4号机接力器油封改造研究及处理

4号机接力器油封改造研究及处理

1胡叔宝、 2金龙、 3刘建辉

国网湖北省电力有限公司黄龙滩水力发电厂 湖北省 十堰市 442005

摘要： 4号接力器安装在新厂房，投运于2004年。现已运行十六年多，3、４号接力器均有渗油现象，4号接力器曾经漏油超标进行了抢修处理，但仍然存在渗漏现象，存在一定的安全隐患。

关键词：接力器 油封改造 渗漏 密封

情况简介： 黄龙滩水发电厂位于湖北省十堰市黄龙滩镇上游4km处，距十堰市33km，电站装机规模为510MW，其中老厂房安装2台单机容量85MW水轮发电机组，1974年投入运行。新厂房安装2台单机容量170MW水轮发电机组，2004年投入运行。电站以发电为主，兼有供水、灌溉、航运、旅游等综合效益。4号接力器系统与机组一并投产运行至今。

调速器是水轮机调节系统的主要设备，其主要功能是通过调节水轮机导水叶开度，调整水轮机的进水流量和效率从而调整水轮机的转速和出力，其主要任务是配合电厂控制系统完成机组开、停机，转速控制、同期并网、增减负荷、自动发电控制、调相、紧急停机等操作，可以说对水轮机的一切正常操作均离不开调速器。

水轮机是利用水作为工作介质来工作的，由于大量的水流过导水机构，形成巨大的水力矩，因而操作导水机构就需要巨大的操作力矩。绝大多数的水轮机调速器都需要外加能源和液压操作机构，这种操作机构主要就是指导水机构接力器。水轮机调速器必须利用外加能源，实行二级液压放大，不然就无法推动导水机构及克服巨大的水力矩。

水电站的接力器是对机组进行控制操作的唯一重要手段，控制机组启动/停止的重要设备，接力器是液压放大和执行装置，因此对液压系统工作可靠性的要求极高。

水电站接力器原理：在水轮机调速器中，引导阀是第一级液压放大装置，主配压阀和接力器组成了第二级液压放大装置。

现阶段国内大中型水力发电机组较多采用直缸式接力器，直缸式接力器前端活塞杆与端盖是动态密封，通过YX橡胶圈封油，前端盖密封圈容易产生破损引发渗漏油。

直缸式接力器主要由缸体、前后端盖、活塞、活塞环、导向带、轴套、活塞杆、缸盖密封、端盖YX密封等部件组成。

接力器活塞为直线运动，活塞杆推动调速环为圆弧运动，在活塞的运动过程中，会使活塞杆产生一个较小的摆动。接力器活塞杆与调速环通过两块连接板两端轴销连接。当活塞移动时，由于活塞杆与调速环连接轴销允许微量左右摆动，而活塞杆与前端盖只有相对直线运动，这就是直缸式接力器的结构特点。

造成前端活塞杆密封损坏的原因有：

1、直缸式接力器前端盖与活塞杆间密封是动态密封，要求活塞杆表面光洁度较高，然而实际情况是接力器安装在水轮机层水车室，地势较低，每到夏天结露水严重，接力器推拉杆上会有一层冷凝水覆盖，加上机组长时间处于备用状态或在开机状态下长时间小幅度调整，裸露出来的部分就会被水包裹并吸附杂质，长期就会导致活塞杆表面光洁度下降，拉伤“YX”密封。

2、调速系统大修后需充油、升压，由于整个调速系统管路内部是空腔，当首次充油时，压力升过高或操作过程中，压力油进入管道时会压缩里面未排出的空气，当压缩到一定程度时，就会从最薄弱的地方释放。接力器前端盖和活塞杆间起到密封作用的就一道“YX”橡胶密封，压缩空气从最薄弱部位突破，破坏密封。

3、接力器投运后，长时间运行，其内部金属件磨损、密封元件、导向带、活塞环的磨损，包括管路中存留，就会产生一些杂质，由于接力器在整个调速系统的最低端，导致杂质最终进入接力器，接力器活塞杆频繁动作对其密封会造成一定程度的破坏。

