1、百 龙 滩 电 厂 1 号 机 9 号 导 叶 更 换何 海 峰 1 ,李 文 2 ,周 维 真 1(1. 广 西 桂 冠 电 力 股 份 有 限 公 司 ,广 西 南 宁 530023 ;2.广 西 百 龙 滩 水 电 厂 ,广 西 马 山 县 530600)摘 要 :百 龙 滩 电 厂 1 号 机 在 安 装 完 ,调 速 器 做 全 油 压 5. 0 MPa 静 态 试 验 时 ,由 于 导 叶 全 开 前 未 作 详 细 检 查 ,使 导叶 全 开 时 碰 到 不 合 格 焊 缝 而 导 致 9 号 导 叶 外 枢 轴 扭 曲 。 介 绍 更 换 方 案 的 确 定 以 及 完 成 此
2、 项 所 遇 到 的 难 题 及 其 解决 办 法 。 导 叶 更 换 工 作 完 成 后 ,开 机 一 次 成 功 。关 键 词 :导 叶 ;更 换 ;百 龙 滩 电 厂中 图 分 类 号 : T K730. 3 + 24 文 献 标 识 码 :B 文 章 编 号 :1001 - 408X(2001) 03 - 0057 - 041 概 述百 龙 滩 水 电 站 是 由 广 西 桂 冠 电 力 股 份 有 限 公 司(以 下 简 称 桂 冠 公 司 )融 资 建 设 的 装 机 容 量 192 MW的 中 型 水 电 站 ,安 装 6 台 灯 泡 贯 流 式 机 组 ,单 机 容 量32 M
3、W ,水 轮 机 转 轮 直 径 6. 4 m。 该 电 站 1993 年 2月 18 日 批 准 开 工 ,1996 年 2 月 16 日 1 号 机 组 并 网发 电 。 该 电 站 的 前 3 台 机 组 由 富 士 电 机 供 货 ,后 3台 机 组 由 日 本 富 士 电 机 和 富 春 江 水 电 设 备 总 厂 联 合生 产 。1995 年 12 月 29 日 1 号 机 进 行 充 水 前 的 检 查和 调 试 时 ,调 速 器 油 压 已 升 至 正 常 工 作 油 压 5. 0MPa。 富 士 电 机 驻 现 场 指 导 人 员 亲 自 动 手 做 无 水 状况 下 调 速
4、 系 统 调 试 工 作 ,首 次 快 速 全 开 导 水 叶 ,发 生了 导 叶 外 端 面 与 外 管 形 座 法 兰 面 和 密 封 环 板 的 不 合格 焊 缝 碰 撞 卡 阻 (见 图 1) ,造 成 8、 9、 14、 16 号 4 个导 叶 的 弯 曲 连 杆 变 形 损 坏 ,其 中 9 号 导 叶 的 拐 臂 扭曲 ,弯 曲 连 杆 严 重 变 形 脱 落 ,导 叶 枢 轴 塑 性 变 形 。 事后 双 方 立 即 组 织 有 关 人 员 检 查 损 伤 程 度 ,在 富 士 电机 技 术 人 员 根 据 实 测 变 形 量 对 被 卡 阻 变 形 的 9 号 导叶 进 行
5、了 应 力 和 疲 劳 强 度 计 算 ,确 认 9 号 导 叶 可 继续 运 行 10 年 ,后 决 定 先 按 照 9 号 导 叶 枢 轴 的 变 形 量重 配 制 一 个 拐 臂 暂 时 使 用 ,并 约 定 6 台 机 全 部 投 产后 ,对 已 发 生 导 叶 枢 轴 变 形 的 9 号 导 叶 进 行 更 换 ;对仅 导 叶 弯 曲 连 杆 变 形 的 8、 14、 16 号 导 叶 枢 轴 的 轴 颈部 位 进 行 无 损 探 伤 检 查 ,确 认 是 否 需 要 更 换 。图 1 不 合 格 焊 缝 位 置 图2 导 叶 更 换 方 案 的 确 定对 于 贯 流 式 机 组 ,
