基于大型水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)特點及安裝標(biāo)準(zhǔn)的研究與探討

馮紹彬

一般來說，水電站水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)是由底環(huán)、頂蓋、導(dǎo)葉以及相應(yīng)的導(dǎo)葉調(diào)節(jié)裝置這四大部件共同組成的，這對于大型水電站的水輪機導(dǎo)水機構(gòu)而言同樣如此。ALSTOM／HEC水輪機發(fā)電機組位于三峽水電站的左岸電廠，是整個水電站運行系統(tǒng)的核心。同時這種ALSTOM／HEC水輪機發(fā)電機機組也是當(dāng)前世界范圍內(nèi)尺寸最大、單機容量最大的立式混流式機組。筆者現(xiàn)結(jié)合實踐工作經(jīng)驗，對以三峽ALSTOM／HEC水輪機發(fā)電機機組為代表的大型水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點與安裝標(biāo)準(zhǔn)問題談?wù)勛约旱目捶ㄅc體會。

1ALsTOM／HEc水輪機發(fā)電機機組的基本概況分析

正如上文所述，ALSTOM／HEC水輪機是當(dāng)前世界范圍內(nèi)尺寸與單機容量最大的水電站水輪機系統(tǒng)。而三峽水電站作為我國規(guī)模最大的現(xiàn)存水電站運行系統(tǒng)，也賦予了水輪機更為完整的職能。筆者翻閱相關(guān)數(shù)據(jù)資料總結(jié)出當(dāng)前整個水輪機發(fā)電機組在水電站運行系統(tǒng)中的各項指標(biāo)參數(shù)，其基本數(shù)據(jù)表現(xiàn)形式如下表所示(見表1)。

ALSTOM／HEC水輪機的導(dǎo)水機構(gòu)由底環(huán)、頂蓋、控制環(huán)、括動導(dǎo)葉以及導(dǎo)葉傳動組織這幾大部分共同構(gòu)成。其中，底環(huán)、頂蓋與控制環(huán)需要在施工作業(yè)現(xiàn)場組裝，并采用專業(yè)吊具吊人機坑進(jìn)行安裝作業(yè)，特別需要注意的是，導(dǎo)水機構(gòu)的底環(huán)與頂蓋需要在過流面的材料架構(gòu)中選用耐腐蝕、耐磨損性能較好的不銹鋼式材料。整個ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的系統(tǒng)構(gòu)成情況如圖1所示。2水輪機導(dǎo)水機構(gòu)主要結(jié)構(gòu)特點分析

由圖l的ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)系統(tǒng)構(gòu)成情況剖面示意圖，我們不難發(fā)現(xiàn)這種ALSTOM／HEC水輪機乃至整個大型水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)都存在一定的結(jié)構(gòu)特點。相關(guān)工作人員只有對這種結(jié)構(gòu)特點作出詳細(xì)的分析與認(rèn)識。才能使導(dǎo)水系統(tǒng)后續(xù)安裝作業(yè)能夠穩(wěn)定、高效的運行。以ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)為例，其結(jié)構(gòu)特點可以歸納為以下幾個方面。

(I)ALSTOM／HEC水輪機座環(huán)的精加工作業(yè)不是在制造場地進(jìn)行的，它與導(dǎo)水機構(gòu)基礎(chǔ)環(huán)、底環(huán)的安裝需要在導(dǎo)水系統(tǒng)施工現(xiàn)場進(jìn)行作業(yè)。在這一過程中，現(xiàn)場實配與加工的墊片是調(diào)整整個機座環(huán)與基礎(chǔ)環(huán)、頂蓋之間銜接關(guān)系的最有效途徑。在此基礎(chǔ)上使用高強度螺栓對機座環(huán)銜接程度作出進(jìn)一步加固。ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的這一結(jié)構(gòu)特點不僅減輕了設(shè)備裝置制造廠商的加工負(fù)擔(dān)，同時也最大限度的避免了機座環(huán)在施工現(xiàn)場焊接、混凝土建筑作業(yè)影響下產(chǎn)生的各種程度變形，進(jìn)而使得導(dǎo)水機構(gòu)機座環(huán)在安裝過程中的作業(yè)流程得到較為顯著的簡化。

(2)ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)采用徑向式密封手段對底環(huán)、頂蓋以及座環(huán)進(jìn)行密封作業(yè)。當(dāng)導(dǎo)水機構(gòu)座環(huán)的安裝及定位工作順利完成之后，相關(guān)工作人員需要采用火焰式切割手段對導(dǎo)水系統(tǒng)上下導(dǎo)口進(jìn)行切割與手工打磨作業(yè)，特別需要在手工打磨作業(yè)中控制好打磨厚度以及打磨裝置于頂蓋、底環(huán)之間的徑向間隔實時數(shù)據(jù)。

