)裙ぞ邔⒔恿ζ鬟B板移回至原位置，由

9、于連扳與控制環(huán)之間銷釘孔不能完全同心，現(xiàn)場借助千斤頂與枕木配合方式，利用外力將其移到同心位置（如右圖）；活動導葉連扳及小導葉限位桿回裝中，對應各活動導葉部件原標記，將1#-20#活動導葉上、下連接桿連連接螺栓桿銷、制動板、偏心銷等部件回裝，并將連接板連接部位原有鋼板位把合鎖定；控制環(huán)壓板及水車室平臺回裝。4.5調(diào)速器建壓，操縱導水機構(gòu)開啟關(guān)閉導葉，檢查導水機構(gòu)各部件動作正常，導葉立面間隙復測符合要求。五、結(jié)束語本次抗磨板更換項目，其采用抗磨板的FZ-6（銅磨煉金、碳粉、石墨）合成金屬材質(zhì)與尼龍橡膠合成非金屬耐磨材質(zhì)相比，F(xiàn)Z-6（銅磨煉金、碳粉、石墨）合成金屬材質(zhì)有耐溫范圍大，不會受熱變形，功載及靜載負荷大的特點，同時基質(zhì)內(nèi)添加