6、按 照 原 安 装 程 序 ,导 水 机 构 是第 一 个 先 安 装 就 位 的 。 而 现 在 要 更 换 9 号 导 叶 ,按常 规 则 必 须 要 将 定 子 、 转 子 、 转 轮 、 大 轴 按 次 序 全 部拆 除 吊 出 ,才 能 最 后 将 导 水 机 构 吊 出 ,修 复 后 再 回装 ,起 码 需 要 3 个 月 才 能 完 成 。 富 士 电 机 提 交 了 一份 “ 1 号 机 9 号 导 叶 更 换 方 法 ” ,他 们 提 出 的 方 案 是内 导 环 留 原 位 置 上 不 吊 出 ,仅 将 外 导 环 、 16 个 导 叶和 控 制 环 一 起 向 尾 水 管
7、 方 向 水 平 整 体 移 出 1. 82. 0 m 后 更 换 9 号 导 叶 ;为 在 更 换 导 叶 过 程 中 使 外导 环 固 定 ,除 了 用 桥 机 主 钩 吊 住 这 总 重 量 为 83 t 的部 件 外 ,在 外 导 环 和 管 形 座 的 2个 法 兰 间 临 时 安 装收 稿 日 期 :2000 - 07 - 28作 者 简 介 :何 海 峰 (1967 - ) ,男 ,湖 南 新 邵 人 ,工 程 师 ;李 文 (1964 - ) ,男 ,广 西 陆 川 人 ,工 程 师 。75第 20 卷 第 3 期 红 水 河 Vol. 20 ,No. 34 根 导 杆 ,并
8、将 千 斤 顶 置 于 94 m 高 程 地 面 轻 轻 顶 住外 导 环 法 兰 下 部 (见 图 2) 。图 2 导 叶 更 换 方 案 示 意 图拿 到 这 个 方 案 后 ,桂 冠 公 司 组 织 了 原 来 机 组 的安 装 队 伍 、 百 龙 滩 水 电 厂 、 广 西 电 力 工 业 勘 察 设 计 研究 院 一 起 研 究 该 方 案 的 可 行 性 ,通 过 讨 论 总 结 了 以下 疑 难 点 。2. 1 外 导 环 的 变 形 问 题外 导 环 的 最 大 外 径 有 9. 2 m ,在 安 装 过 程 因 为有 内 导 环 、 外 导 环 将 16 个 导 叶 组 成
9、一 个 整 体 ,内 、 外导 环 上 游 侧 有 8 根 管 子 千 斤 顶 ,下 游 侧 有 两 根 (水 平方 向 )管 子 千 斤 顶 作 内 支 撑 ,下 游 法 兰 面 (与 转 轮 室上 游 法 兰 面 组 合 的 ) 有 专 用 星 形 吊 具 作 支 撑 。 特 别要 强 调 的 是 ,内 导 环 是 通 过 M24 的 螺 栓 与 星 形 吊 具紧 紧 把 合 在 一 起 的 ,也 就 是 说 ,起 吊 时 部 件 通 过 内 导环 将 相 当 一 部 分 重 量 落 到 了 吊 具 上 ,而 不 是 吊 件 全部 重 量 落 在 外 导 环 上 ,导 水 机 构 吊 装
10、时 ,总 体 重 量 是99 t ,外 导 环 水 平 方 向 的 变 形 量 亦 达 到 了 9 mm (径向 收 缩 ) 。 由 此 可 推 测 ,虽 然 现 在 只 有 83 t ,但 是 在没 有 内 导 环 、 加 固 用 的 支 撑 和 星 形 吊 具 情 况 下 (见 图2) ,估 计 其 变 形 量 将 不 小 于 9 mm ,而 导 叶 端 面 设 计总 间 隙 (内 侧 加 外 侧 ) 为 3. 7 mm ,允 差 为 25 % ,也就 是 说 上 限 4. 63 mm ,下 限 2. 78 mm ,若 变 形 量 超过 总 间 隙 ,导 水 机 构 将 无 法 回 装 。
