1 概況
宏灃水力(li)發(fa)電(dian)(dian)(dian)廠位(wei)于內蒙古興安盟境內,是以灌(guan)溉(gai)為(wei)主季(ji)節性發(fa)電(dian)(dian)(dian)的一座電(dian)(dian)(dian)站(zhan),總裝(zhuang)機(ji)(ji)容量為(wei)12800kW。電(dian)(dian)(dian)站(zhan)位(wei)于烏蘭浩特西(xi)北(bei)32km的洮兒河上(shang),電(dian)(dian)(dian)站(zhan)近(jin)區負荷少而且分散,因此當(dang)在發(fa)電(dian)(dian)(dian)季(ji)節里(li)大部分電(dian)(dian)(dian)能需要(yao)(yao)送(song)入系統(tong),而當(dang)不發(fa)電(dian)(dian)(dian)時,又需要(yao)(yao)系統(tong)反(fan)送(song)電(dian)(dian)(dian)能。根據本(ben)電(dian)(dian)(dian)站(zhan)的基本(ben)參數和國內定型產(chan)品(pin)的情況,選用兩(liang)種(zhong)型號的水輪發(fa)電(dian)(dian)(dian)機(ji)(ji)組(zu)。
1)1,2號機組。水輪機HLA501—LJ—140型,額定出力3380kW,額定轉速300r/min,設計水頭27m,最大水頭32m,最小水頭14m,設計流量14.5m3/s。發電機TS325/36—20,額定(ding)出力3200kW。飛逸轉速670r/min。
2)3,4號機組。水輪機HL240—LJ—I80型,額定出力3470kW,額定轉速187.5r/min,設計水頭22m,最大水頭28m,最小水頭14m,設計流量18.8m3/s。發電(dian)機(ji)TSL330/60-32,額定出力3200kW,飛逸轉(zhuan)速465r/min。
1,2號機壓力洞長37.83m,洞徑3.1m。采用鋼筋混凝土襯砌。在樁號0十105.5處分岔,分岔后洞徑為2.00m,至廠房前漸變為1.75m進入廠房,分岔后均采用鋼筋混凝土明管,承受填土壓力,內襯厚度l2mm鋼板,承受內水壓力。3,4號機壓力管徑3.1m,為鋼筋混凝土管,出洞后管徑變為2.5m,采用鋼筋混凝土明管,內襯鋼板。考慮機組的檢修與安全運行,1,2號機組前分裝一臺φ1.75m的油壓操作蝴蝶閥。3,4號機前在調壓井內裝設一扇事故平板閘門。
2 蝴蝶閥的作用和結構
根據水電站運行和檢修的需要,在水輪機的引水系統中,通常在水輪機引水管道上或蝸殼前裝設有相應的閘門或閥門,并將裝置在水輪機蝸殼前的閥門稱為進(jin)水(shui)(shui)閥(fa),而蝴(hu)(hu)蝶(die)閥(fa)就(jiu)是(shi)比(bi)較常(chang)用(yong)的(de)(de)一種進(jin)水(shui)(shui)閥(fa)。蝴(hu)(hu)蝶(die)閥(fa)主要由(you)液壓環形(xing)接(jie)力(li)器、旁通(tong)閥(fa)、圓筒(tong)形(xing)的(de)(de)閥(fa)體和在其(qi)中間繞軸轉動的(de)(de)活門(men)以(yi)及其(qi)他部件(jian)組(zu)成。在液壓環形(xing)接(jie)力(li)器的(de)(de)作(zuo)(zuo)用(yong)下(xia),當蝴(hu)(hu)蝶(die)閥(fa)關閉時(shi)(shi),活門(men)的(de)(de)圓周與(yu)閥(fa)體接(jie)觸,封閉水(shui)(shui)流(liu)通(tong)路;當開啟(qi)時(shi)(shi),活門(men)與(yu)水(shui)(shui)流(liu)方(fang)向平行(xing),水(shui)(shui)流(liu)繞活門(men)兩側流(liu)過。