淺談中小型立式水輪發(fā)電機(jī)組安裝方法

祝春妃　周海龍

摘要：文章以中小型立式水輪發(fā)電機(jī)組安裝流程為主線，對發(fā)電機(jī)組各部件的安裝方法進(jìn)行了詳細(xì)的闡述。再結(jié)合某水電站的立式水輪發(fā)電機(jī)組安裝的工程案例，分析其安裝過程中出現(xiàn)的問題，以求中小型立式水輪發(fā)電機(jī)組在安裝或檢修過程中，出現(xiàn)該類問題時(shí)能提供參考、借鑒。

關(guān)鍵詞：小型立式水輪發(fā)電機(jī)；水輪機(jī)蝸殼；主機(jī)組；尾水管

中圖分類號：TK730 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）11-0089-03

1 立式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝流程

1.1 水輪機(jī)蝸殼安裝

依據(jù)主機(jī)房平面圖、機(jī)組蝸殼安裝高程和施工圖，在土建工程的配合下，保證壓力管口、壓力管道軸線和蝸殼三者的中心在一條直線上，同時(shí)對蝸殼的安裝位置、高程加以明確。在安裝過程中，必須對蝸殼周圍加緊，使用千斤頂對其進(jìn)行細(xì)微調(diào)整，同時(shí)保證蝸殼導(dǎo)葉底板四周的絕對水平，在確保各機(jī)組中心線都在同一直線上后，開始向蝸殼周圍澆筑混凝土。

1.2 安裝主機(jī)組

檢查機(jī)組質(zhì)量。對機(jī)組各部件的檢查要以安裝圖、尺寸、技術(shù)條件、規(guī)范等要求作為質(zhì)量依據(jù)，在所有檢查完成以后再進(jìn)行驗(yàn)收。

依據(jù)下機(jī)架角底板的位置，對預(yù)留坑的位置、尺寸進(jìn)行核對?；A(chǔ)板的高程、徑向尺寸是由機(jī)架角底板的尺寸來確定的，并保證其安裝方向與X軸和Y軸一致，在嚴(yán)格對正大軸中心后，開始向下機(jī)架底腳澆筑混凝土；然后測量定子、轉(zhuǎn)子的絕緣，測量完成后，安裝定子的底板；對契鐵的放置高度進(jìn)行確定，確定后開始定子的安裝；校對下機(jī)架抗震螺栓的高度，最終使定子中心、轉(zhuǎn)子中心相重合，并檢查上機(jī)架的安裝位置是否保持水平，最后再向定子的基礎(chǔ)底腳澆筑混凝土。接下來就是轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸、下機(jī)架、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架的依次安裝。

1.3 機(jī)組盤車

1.3.1 盤車前的準(zhǔn)備。推力軸承的調(diào)整；安裝推力瓦時(shí)受力要一致，其表面平度不得大于0.02mm/m；按照反時(shí)針方向推力頭上將測點(diǎn)從1到8進(jìn)行編號并標(biāo)記；在安裝上導(dǎo)軸承支架時(shí)，將4塊軸瓦對稱地裝入；使用豬油潤滑上導(dǎo)軸瓦和推力瓦。

1.3.2 全擺度、凈擺度。八個測點(diǎn)形成了四組方向相對的位置，其對應(yīng)關(guān)系為（1、5）；（2、6）；（3、7）；（4、8）。相對點(diǎn)的百分比讀數(shù)的差值（前面讀數(shù)減后面讀數(shù)）就是全擺度。不同位置的全擺度的差值（下面數(shù)值減上面數(shù)值）就是凈擺度。

1.3.3 盤車擺度的產(chǎn)生原因。聯(lián)軸器法蘭面不垂直于機(jī)組軸線；鏡板不垂直于機(jī)組軸線、其工作表面不平整；軸線發(fā)生了曲折；推力頭的內(nèi)部表面不平整或者與軸配合松動。在所有問題中，鏡板不垂直于機(jī)組軸線是最主要的問題。

1.3.4 安裝調(diào)速器和水導(dǎo)部分。在安裝導(dǎo)葉頂蓋后，要對導(dǎo)葉間隙進(jìn)行調(diào)整，然后開始水導(dǎo)瓦的安裝，正確安裝后，開始進(jìn)行調(diào)速環(huán)的安裝。根據(jù)調(diào)速環(huán)位置，對調(diào)速軸的拐臂位置進(jìn)行調(diào)整，使其保持垂直并能靈活轉(zhuǎn)動。根據(jù)調(diào)速器與調(diào)速軸上軸的連接位置確定出調(diào)速器底部的安裝高程，并對各調(diào)速器進(jìn)行整齊的布置，保持與軸連接的靈活轉(zhuǎn)動和底部的水平，使用底腳螺栓連接基礎(chǔ)板進(jìn)行

牢靠。

詳細(xì)檢查調(diào)速器，在清洗后進(jìn)行打壓試驗(yàn)，對事故壓力表、工作壓力表、安全閥定值進(jìn)行調(diào)整，并整體調(diào)試調(diào)速器。在調(diào)試結(jié)果符合要求后進(jìn)行機(jī)組的聯(lián)合調(diào)試，再對全部機(jī)組設(shè)備進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試和開始并網(wǎng)72小時(shí)試運(yùn)行。