11、 外 导 环 的 变 形 量大 小 直 接 影 响 到 回 装 工 序 和 更 换 方 案 ,所 以 要 求 富士 电 机 提 供 此 方 案 条 件 下 外 导 环 的 变 形 量 。2. 2 导 叶 短 轴 回 装16 个 导 叶 短 轴 回 装 困 难 较 大 ,因 该 工 作 场 地 在内 导 环 上 游 侧 ,地 方 小 ,而 这 一 套 短 轴 及 轴 承 重 300kg 有 余 ,提 升 、 对 正 仅 靠 人 力 是 十 分 困 难 的 ,要 求 富士 电 机 提 供 详 细 的 回 装 要 领 书 及 专 用 工 具 。2. 3 工 期富 士 电 机 对 整 个 9 号 导
12、叶 更 换 的 时 间 安 排16 d ,大 家 认 为 难 以 实 现 ,尤 其 是 分 解 和 回 装 短 轴 都只 安 排 2 d 是 难 以 实 现 的 。桂 冠 公 司 将 讨 论 的 意 见 反 馈 给 富 士 电 机 ,富 士电 机 派 专 业 技 术 人 员 到 南 宁 ,对 这 些 问 题 进 行 了 解释 ,具 体 如 下 :(1)在 更 换 方 案 条 件 下 ,富 士 电 机 对 外 导 环 变 形量 进 行 了 有 限 元 计 算 ,计 算 条 件 是 起 吊 中 心 与 形 状中 心 点 一 致 ,计 算 结 果 是 变 形 量 为 4 mm 左 右 ;(2)为 使
13、 百 龙 滩 9 号 导 叶 更 换 有 把 握 一 些 ,在 由他 们 供 货 的 日 本 赤 尾 水 电 站 的 机 组 检 修 时 也 进 行 了模 拟 吊 装 。 赤 尾 水 电 站 也 是 灯 泡 贯 流 式 机 组 ,结 构形 式 和 百 龙 滩 电 站 类 同 ,整 体 起 吊 重 量 约 85 t ,该 水轮 机 转 轮 直 径 是 5. 4 m ,在 吊 装 过 程 中 仅 发 生 了 3mm 变 形 ;(3)回 装 短 轴 在 上 半 部 难 度 较 大 ,但 用 专 用 工 具后 会 简 单 一 些 。(4) 9 号 导 叶 更 换 作 业 的 时 间 安 排 是 按 理
14、 想 状态 编 排 的 ,如 果 出 现 非 常 情 况 就 具 体 而 言 了 ,富 士 电机 将 对 整 个 作 业 过 程 中 遇 到 的 不 可 预 见 因 素 所 产 生的 后 果 负 责 。大 家 一 致 认 为 :只 要 在 作 业 过 程 中 做 好 各 项 措施 ,严 格 按 方 案 实 施 ,该 方 案 是 可 行 的 。 通 过 协 商 ,桂 冠 公 司 最 后 认 可 了 富 士 电 机 提 出 的 9 号 导 叶 更 换方 案 ,并 在 2001 年 春 季 机 组 年 度 检 修 中 实 施 ;还 确定 了 该 项 工 作 由 大 化 机 电 安 装 检 修 有 限
15、 责 任 公 司承 担 。3 导 叶 更 换 流 程(1)主 机 停 机 (导 叶 全 关 ,轮 叶 全 关 ) :分 解 上 部轮 转 室 和 伸 缩 法 兰 ,临 时 置 放 于 安 装 间 ;分 解 下 部 转轮 室 和 伸 缩 法 兰 ,置 于 94 m 高 程 地 面 ;85红 水 河 2001 年 第 3 期(2)拆 除 导 叶 周 围 配 线 及 管 路 ;(3)拆 除 重 锤 ;(4) 利 用 专 用 工 具 固 定 控 制 环 ,调 整 导 叶 至10 %开 度 位 置 ;(5)分 解 导 叶 接 力 器 接 头 ;(6)向 外 导 环 外 侧 提 升 导 叶 ,然 后 固
16、定 导 叶 (见图 3) ;(7)利 用 专 用 工 具 分 解 导 叶 内 侧 短 轴 (见 图 4) ;图 3 导 叶 固 定 图图 4 导 叶 短 轴 分 解 要 领 示 意 图(8)安 装 吊 具 ,用 桥 机 吊 住 后 松 开 外 导 环 和 管 形座 之 间 M48 螺 栓 和 销 钉 ;(9)外 导 环 和 导 叶 整 体 分 离 ,并 在 外 导 环 和 管 形座 法 兰 面 之 间 加 4 根 支 持 杆 ,下 部 加 管 子 千 斤 顶 以固 定 悬 挂 物 ,避 免 在 拆 除 9 号 导 叶 时 出 现 晃 动 ;(10)分 解 9 号 导 叶 拐 臂 、 弯 曲 连