蝴(hu)(hu)蝶(die)閥(fa)與(yu)其(qi)他型(xing)式進(jin)水(shui)(shui)閥(fa)比(bi)較,具有結構簡單、尺寸小、重量輕(qing)、造價(jia)低、操作(zuo)(zuo)方(fang)便等優(you)點,其(qi)缺點是(shi)活門(men)影響水(shui)(shui)流(liu)流(liu)態,水(shui)(shui)力(li)損(sun)失大。在蝴(hu)(hu)蝶(die)閥(fa)的(de)(de)組(zu)成部件(jian)中,液壓環形(xing)接(jie)力(li)器是(shi)操作(zuo)(zuo)活門(men)的(de)(de)主要部件(jian),其(qi)工作(zuo)(zuo)性能的(de)(de)好(hao)壞將直接(jie)影響到水(shui)(shui)輪發電機(ji)組(zu)的(de)(de)安全穩定(ding)運行(xing)。
3 開關動作原理
蝴蝶(die)(die)閥(fa)(fa)活門(men)的(de)開(kai)、關完全靠液壓(ya)(ya)環形(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)的(de)轉(zhuan)動(dong)來完成(cheng)(cheng)。蝴蝶(die)(die)閥(fa)(fa)液壓(ya)(ya)環形(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)工作的(de)動(dong)力(li)(li)主(zhu)(zhu)要來自油(you)壓(ya)(ya)系(xi)統,油(you)壓(ya)(ya)操作系(xi)統由兩臺壓(ya)(ya)油(you)泵、油(you)閥(fa)(fa)、液壓(ya)(ya)閥(fa)(fa)和四通(tong)滑閥(fa)(fa)以及輸油(you)管路等(deng)組成(cheng)(cheng)。液壓(ya)(ya)環形(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)由蝴蝶(die)(die)閥(fa)(fa)主(zhu)(zhu)軸(zhou)、環形(xing)缸(gang)體、活塞、作用支臂(bei)、分半鍵(jian)、分腔隔板(ban)和進排油(you)孔組成(cheng)(cheng)。蝴蝶(die)(die)閥(fa)(fa)活門(men)與主(zhu)(zhu)軸(zhou)為一個整(zheng)體,主(zhu)(zhu)軸(zhou)通(tong)過分半鍵(jian)與作用支臂(bei)相連(lian)。液壓(ya)(ya)環形(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)在壓(ya)(ya)力(li)(li)油(you)的(de)作用下,活塞以蝴蝶(die)(die)閥(fa)(fa)主(zhu)(zhu)軸(zhou)為旋轉(zhuan)中心,沿(yan)環形(xing)缸(gang)體運(yun)動(dong),再通(tong)過與活塞連(lian)接(jie)的(de)作用支臂(bei)推動(dong)蝶(die)(die)閥(fa)(fa)主(zhu)(zhu)軸(zhou)轉(zhuan)動(dong),主(zhu)(zhu)軸(zhou)帶動(dong)活門(men)旋轉(zhuan),從而(er)達到開(kai)、關蝶(die)(die)閥(fa)(fa)的(de)目(mu)的(de)。
蝴(hu)蝶閥的(de)(de)開、關過程之所以選擇液壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接力(li)器(qi)(qi)來(lai)操作,是(shi)(shi)因為液壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接力(li)器(qi)(qi)具有(you)突出的(de)(de)優點:在做定軸旋轉(zhuan)傳動中(zhong),可克服直缸式(shi)接力(li)器(qi)(qi)傳動起始區和極限區作用力(li)臂變(bian)短,而使作用力(li)分散的(de)(de)缺(que)點。