4、接力器活塞杆与调速环是通过两块连板上轴销连接，是允许左右轻微摆动，当设备长期运行，导水机构产生的机械磨损、机械变形会使连板的连接轴销憋劲。接力器动作推动调速环，当轴销卡死或憋劲时，限制了活塞杆左右摆动，导致活塞杆运动过程中对密封造成偏磨。

接力器漏油严重，将无法保证水轮发电机组的正常运行，由于直缸式接力器的结构特点，更换前端盖密封需将接力器解体，水轮发电机组就必须停机并退出备用。调速系统撤压、排油，接力器解体，回装、耐压试验等需时较长，严重影响水力机组及电网安全稳定运行。为了消除这一重大设备隐患，在这次改造中对密封结构进行了改进，对密封材料进行了优化。

改造解决的重点问题有以下几个方面:

一、接力器前端密封设计结构不合理，存在一定的的渗漏现象，在日常运行中油液外漏，不仅造成油量损失，还对现场其他设备造成了一定干扰影响，特别是影响了周边机械、电气元件的使用寿命和可靠性。

二、前端密封与活塞杆磨损老化渗漏，活塞杆密封的影响系统的总油量减少，压力下降造成油泵也频繁的启动加压，进一步造成整个系统回路中的密封件磨损和老化。

为了消除存在的安全隐患，本电站组织了相关人员进行了逐一分析原因和对策。

针对接力器前端密封设计结构不合理，在与厂家设计和制造过程协调后，制定了详细的改造方案，将原有不合理的整体式结构改造成为分半式结构，在制造中密封接口部位的密封也进行了优化，确保承受极高压力的密封件能够完全密封可靠。对新型密封结构和材料提出了详细的要求，可以消除这一方面的影响。

针对前端密封与活塞杆磨损老化渗漏的现象，在现场无法改变液压缸与活塞尺寸的情况下，对密封件的尺寸进行一定的修正，对密封材料的使用上选用新型耐磨承压高的材，确保机组的安全稳定运行。

在经过前期的改造准备及与厂家技术沟通以后，设备制造和验收中选派对接力器系统熟悉的技术人员进行现场监督，保证设备出厂前的技术指标都能达到预想的要求。在施工阶段，对4号接力器排油管及漏油管等进行优化处理，加装了一组阀门进行分隔，确保了排油系统与渗漏系统的正常功能，消除了两台接力器分开更换存在管路连接尺寸的问题。

经过四处重点部位的改进和完善，4号机接力器系统的渗漏原因找出来了，并经过逐一的分析解决，消除了这一重大安全隐患，为电站的安全生产工作提供了保证。经过半年多的设备运行，充分检验了改造的成果，发行后的密封既保证了密封的效果，同时也大大的方便了日常维护检修作业，证明了本次技术改造攻关的有效性和实用性。

此类型接力器设计在液压原理上是合理的，但是在制造安装对密封可靠性上影响上的考虑不足，设计图纸所给出的运行数值合理，但也存在与现场设备的制造、安装调整等参数不完全一致的缺陷，主要是没有周密的考虑设备在运行中的高可靠性和操作响应时间与磨损老化的问题。因此在工作中应当正确认识、对待设备制造精度的标准，注意检修工艺和质量标准，增强责任心，避免在设计的极限制情况下调整运行参数，保证机组的安全稳定运行。

结束语：最后要加强对相关设备新理论、新工艺、新方法、新材料的学习应用，通过不断的知识更新和实践总结，结合所辖设备进行全面的设备状态分析，对设备存在的不完善之处，在认真的分析和研究的基础上，要敢于革新和改进。通过对这两台机组接力器渗漏的改造和修复处理，为改造、改进相似型号的接力器积累一定的理论依据。

参考文献

1、GB/T8564 水轮发电机组安装技术规范 中国电力出版社 2013版

2、DL/T751 水轮发电机运行规程 高等教育出版社 2015版