(3)ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)與傳統(tǒng)意義上水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)最大的區(qū)別在于它取消分瓣鍵在連接導(dǎo)葉與拐臂中的應(yīng)用，而改以脹銷裝置技術(shù)對其實施連接。這種結(jié)構(gòu)特性在水電站水輪機實際運行過程中最大的優(yōu)點在于：首先，脹銷裝置干分瓣鍵裝置相比起來，其連接性能更容易實現(xiàn)，從而簡化了導(dǎo)葉與拐臂連接裝置的加工、安裝作業(yè)步驟。其次，若采用脹銷裝置技術(shù)對導(dǎo)葉與拐臂進(jìn)行連接，相關(guān)工作人員僅需要在確保導(dǎo)葉端部上下間隙均符合相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的基礎(chǔ)上，做到管套內(nèi)錐銷的壓緊與上部螺釘?shù)尼斁o作業(yè)，就可以完成導(dǎo)葉與拐臂的連接作業(yè)，而傳統(tǒng)意義上使用分瓣鍵進(jìn)行安裝的連接作業(yè)，往往需要在重復(fù)數(shù)次以上的壓緊、拆裝、再壓緊作業(yè)之后才能達(dá)到水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的安裝要求。

3水輪機導(dǎo)水機構(gòu)安裝標(biāo)準(zhǔn)分析

針對上述有關(guān)ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)所呈現(xiàn)出的結(jié)構(gòu)特點分析，筆者認(rèn)為，在水電站，特別是大型水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的安裝施工作業(yè)中，要想使導(dǎo)水機構(gòu)各項裝置設(shè)備的安裝使用均能夠達(dá)到預(yù)期目標(biāo)，我們就需要在充分遵循導(dǎo)水機構(gòu)各種結(jié)構(gòu)特點的基礎(chǔ)之上，建立起一套導(dǎo)水機構(gòu)安裝作業(yè)的規(guī)范化、標(biāo)準(zhǔn)化施工制度。筆者現(xiàn)從底環(huán)定位與頂蓋定位這兩個方面對其安裝標(biāo)準(zhǔn)做簡要說明。

(1)整個水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)要想安全、穩(wěn)定的運行，首先就需要做好底環(huán)的定位工作。基于ALSTOM／HEC水輪機導(dǎo)水機構(gòu)底環(huán)內(nèi)搪口是在施工現(xiàn)場進(jìn)行切割與打磨作業(yè)的，其定位軸線標(biāo)記存在較為明顯的誤差。因此，在大型水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)底環(huán)作業(yè)過程中，我們可以采取如下的安裝標(biāo)準(zhǔn)：一方面，底環(huán)高程的定位可以采用固定導(dǎo)葉中心作為安裝高程，另一方面，底環(huán)中心的定位可以采用測量底環(huán)機座環(huán)下搪口與底環(huán)之間的間隔數(shù)值來確定。特別需要注意的是，墊片厚度的確定還需要充分考慮到底環(huán)高度、底環(huán)導(dǎo)葉中心距以及基礎(chǔ)環(huán)導(dǎo)葉中心距等因素影響。

(2)在上述底環(huán)定位工作完成之后，頂盞的定位工作就勢必會對整個水輪機導(dǎo)水機構(gòu)導(dǎo)葉與頂蓋之間實際間隔距離的確定產(chǎn)生最為直接的影響。而這一過程中，最值得引起相關(guān)工作人員關(guān)注的無非是頂蓋墊片的測量與定位工作，下圖即為頂蓋定位中墊片裝置的測量作業(yè)示意圖(見圖2)。

相關(guān)工作人員需要在對頂蓋定位墊片裝置系統(tǒng)測量的基礎(chǔ)上，以底環(huán)裝置上固定止漏環(huán)的所在位置為基準(zhǔn)，懸掛頂蓋中心定位測量線，分別觀測這一基準(zhǔn)中心與導(dǎo)水機構(gòu)導(dǎo)葉上部、中部、下部軸套座之間的間隔數(shù)據(jù)，進(jìn)而對該頂蓋中心定位點作出相應(yīng)的調(diào)整與優(yōu)化，使其最終達(dá)到水電站水輪機運行系統(tǒng)規(guī)范及標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

4結(jié)語

我們認(rèn)識到：水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的質(zhì)量與運行效率在整個水電站，尤其是大規(guī)模水電站運行系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行過程中所占據(jù)的地位日益重要。水電站水輪機導(dǎo)水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點及其安裝工藝技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)已成為我們在水電站建設(shè)維護(hù)中特別需要關(guān)注的問題之一。只有兼顧這兩項工作，以導(dǎo)水機構(gòu)的結(jié)構(gòu)特點分析促進(jìn)安裝標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)范完善，以安裝標(biāo)準(zhǔn)的制定反應(yīng)導(dǎo)水機構(gòu)所存在的結(jié)構(gòu)特點，進(jìn)而推動整個導(dǎo)水機構(gòu)在大型水電站水輪機系統(tǒng)中的安壘穩(wěn)定以及高效運行。