但是(shi)(shi),環(huan)形(xing)(xing)接力(li)器(qi)(qi)缸體與(yu)(yu)蝶閥主(zhu)軸的(de)(de)相(xiang)對位置,也就是(shi)(shi)環(huan)形(xing)(xing)缸體的(de)(de)中(zhong)心(xin)(xin)與(yu)(yu)蝶閥主(zhu)軸的(de)(de)同心(xin)(xin)度(du)、缸體環(huan)形(xing)(xing)中(zhong)心(xin)(xin)平(ping)面與(yu)(yu)蝶閥主(zhu)軸軸線(xian)的(de)(de)垂直度(du),是(shi)(shi)制造(zao)加工和安裝(zhuang)過程中(zhong)很難保(bao)證的(de)(de)。
4 開關過程中存在的問題及處理措施
宏(hong)灃水力(li)(li)發(fa)(fa)電廠1,2號機(ji)蝴(hu)蝶(die)閥(fa)(fa)閥(fa)(fa)徑為1.75m,依(yi)靠2臺液(ye)(ye)壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)操作(zuo)。由于(yu)液(ye)(ye)壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)活(huo)塞和作(zuo)用(yong)支臂之(zhi)(zhi)間是(shi)(shi)(shi)剛性連接(jie),活(huo)塞和缸體(ti)之(zhi)(zhi)間設有(you)密(mi)封(feng),密(mi)封(feng)的(de)(de)主(zhu)要作(zuo)用(yong)就(jiu)是(shi)(shi)(shi)防(fang)止油(you)腔(qiang)的(de)(de)壓(ya)力(li)(li)油(you)泄(xie)漏。當操作(zuo)時(shi)(shi),液(ye)(ye)壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)活(huo)塞在壓(ya)力(li)(li)油(you)的(de)(de)作(zuo)用(yong)下在缸體(ti)內轉動(dong)(dong),從而帶動(dong)(dong)主(zhu)軸(zhou)旋轉達到活(huo)門(men)開(kai)、關的(de)(de)目的(de)(de)。宏(hong)灃電廠1,2號機(ji)蝴(hu)蝶(die)閥(fa)(fa)于(yu)1989年12月(yue)份投(tou)入生產(chan),在使用(yong)過(guo)程中液(ye)(ye)壓(ya)環(huan)形(xing)(xing)接(jie)力(li)(li)器(qi)在操作(zuo)蝴(hu)蝶(die)閥(fa)(fa)活(huo)門(men)時(shi)(shi)經(jing)常出現(xian)一些問題,使活(huo)門(men)的(de)(de)開(kai)、關一直不(bu)(bu)能正常進行(xing),開(kai)或關一次,少則幾分(fen)鐘,多則十幾分(fen)鐘,有(you)時(shi)(shi)根本打不(bu)(bu)開(kai)或關不(bu)(bu)上,這樣(yang)嚴重威脅著機(ji)組(zu)的(de)(de)安全穩定運行(xing)。經(jing)檢查發(fa)(fa)現(xian)主(zhu)要原因(yin)是(shi)(shi)(shi)由于(yu)活(huo)塞與環(huan)形(xing)(xing)缸體(ti)偏(pian)磨(mo)嚴重,而偏(pian)磨(mo)點的(de)(de)直徑對(dui)應處(chu)(chu)間隙(xi)較大(da)。這不(bu)(bu)但(dan)給(gei)活(huo)塞運動(dong)(dong)造成(cheng)很大(da)阻力(li)(li),同時(shi)(shi)在間隙(xi)處(chu)(chu)泄(xie)去大(da)量油(you)壓(ya),主(zhu)軸(zhou)和活(huo)門(men)受(shou)力(li)(li)不(bu)(bu)足導(dao)致發(fa)(fa)生蝴(hu)蝶(die)閥(fa)(fa)開(kai)、關受(shou)阻現(xian)象。分(fen)析其原因(yin),主(zhu)要就(jiu)是(shi)(shi)(shi)因(yin)為環(huan)形(xing)(xing)缸體(ti)與蝴(hu)蝶(die)閥(fa)(fa)主(zhu)軸(zhou)的(de)(de)相對(dui)位置誤差過(guo)大(da)導(dao)致活(huo)塞嚴重受(shou)損(sun)造成(cheng)的(de)(de)。
