四川凉山水洛河电力开发有限公司 四川凉山 615800
摘要：本文主要介绍了宁朗、撒多水电站导水机构保护元件的结构、工作原理，希望相关的研究能够为导水机构保护元件的运行和维护提供参考。
关键词：导水机构保护元件、元件的结构、元件的工作原理分析；
1.宁朗、撒多水电站工程
宁朗水电站位于四川省凉山彝族自治州木里县境内，为金沙江左岸一级支流水洛河“一库十一级”梯级开发方案中至上而下的第九个梯级。工程采用引水式开发，引用流量161.8m3/s，装机容量3×38MW，额定水头81米，额定转速214.3r/min。
撒多水电站金沙江左岸一级支流水洛河“一库十一级”梯级开发方案中至上而下的第九个梯级，该电站上、下游分别与宁朗电站和捷可电站衔接。引用流量160.6m3/s，装机容量3×70MW，额定水头152米，额定转速300r/min。
随着水电站大范围的建设，给国内水电站设备也带来了很大市场，同时更多的水利部门购买、引进、自主开发水电站导水机构，也直接的推动水电站设备结构设计的创新、设计理念的产生。水电站的混流式机组的导水机构是调节水轮机过水流量的重要组成部份，导水机构的保护装置是水轮机中保护导叶及附属设备的重要元件。
一般混流式水轮发电机组的导水机构的保护元件都采用在导水机构的剪断销实现保护，部分混流式水轮发电机组的导水机构采用摩擦装置来实现保护。
2.撒多水电站导水机构保护装置采用摩擦装置
2.1撒多水电站导水机构保护元件摩擦装置的主要结构
撒多水电站主机设备由杭州力源发电设备有限公司提供，水轮机的导水机构的保护元件是通过摩擦装置来实现，摩擦装置主要是由压板、导叶臂和连扳之间压有摩擦片组合完成。摩擦面可以敷上一种特质的摩擦片，由铜合金制成，这种摩擦片可以显著地提高摩擦系数。
2.2撒多水电站导水机构保护元件摩擦装置的结构原理：
导叶臂由定位销固定在导叶轴上，定位销的尺寸来源于要传递最大可能力矩，但它们并非是破断元件。因此，不管正常或不正常情况下，导叶臂总是固定在导叶轴上，连板由预紧螺栓夹在压板和导叶臂上，螺栓的预紧力矩由一力矩扳手控制。预紧力矩的大小和摩擦系数决定了连接板和导叶轴之间可传递的最大力矩，因此必须按照图纸上注明预紧力矩值拧紧螺栓。
为了监测是否有导叶错位，在导叶臂和压板之间预装好的工作位置装有错位开关，当导叶臂和连接板之间有相对位移移动时发出信号到相对应的机组单元提供给工作人员。
撒多电站导水机构保护元件采用摩擦装置
3.宁朗水电站导水机构保护元件采用剪断销
3.1宁朗水电站导水机构剪断销的主要结构
宁朗水电站水轮机由福建南平水电设备制作厂提供，一般水电站混流式机组的导水机构的保护元件均采用剪断销来实现，主要由导叶臂、连接板、连杆组成，在连接板和导叶臂之间利用剪断销连接，当遇到异物卡住致使克服阻力使导叶转动达到一定力后剪断销剪断。
3.2宁朗水电站导水机构剪断销的主要原理
混流式水轮机组的导水机构的保护元件广泛采用剪断销元件。导叶、导叶臂是利用分半键将导叶臂固定在活动导叶的上轴劲上，用具有薄弱断面的剪断销将连接板与导叶臂连接在一起。连接板通过销子与连杆相连。当控制环在接力器运动过程中带动连杆、导叶臂共同运动，当有异物木头、杂树根等卡在相邻导叶之间时，将会导致剪断销连接件破坏，而使卡住的导叶保持开启位置，其它的导叶可以照常关闭而不损坏传动部件。