17、 杆 及 9 号 导 叶本 体 更 换 ;(11)回 装 9 号 导 叶 拐 臂 、 弯 曲 连 杆 等 ;(12) 拆 除 临 时 固 定 装 置 ,外 导 环 、 导 叶 整 体 回装 ,螺 栓 、 销 钉 紧 固 后 吊 具 拆 除 ;(13)导 叶 短 轴 回 装 ;(14)下 部 转 轮 室 及 下 部 伸 缩 法 兰 回 装 ;(15)拆 除 导 叶 固 定 装 置 ,调 整 导 叶 内 、 外 端 部 间隙 到 允 许 范 围 之 内 ;(16)拆 除 控 制 环 固 定 专 用 工 具 ,连 接 导 叶 接 力器 ;(17)调 整 导 叶 立 面 间 隙 ,确 认 间 隙 符
18、合 允 许 设计 值 ;(18)安 装 重 锤 ;(19)利 用 导 叶 接 力 器 使 导 叶 开 关 动 作 ,测 定 导叶 开 度 ,确 认 是 否 满 足 设 计 要 求 ;(20)外 导 环 周 围 原 配 线 及 管 路 恢 复 ;(21)确 认 各 个 设 备 单 独 动 作 无 异 后 ,进 行 无 水综 合 试 验 。4 作 业 中 碰 到 的 问 题 及 解 决 办 法4. 1 转 轮 室 分 解 中 碰 到 的 问 题在 分 解 转 轮 室 时 ,因 为 拆 除 伸 缩 法 兰 后 ,轴 线 方向 仅 有 20 mm 间 隙 ,而 转 轮 室 下 游 侧 与 尾 水 管
19、法 兰连 接 处 直 径 为 6 930 mm ,上 游 侧 和 外 导 环 法 兰 连 接处 直 径 为 6 950 mm ,而 且 靠 上 游 侧 转 轮 室 壁 板 比 下游 侧 厚 ,所 以 起 吊 中 心 就 不 是 部 件 的 几 何 中 心 ,由 于大 化 机 电 检 修 有 限 责 任 公 司 是 第 一 次 解 体 此 类 型 主机 设 备 ,经 验 不 足 ,没 有 将 起 吊 点 偏 向 上 游 侧 ,所 以起 吊 后 转 轮 室 一 歪 就 将 这 20 mm 间 隙 占 用 了 ,两 边一 卡 就 无 法 动 了 。 起 重 工 在 起 吊 钢 丝 绳 中 加 手 拉
20、 葫芦 得 以 调 整 钢 丝 绳 长 度 来 求 得 转 轮 室 平 衡 ,利 用 这20 mm 间 隙 将 上 下 部 转 轮 室 分 解 。4. 2 外 导 环 和 导 叶 整 体 平 移 碰 到 的 问 题这 次 在 用 桥 机 主 钩 平 移 外 导 环 时 遇 到 的 困 难是 :起 吊 钢 丝 绳 虽 然 为 找 平 衡 也 都 在 每 股 钢 丝 绳 上加 了 手 拉 葫 芦 ,但 是 如 果 钢 丝 绳 拉 得 太 紧 ,法 兰 连 接螺 钉 向 上 受 力 后 不 易 松 脱 ;而 拉 得 太 松 ,螺 钉 受 自 重力 后 外 导 环 和 导 叶 整 体 下 沉 以 及
21、变 形 同 样 不 易 松脱 。 为 便 于 调 整 ,在 外 导 环 底 部 加 了 一 个 50 t 千 斤顶 ,边 收 紧 钢 丝 绳 边 调 整 千 斤 顶 ,逐 次 渐 进 ,顺 利 地松 开 了 全 部 螺 栓 。当 导 水 机 构 与 管 形 座 法 兰 分 离 后 ,桥 机 须 平 移1 800 2 000 mm 时 ,此 时 发 现 控 制 环 固 定 专 用 工具 将 碰 到 叶 片 的 边 缘 的 最 高 点 ,作 业 人 员 及 时 盘 车 ,转 动 叶 片 至 不 发 生 碰 卡 位 置 。 导 水 机 构 的 最 小 直 径与 转 轮 最 大 直 径 差 值 按 图
