摘要：本文分析了白垢电厂水轮机2#机组导水叶剪断销频繁剪断事故的原因，介绍了剪断销频繁剪断的检查处理方法。
关键词：剪断销 剪断 间隙
1、概述
白垢电厂位于西江主要支流之一——贺江广东省封开县河段，是肇庆市贺江电力发展有限公司在贺江开发的三级梯级电站的二级电站，初装机容量为2×10 MW，为提高经济效益、减少弃水及消除老设备存在的安全运行隐患，公司于2005-2006年对两台机组进行了增容改造，主要更换了发电机组、主变及相应的辅助设备，发电机单机容量由原来的10MW扩容至13.5MW，增容改造工程由广东源天安装公司承担，而改造前后的水轮发电机组均由天津发电设备总厂设计制造。水轮机型号为GZ-003-WP-550,导水机构由底环、顶盖、活动导叶、控制环、套筒、双连臂、导叶臂、耳柄、剪断销等零部件组成。调速机构由两只接力器对称力偶操作控制环沿圆周转动,通过与控制环连接的连臂控制16只活动导叶的开启、关闭,以实现对转速或发电负荷的控制调节。
2、剪断销及剪断销信号器
剪断销是连接导叶拐臂和控制环连杆（连臂）的销钉，是采用低强度金属制造成的，中间是空的，起保护调速器的主阀与接力器的作用，在操作导叶时，如导叶被卡住，这时接力器的输出力量就不停增加，当力量达到剪断销剪断的力度时，剪断销就被剪断，把被卡住的导叶与控制环的连接断开，防止接力器因输出力度过大造成损坏，而剪断销信号器就放在剪断销中间的孔里，剪断销剪断时，信号器也同时剪断，就会发信号告诉运行值班人员进行紧急处理，因为剪断销一旦被剪断，该导叶与连杆就完全失去联系，导叶完全失控，从而容易卡阻相邻导叶，造成连锁反应，由于水力拍打的作用很易造成如拐臂、导叶等导水机构的损坏，这样就会扩大机组故障范围，无法通过关闭导叶来控制机组停机。
3、事故情况
水轮机在正常运行时，剪断销位于其导叶连板的销孔和拐臂上的销孔中，但遇到特殊情况，特别是洪水季节时，水中漂浮物较多，机组容易因异物造成导叶卡死，导致剪断销剪断，从而达到保护水轮机的导叶不被损坏的目的，所以，剪断销剪断是水轮机机组常见的故障。
白垢电厂2#发电机组是我国自行开发研制的第一台灯泡贯流式机组，于1984年投产发电，至今年已运行了30多年了。而增容改造后于2006年5月1日再次投产发电，至今运行了10年多。两台机组在改造投运后一年多时间里，极少发生过剪断销剪断事故，1#机发生过2次，2#机发生过5次。而到了2008年，2#机组就频繁发生剪断销剪断事故，在运行过程中、加减负荷过程及开停机过程中都出现过剪断销剪断的事故，而且都是以停机导水叶接近完全关闭的时候居多。从2008年4月至2008年10月的7个月时间里，2#机一共发生了10次剪断销剪断事故。其中，13#导水叶剪断销4次剪断，16#导水叶剪断销6次剪断，4次是在停机过程中剪断。
频繁的剪断销剪断，不仅增加了检修人员的劳动强度，也造成了极大的经济损失，同时，由于剪断销剪断而有个别信号器的壳体没有被破坏或其它原因不发信号，而维护人员在平时检查过程中也未能及时发现时候，就会造成剪断销剪断的连锁反应，严重影响机组的安全运行，最后可能酿成重大的设备运行事故和经济损失。
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4、事故检查与分析处理