在對蝴蝶閥液(ye)壓環(huan)形(xing)接力(li)器(qi)(qi)進行(xing)改造過程中,主(zhu)要是把作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)支臂與(yu)活塞的連接形(xing)式,由硬性(xing)連接改為彈性(xing)連接,使活塞在沿環(huan)形(xing)缸體(ti)運動中,能(neng)夠自(zi)動產生徑向位移(yi),既(ji)能(neng)帶動作(zuo)(zuo)用(yong)(yong)支臂,以(yi)不受其剛性(xing)的限制,又能(neng)使制造和(he)安裝中的不同心超差(cha)量得(de)到自(zi)動調節,改善(shan)了液(ye)壓環(huan)形(xing)接力(li)器(qi)(qi)的工作(zuo)(zuo)性(xing)能(neng),取得(de)了滿意的效果。
由(you)于(yu)受到加工的(de)(de)(de)(de)(de)限制(zhi),主要對活塞上的(de)(de)(de)(de)(de)止推(tui)(tui)盤(pan)進行了加工。將止推(tui)(tui)盤(pan)與(yu)作用(yong)(yong)支(zhi)(zhi)臂的(de)(de)(de)(de)(de)軸、孔(kong)配(pei)合,由(you)原來(lai)的(de)(de)(de)(de)(de)過渡(du)配(pei)合改為(wei)動(dong)配(pei)合,保(bao)證止推(tui)(tui)盤(pan)的(de)(de)(de)(de)(de)徑(jing)向位移量大于(yu)或等(deng)于(yu)2mm,仍利(li)用(yong)(yong)作用(yong)(yong)支(zhi)(zhi)臂軸端的(de)(de)(de)(de)(de)6個(ge)M16螺孔(kong),加大止推(tui)(tui)盤(pan)與(yu)作用(yong)(yong)支(zhi)(zhi)臂連接;螺栓2的(de)(de)(de)(de)(de)準20處與(yu)孔(kong)Φ30的(de)(de)(de)(de)(de)配(pei)合間隙應小于(yu)2.5mm,軸向間隙0.05~0.1mm,以保(bao)證活塞徑(jing)向移動(dong)時既(ji)不受阻,又能使軸向位移受到控(kong)制(zhi),密封蓋(gai)板1與(yu)密封膠(jiao)墊(dian)3由(you)螺釘與(yu)止推(tui)(tui)盤(pan)壓緊組成密封裝置。
5 結語
蝴蝶(die)閥(fa)(fa)液壓(ya)環形接(jie)力(li)器活塞經(jing)過加工(gong)處理后,經(jing)手動運(yun)(yun)行試驗,在空載狀(zhuang)(zhuang)態下(xia),蝴蝶(die)閥(fa)(fa)開(kai)(kai)、關(guan)一(yi)次只(zhi)需15s;在靜水狀(zhuang)(zhuang)態下(xia),蝴蝶(die)閥(fa)(fa)開(kai)(kai)、關(guan)一(yi)次需要18~25s,大大縮短了(le)開(kai)(kai)、關(guan)時間(jian),而且蝴蝶(die)閥(fa)(fa)開(kai)(kai)、關(guan)過程平穩(wen)自(zi)如(ru),液壓(ya)環形接(jie)器也(ye)沒有漏油現象。自(zi)動化系統形成后,在導(dao)水機(ji)構(gou)失控的(de)情況下(xia),能(neng)快速可靠的(de)關(guan)閉(bi)蝶(die)閥(fa)(fa),為機(ji)組的(de)安全(quan)、穩(wen)定運(yun)(yun)行創造了(le)良好(hao)條件(jian)。