尼尔基发电厂上操作油管改造及应用

第38卷第1期2015年01月水电站机电技术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationVol.38No.1Jan.201557尼尔基发电厂上操作油管改造及应用王李宏伟，解文举，伟（嫩江尼尔基水利水电有限责任公司，黑龙江齐齐哈尔161005）上操作油管出现一些问题，摘要：在尼尔基发电厂3号机组大修盘车过程中，通过分析问题原因，对上操作油管进行了改造并取得成功应用，希望此次改造的经验可供其他轴流转桨式水电站参考。关键词：轴流转桨式水轮机；上操作油管；技术改造；成功应用中图分类号：TK730.4文献标识码：BDOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.01.019文章编号：1672-5387（2015）01-0057-030概述尼尔基发电厂4台水轮机组型式为轴流转桨式（ZZA833-LH-640），机组含有桨叶液压操作系统，可以实现与导叶协联，使轴流转桨式水轮机的高效可以工作在水头变化工作区宽广，水能利用率更高，较大的范围内。上操作油管是桨叶液压操作系统的至关重要部件，所以它的运行状态直接决定机组的运行状态。尼尔基发电厂操作油管和浮动瓦由于长时间运行及磨损出现间隙过大现象，导致桨叶调速系统频液压系统机械部件繁抽动，导致压力油泵频繁启动，稳定及密封磨损加重，直接影响机组的运行可靠性、性，所以操作油管是尼尔基发电厂机组大修重点项目之一。操作油管主要分成3部分：上操作油管、上操作油管和三块浮动瓦中操作油管、下操作油管；形成两个油腔，组成桨叶受油器，起到分配油路作用，如图1。内操作油管单件图如图2，外油管单件图如图3。图2内操作油管单件图图3外油管单件图桨叶动作需要通过液压操作机构实现，所以上操作油管是调速系统的至关重要部件，对它的运行状态和质量标准要求严格。同时大修回装期间要对其进行盘车，要求其摆度值满足相应的技术规程要求。1问题发现上操作油管从哈尔滨在3号机组大修回装时期，收稿日期：2014-02-08男，从事发电厂检修维护作者简介：李宏伟（1985-），助理工程师，工作。图1操作油管示意图58水电站机电技术第38卷电机厂加工完成验收合格后运回安装现场，由于法兰面连接螺栓的存在，以及两个法兰面之间含有密封圈和密封槽，导致无法直接回装，必须将内、外操作油管分解，去除螺栓并进行清扫后再进行组装，再将上操作油管回装。回装后要进行机械盘车，在盘车过程中发现当内操作油管的净摆度满足要求时，外油管的8个盘车点中总会有一个点始终超标，净摆度＞0.15mm；在上、中操作油管法兰连接处加铜垫调整后，外操作油管的所有净摆度满足≤0.15mm时，内操作油管的8个点中也始终有一点净摆度值超标，净摆度＞0.15mm。如此反复进行了10d的盘车试验，但是盘车结果始终不能满足要求。2原因分析2.1内外操作油管垂直度超差在整体加工前内操作油管、外操作油管的法兰结合面存在间隙，这可能是整体加工前螺栓连接力不均所造成，或可能是连接面存在高点等一系列原因所造成，在上操作油管分解、检查清扫、回装后间隙可能发生变化甚至消失，这致使操作油管垂直度超差，使内操作油管、外操作油管的同轴度改变，发生相对倾斜，如图4为存在间隙，间隙消失后为图5。图4图5实际情况为AB为上操作油管、外油管的轴线，ce外油管法兰面，de是上操作油管法兰面，此时连接的法兰面边缘存在间隙δ，相对径向位置不存在间隙的边缘成为支点，当法兰结合面有间隙的边缘进行连接并打紧时候，此时AB倾斜成AD并成为内操作油管实际轴线，ce和de两个法兰面重合，此时两个法兰面平行，由三角形相似原理得：由于角度a数值很小，所以：sina=tanaCD=δHL得CD=HδLL：法兰面直径；H：上操作油管百分表1高度；δ：法兰面间隙。我厂盘车过程中一般H值取为1500mm。