2008年4月、5月份13#剪断销共发生4次剪断事故，其它也只有11#剪断销剪断了一次，由于剪断销剪断在机组运行过程中是不可避免的，加上是在丰水期，为避免长时间停机检查处理造成严重弃水，13#剪断销的前3次剪断事故和和11#剪断销剪断事故都是仅做了简单的剪断销更换处理。2008年5月30日，13#剪断销在停机过程中再次剪断，这是13#剪断销在5月份的第三次剪断，经领导研究决定，对13#导水叶进行检查处理，在检查13#导水叶时发现，导水叶的端面间隙过小，外端面间隙接近0，所以，导水叶在活动的时候受到外配水环的摩擦卡阻，当接力器输出力量不断增加时就会造成剪断销剪断。随后，检修人员用抛光机对位于13#导水叶的外配水环位置进行抛光处理，后经测量，端面间隙比较均匀，在0.5毫米左右。13#导水叶处理后运行至今未发生过剪断销剪断事故。
3#、4#导水叶剪断销在9月份各发生过一次剪断事故，而16#导水叶剪断销从7月份到10月份共剪断了6次，针对这种情况，电厂领导决定在枯水期对2#机导水机构进行全面的检查处理。在检查中发现，4#、10#、12#导水叶的端面间隙偏小（0.1毫米左右），16#与1#导水叶间的间隙接近0，而其它的一些导水叶的立面间隙过大，即导水叶的立面间隙很不均匀。随后，检修人员对端面间隙偏小的导水叶端部的内外配水环进行抛光处理，使其间隙符合规定值。导水叶的立面间隙是通过调整连接导叶拐臂和控制环连杆（连臂）的长度来进行调节，调整前在对16条连杆检查时发现，有些连杆长度已经发生了改变，即连杆存在上爬现象，详细测量，发现一些剪断销与销孔的配合紧量不够，甚至个别有些松动，而有的剪断销略呈歪斜，歪斜剪断销在水平力的作用下，沿歪斜方向出现一个向上的分离，这个分力使连杆上爬。当连杆爬到一定高度，在剪力和弯矩联合作用下，超过了剪断销的强度极限，致使剪断销在正常运行时遭到破坏而剪断。为此，检修人员在结合立面间隙的同时，调整了连杆的长度，并对一些松动、歪斜的剪断销进行了更换。而针对16#导水叶，分析认为其连杆的尼龙轴套与剪断销的配合紧量较大，增大了尼龙轴套与剪断销之间的摩擦力，致使剪断销的安全直径偏小，即为通常说的抱轴现象。随将16#连杆尼龙轴套打出进行加工处理，适当扩大尼龙轴套的间隙，以减少由摩擦力矩而附加的扭转力矩。
在这次检查处理后，机组运行正常，没有再发生过剪断销剪断事故，证明所采用的措施和方法是正确的。
5、结束语
导水机构的稳定运行是机组稳定运行的前提和基础，而导水机构又是水轮机中零部件最多最复杂的一个系统,每一个活动导叶都有上下两段轴,下段轴插在底环的尼龙套内,上段轴则由套筒及轴套固定在顶盖上。各导叶还经过导叶臂、连杆等传动零件与控制环连接,当调速器通过接力器使控制环转动时,所有活动导叶将同时发生偏转。要使这么多零部件组合装配后能让所有活导叶同时、同步动作并操作灵活,需要在设计制造和安装过程中给予足够的重视，做到一丝不苟。
参考文献：
[1] 刘国选主编. 灯泡贯流式水轮发电机组运行与检修. 水利水电出版社，2009.04
[2] 沙锡林主编. 贯流式机组. 中国水利电力出版社
[3] 灯泡贯流式水轮发电机组安装工艺导则DL/T5038—94. 中华人民共和国电力工业部
[4] 于兰．水轮发电机组的安装与检修．水利水电出版社，2009.04
作者简介：胡深（1981-3），男，广东信宜人，学历：专科，
工作单位: 广东省肇庆市贺江电力发展有限公司白垢电厂，研究方向：水电站运行维修
论文作者:胡深
论文发表刊物:《防护工程》2017年第25期
论文发表时间:2017/12/29
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