导叶的传动机构上间隔设置在机组运行中可更换的保护元件，该元件所用材料应由高耐疲劳特性材料制造，并且在水轮机应用实践中表明具有优良的特性；保护元件破坏时应顺利地剪断；连杆的设计应使保护元件破坏时，拐臂和连杆仍与导叶控制环保持连接，一个保护元件的破坏应不会引起其它保护元件的连续破坏，每个保护元件应装有信号装置，当保护元件破坏时能自动报警。
宁朗电站导水机构保护元件采用剪断销
宁朗、撒多水电站导水机构的保护元件功能相同：
宁朗、撒多水电站导水机构的保护元件功能都是保护导叶受外物被卡住不能正常工作时，受卡阻力超过克服设计元件剪断销、摩擦装置的正常工作应力，为保护导叶不被调速器
油压装置提供的中高压力传递给控制环带动整个导叶联动而使受卡导叶破坏，在设计应力达到保护导叶。
4.宁朗、撒多水电站导水机构保护元件不同处：
1）元件结构设计不同
撒多电站导水机构保护元件是通过导叶臂、压板之间有摩擦片来满足克服阻力后，导叶臂脱离已处于连接位置导叶，受卡导叶的影响保持此开度，其余导叶正常随着接力器推动控制环整体做圆周运动。宁朗电站导水机构保护元件是通过在导叶臂和连杆的连轴销，通过设计计算后在允许的应力范围内工作，当应力超过已加工校核的截面应力时，连杆随着控制环的圆周运动克服阻力剪断销剪断，连杆脱离导叶臂做独立运动。
2）元件作用不同
撒多电站导水机构保护元件摩擦装置除了保护导叶在受卡时克服阻力不损坏导叶外，还在导水机构安装和维护过程中可适当调节导叶摩擦装置让导叶臂具有微调量，使导叶臂在满足导叶端面间隙要求时微调试安装过程中与连杆更好的连接（宁朗电站为此还专门对每个连接板上设计一套偏心销）
1.元件的使用寿命不同
撒多电站导水机构保护元件摩擦装置是使用导叶臂、压板之间的摩擦片来实现，当出现导叶被卡阻时，导叶被安全保护后恢复后，摩擦装置的摩擦片还可以再次利用，使用寿命较长，但需要一定校核。宁朗电站导水机构的保护元件是剪断销，当导叶出现卡阻后装设在导叶连杆处的剪断销直接剪断，同时附属在剪断销上的信号器给相应的监控系统发信号，需要更换同型号的剪断销及剪断销信号源。
2.元件更换方式不同
撒多电站导水机构保护元件摩擦装置在导叶受卡阻后，受卡导叶保持不动，需要详细检查是否是有异物卡住导致摩擦装置动作，如有需要去除异物后，将本台套机组导叶全关后，只有松开预紧螺栓，才能方便地对导叶调整或复位，当导叶转到正确的位置，然后用力矩扳手把螺栓拧紧。宁朗电站导水机构保护元件剪断销剪断在导叶受卡阻后，受卡导叶保持不动，需要检查及排除异物等工作完成后，将所有导叶转到统一位置后，对准导叶臂和连杆的同一销轴孔将新的剪断销回装就位，导水机构的剪断销就更换完毕可以恢复工作。
综上所述，虽然宁朗、撒多电站导水机构保护元件设计结构、工作原理不同，但实现的
保护功能和对象相同。撒多电站导水机构保护元件摩擦装置使用寿命较长，恢复工作较为方便，但是恢复的技术措施一定要严格按照工艺要求执行。宁朗电站的导水机构保护元件采用传统工艺，当每次剪断销剪断后都需要更换新的同型号的保护元件，将导水机构调整到统一合适工作位置直接更换剪断销及保护元件便完成。
在电站运行和维护过程中，现场工作人员就需要结合电站不同的元件，应制定不同的监视、检查及维护等措施，避免检查和使用过程中损坏元件和工作设备。
论文作者:万连彬,汪从俊
论文发表刊物:《电力技术》2016年第11期
论文发表时间:2017/3/2
标签：元件论文; 机构论文; 水电站论文; 剪断论文; 电站论文; 摩擦论文; 连杆论文; 《电力技术》2016年第11期论文;