L为530mm，所以当δ为0.053mm时，CD=0.15mm，若在理想情况下无相对平移，只存在倾斜，当δ为0.027mm时，CD=0.085mm，此时百分表1读数与径向点数值差应为2倍，CD已经为最大允许摆度，而在回装过程中法兰结合面边缘结合处产生大于0.027mm的间隙，所以在分解和回装过程中很可能产生大于0.027mm间隙的变化，导致操作油管的摆度超标，操作油管发生相对倾斜，如图5。通过盘车试验、加垫可以将上操作油管的轴线调整在标准范围内，但是当较大时，图5中此时外油管就会倾斜，此时百分表3计算的摆度已经超差，所以这种情况需要对上段操作油管分解清扫，单独的进行盘车试验，调整操作油管。在这个过程中需要盘车-计算-分解-加垫（或者车削加工）-回装-盘车反复的过程，加大了难度，严重的延误检修工期。2.2内外操作油管同轴度超差在加工过程中内操作油管、外操作油管是分体初步加工后，通过连接螺栓连接后再经过2次精加工后制成的成品，如果单件加工的精度不够，特别是单件加工的定位部件误差大，就会导致在分解清扫回装后，配合的误差放大，位置发生变化，同样使操作油管的同轴度超差，但此时未发生倾斜，只发生相对平移，如图6，所以在盘车过程中，百分表1和百分表3中至少有一个读数已经超标。但是通过盘车调整可以找到一个满足内操作油管和外操作油管摆度在允许范围内的点，这需要操作油管上机床盘车后分解、平移、回装、反复试验，需要大量时间和人力，严重延误回装工期，大大的影响了检修效率和质量。第1期李宏伟，等：尼尔基发电厂上操作油管改造及应用592.3而在实际情况中上述两种情况很大程度上都同时存在如图7，这样更增加了复杂程度和回装困难程度，增加了摆度超差的严重性，尼尔基发电厂3号机组大修中出现了这一情况，操作油管盘车试验消耗掉了直线工期10d时间，这比原计划盘车2d工期多了8d。图6图73技术改造根据上述操作油管的法兰连接方式在设计和实际加工中的缺陷，以及现场实际情况，向哈尔滨电机厂设计部门提出了取消内外操作油管法兰螺栓连接方式，而改成将内、外操作油管分别焊接在法兰上的方式，并在内、外操作油管之间加3个相互成120°的支撑，增加整体强度，同时内外操作油管可以实现整体加工、整体回装。我厂委托哈尔滨电机厂重新制定了图纸（如图8），哈尔滨电机厂对这种形式操作油管的外形尺寸和强度进行了校核，满足尼尔基发电厂运行要求，对这次操作油管技改给予充分的肯定和好评。图8改造后操作油管法兰处为单一的法兰，在初步加工完成后，留有一定的尺寸余量，将油管分别进行焊接，焊接后消除应力，并进行探伤试验，以确保焊接质量良好。焊接完成后将上操作油管整体加工为成品。这种改造达到以下目标：（1）解决密封性能。从操作油管本身作用和结构上，焊接密封性能更加优秀，而且从根本上解决密封问题。（2）解决垂直度及同轴度超差。取消螺栓连接避免了分解、回装前后，由于螺栓预紧力变化，结合面存在杂质、初步单件连接部件加工误差等一系列问题，导致分解前后位置变化而产生的一些相关的缺陷。（3）简化工作程序，提高检修效率。在盘车前上操作油管不需要进行分解、清扫检查、回装等一系列工作，以及不会因为分解前后变化，需要返厂重新盘车、加工调整而增加工作量。一定程度上确保检修效率，4号机组经过2d完成盘车试验，比3号机组少了8d时间。（4）增加机组运行的稳定性，安全性。改造后上操作油管摆度值减小，避免了长时间运行而导致连接螺栓预紧力变化或者松动，而使操作油管摆度和浮动瓦磨损加大，减少设备使用寿命，同时也导致桨叶液压控制系统不稳定。通过改造从根本上消除了这一点引发的缺陷，增加了机组的稳定性和安全性。4推广应用尼尔基发电厂2011年11月21日至2012年02月29日期间，4号机组进行了A级检修，其中完成了对4号机组操作油管的改造工作，使用了改造后的操作油管，在盘车过程中大大的减少了问题发生，简化了工作量，通过2d盘车成功完成操作油管盘车工作，经改造后的机组桨叶液压控制系统运行稳定。2012年2月29日，4号发电机组经A级检修后交付系统备用，以及经2013年汛期大发电考验，4号机组桨叶液压系统运行平稳，技术改造后实践效果显著。此次改造可供其他轴流转桨式机组参考借鉴，具有一定的社会效益。参考文献：[1]陈秀芝.水轮发电机机械检修[M].北京：中国电力出版社，2003.[2]ZZA833-LH-640型水轮机使用说明书[R].哈尔滨电机厂.