22、 纸 计 算 仅 25. 3 mm ,平 移过 程 中 如 果 出 现 外 导 环 和 导 叶 整 体 倾 斜 或 不 平 行 再95何 海 峰 ,李 文 ,周 维 真 :百 龙 滩 电 厂 1 号 机 9 号 导 叶 更 换加 上 变 形 量 ,导 水 机 构 将 无 法 移 出 ,作 业 人 员 平 移 过程 中 在 对 称 位 置 用 两 根 尼 龙 绳 作 导 向 ,很 好 地 控 制了 吊 件 的 晃 动 和 移 动 距 离 ,使 得 整 个 移 动 过 程 非 常顺 利 ,最 后 桥 机 平 移 了 1 800 mm。 回 装 时 ,当 外 导环 和 导 叶 整 体 靠 近 的 时
23、 候 ,亦 随 时 调 整 千 斤 顶 控 制好 变 形 量 ,整 个 过 程 也 非 常 顺 利 。在 整 个 作 业 过 程 中 ,控 制 起 吊 钢 丝 绳 夹 角 不 大于 45 ,以 尽 量 减 小 变 形 量 。4. 3 分 解 更 换 导 叶 中 碰 到 的 问 题原 来 考 虑 分 解 更 换 9 号 导 叶 不 会 有 什 么 问 题 ,但 在 开 始 工 作 后 ,9 号 导 叶 外 部 拐 臂 、 弯 曲 连 杆 顺 利分 解 后 ,原 来 设 计 枢 轴 与 球 轴 承 为 过 度 配 合 (间 隙 是0. 054 0. 079 mm) ,但 导 叶 就 是 无 法 退
24、 出 来 ,用 50t 千 斤 顶 也 无 法 顶 出 ,关 键 卡 在 枢 轴 无 法 从 球 轴 承处 退 出 ,由 于 整 个 导 水 机 构 是 悬 挂 在 桥 机 上 的 ,虽 然用 50 t 和 100 t 千 斤 顶 加 力 ,但 是 传 递 到 导 叶 枢 轴上 的 力 是 很 小 的 。 作 业 人 员 临 时 想 了 很 多 办 法 ,也赶 做 了 许 多 专 用 工 具 ,但 也 无 济 于 事 ,后 来 不 得 不 在枢 轴 根 部 焊 缝 处 割 开 (导 水 叶 是 结 构 件 ,由 内 外 侧 枢轴 和 正 反 面 面 板 焊 接 后 精 加 工 ) ,后 拿 到
25、 机 修 车 间 压机 上 就 轻 松 地 将 枢 轴 脱 出 球 轴 承 。5 结 语(1)原 来 预 计 导 叶 短 轴 拆 除 难 度 较 大 ,但 富 士 电机 提 供 了 专 用 工 具 ,作 业 人 员 细 心 工 作 ,虽 然 工 作 场地 窄 小 ,拆 除 、 回 装 工 作 并 未 影 响 到 整 个 工 期 。(2)在 这 次 不 同 寻 常 的 9 号 导 叶 更 换 工 作 中 ,安装 人 员 和 日 方 技 术 人 员 密 切 合 作 ,想 方 设 法 ,很 好 地控 制 了 外 导 环 的 变 形 及 解 决 作 业 中 碰 到 的 问 题 ,圆满 地 完 成 了
26、此 次 9 号 导 叶 的 更 换 工 作 ,并 且 开 机 一次 成 功 ,实 践 证 明 更 换 工 作 是 完 全 正 确 的 。 与 常 规检 修 方 案 相 比 ,本 方 案 减 少 了 许 多 工 程 量 ,缩 短 了 更换 导 叶 的 工 期 。 为 同 类 机 组 的 检 修 工 作 积 累 了 经验 ,开 创 了 新 思 路 。(上 接 第 56 页 )并 输 出 0 10 V的 电 压 ,而 在 每 个 行 程 点 都 有 相 应的 电 压 输 出 ,单 位 角 度 电 压 量 为 0. 357 V。 新 转 轮活 塞 行 程 为 306 mm ,桨 叶 开 度 为 7.
27、5 35. 5 ,角 度的 变 化 量 也 为 28 。 此 时 如 不 相 应 改 变 反 馈 轮 的 直径 ,那 么 在 自 动 工 作 状 态 下 ,活 塞 由 全 关 向 全 开 方 向移 动 时 ,由 于 反 馈 轮 挡 块 的 限 位 作 用 ,反 馈 轮 只 能 转动 347. 80 (未 考 虑 挡 块 偏 差 和 行 程 偏 差 ) ,因 此 活塞 只 能 移 动 285 mm ,反 馈 电 位 器 输 出 为 10 V。 这样 桨 叶 只 能 开 启 26. 08 ,还 有 1. 92 无 法 开 出 。 而在 手 动 状 态 下 ,就 有 可 能 将 挡 块 损 坏 或
28、崩 断 反 馈 钢丝 绳 。 因 此 ,活 塞 行 程 的 变 化 ,安 装 在 受 油 器 罩 顶 端的 桨 叶 开 度 反 馈 轮 的 直 径 也 要 作 相 应 的 变 化 ,否 则将 会 影 响 桨 叶 的 开 度 和 导 、 桨 叶 的 协 联 关 系 。 对 于这 样 一 个 与 转 轮 更 换 非 直 接 连 接 ,但 具 有 间 接 影 响的 变 化 ,在 机 组 回 装 进 入 全 面 恢 复 阶 段 时 才 发 现 此问 题 ,才 得 以 更 换 该 反 馈 轮 。 为 满 足 使 用 要 求 ,新 制作 的 反 馈 轮 的 轮 槽 周 长 为 316. 73 mm ,即
29、轮 槽 直 径为 100. 82 mm。 这 样 ,在 活 塞 306 mm 的 全 行 程时 ,反 馈 轮 和 反 馈 电 位 器 转 过 的 角 度 均 为 347. 80 ,电 位 器 的 输 出 电 压 仍 为 0 10 V ,桨 叶 单 位 角 度 电压 变 化 量 还 是 0. 357 V ,与 原 输 出 相 同 。3 结 语在 进 行 机 械 设 备 改 造 中 ,特 别 是 采 用 保 留 一 部分 原 有 部 件 ,更 换 另 一 部 分 部 件 方 式 进 行 设 备 改 造时 ,除 考 虑 其 性 能 、 材 料 、 结 构 等 因 素 外 ,还 应 考 虑 以下 几
30、点 :(1)查 清 原 设 备 的 历 史 ,对 已 作 过 技 术 改 进 或 更换 的 部 件 要 作 到 心 中 有 数 。(2)其 它 非 重 要 、 关 键 的 组 合 和 连 接 ,在 原 结 构无 重 大 缺 陷 和 不 合 理 的 前 提 下 ,所 提 供 的 新 部 件 的结 构 形 式 应 与 原 结 构 相 吻 合 ,尽 量 避 免 二 次 加 工 。(3)全 面 考 虑 到 由 于 所 换 设 备 的 结 构 、 尺 寸 、 行程 等 情 况 的 变 化 对 不 与 新 设 备 直 接 连 接 组 合 的 相 关部 件 的 相 应 变 化 ,并 尽 早 提 出 ,以 作 出 相 应 措 施 。(4)对 重 要 组 合 面 特 别 是 新 旧 设 备 的 组 合 分 界面 ,应 尽 早 对 其 相 关 的 配 合 结 构 尺 寸 检 查 、 核 对 和 测量 。(5)设 备 现 场 镗 孔 要 比 在 制 造 厂 内 镗 孔 难 度 大得 多 ,应 根 据 现 场 具 体 情 况 ,合 理 地 安 排 镗 孔 地 点 ,正 确 地 选 择 和 配 备 镗 孔 设 备 ,以 避 免 窝 工 ,减 少 对 机组 回 装 进 度 的 影 响 。06红 水 河 2001 年 第 3 期