2 立式水輪發(fā)電機(jī)組安裝案例分析

2.1 機(jī)組概況

本案例以某水電站的立式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝為分析對象，該發(fā)電機(jī)組（由原廣西金城江水電設(shè)備廠生產(chǎn)）的水輪機(jī)型號：ZD760-LM-120，設(shè)計(jì)功率為230千瓦；配套發(fā)電機(jī)的型號：TSl73/17-24，設(shè)計(jì)功率為200千瓦。機(jī)組尾水管為直錐形尾水管，如圖1所示，尾水管出口的淹沒深度約600mm，超過一般規(guī)定的淹沒深度（300～500mm）。但是在當(dāng)時(shí)來說，這種尾水管是符合實(shí)際的。在某電站擴(kuò)建以后，僅將該機(jī)組作為備用機(jī)組，隨著電站發(fā)展，也為了實(shí)現(xiàn)水資源的充分利用，某電站決定將該機(jī)組遷移至距離該水電站下游20km處安裝。

2.2 機(jī)組安裝存在的問題分析

2.2.1 上機(jī)架永久變形。該機(jī)組的生產(chǎn)時(shí)間較早，在當(dāng)時(shí)，生產(chǎn)廠家將整體發(fā)電機(jī)組運(yùn)至某電站時(shí)，貨物卸載人員未使用起重梁，而是使用鋼絲繩穿過上機(jī)架的吊裝孔，吊起整體發(fā)電機(jī)，就使得上機(jī)架在X軸正方向和Y軸負(fù)方向的支腳上翹，致使上機(jī)架發(fā)生了永久性的變形。

在初次安裝該機(jī)組時(shí)，為了將上機(jī)架調(diào)平，安裝人員就在變形上機(jī)架的上翹支腳下方鋪墊各種厚度的鋼板找平。據(jù)測量，在X軸正方向上的支腳下方的墊片厚度為37mm，在Y軸負(fù)方向上的支腳下方的墊片厚度為23mm。對于機(jī)組軸線的處理，是在推力軸承處，即鏡板和推力頭之間使用了30塊以上形狀各異、厚薄不等（0.01～0.1mm）的薄銅片作墊片，如圖2所示：

2.2.2 尾水管問題。

圓錐管變形問題：在拆卸該機(jī)組時(shí)，基于經(jīng)濟(jì)性的考慮，未將整件尾水管的進(jìn)口圓錐管拆下，而是聯(lián)系廠家，使用2mm厚的鋼板圓卷，拼焊圓卷立縫后作為再次安裝時(shí)的彎肘形尾水管的進(jìn)口圓錐管。圓錐管本應(yīng)是正圓形，但是由于廠家焊接過程中未采取防止焊件變形的措施，使得圓錐管的形狀變?yōu)榱藱E圓形。其上、下底與短軸長度分別相差了44mm和158mm。圓錐管上底的變形，使其上面的螺栓孔圓環(huán)形狀也發(fā)生了變化，螺栓孔位置也隨之發(fā)生偏移。

土建工程問題：由于施工人員在土建工程施工過程中的疏忽，致使尾水管低了24cm。

2.2.3 問題分析。尾水管是水輪機(jī)的重要通流部件。其主要功能是：將轉(zhuǎn)輪出口的水流平穩(wěn)引出；利用下游與轉(zhuǎn)輪出口的水頭高程差形成靜力真空，實(shí)現(xiàn)位能回收；在轉(zhuǎn)輪出口形成動力真空，實(shí)現(xiàn)動能的回收。

尾水管存在的以上問題若得不到及時(shí)的處理，就會大大削弱尾水管的作用。首先，進(jìn)口圓錐管的變形使得轉(zhuǎn)輪出口與圓錐管的連接錐角達(dá)不到最優(yōu)狀態(tài)，造成轉(zhuǎn)輪擴(kuò)散角與尾水管水流擴(kuò)撒角的不一致，加劇尾水管渦動，從而不利于水流的平穩(wěn)引導(dǎo)；其次，尾水管高度的降低，減小了下游與轉(zhuǎn)輪出口的高程差，從而讓其位能回收作用降低。

在處理尾水管的問題時(shí)，若以設(shè)計(jì)要求為標(biāo)準(zhǔn)來進(jìn)行處理，也就是要將圓錐管形狀做標(biāo)準(zhǔn)、將尾水管做到設(shè)計(jì)的高度。那么，一方面，要將不規(guī)則的圓錐管進(jìn)行報(bào)廢處理，重新加工制作出一個合格的、規(guī)則的圓錐管，此方法會造成大量物力和人力的浪費(fèi)；另一方面，要將尾水管做到設(shè)計(jì)高度，就先要鑿出矩形擴(kuò)散段和肘管段的混凝土，再向下挖240mm，由于都是使用的高標(biāo)號混凝土，且地質(zhì)堅(jiān)硬，使得該項(xiàng)工作的工程量非常大，相應(yīng)的費(fèi)用也非常高。

通過以上分析，對于機(jī)組設(shè)備存在的問題，以便于安裝、利于機(jī)組運(yùn)行為出發(fā)點(diǎn)，必須要將其處理好，在解決問題以后再進(jìn)行機(jī)組安裝。

2.3 處理對策分析

2.3.1 上機(jī)架變形問題的處理。以上機(jī)架受力條件、機(jī)組外觀的改善為目的，可對X軸正方向和Y軸負(fù)方向的形變支腳進(jìn)行修復(fù)，使所有支腳都在同一水平面，這樣就可以去除上機(jī)架下方以及定子組合中的墊片。

2.3.2 尾水管問題的處理。首先，針對進(jìn)口圓錐管變形的問題，為了使進(jìn)口圓錐管的流出水流平穩(wěn)以及減少混凝土澆筑的工程量，因此，在安裝圓錐管時(shí)將肘管段斷面圓弧與圓錐管長軸所對圓弧進(jìn)行吻合過渡即可。其次，針對尾水管的高度問題，從經(jīng)濟(jì)性考慮，可對進(jìn)口圓錐管采用截?cái)嗲懈畹姆椒▉硖幚怼?/p>

2.4 主要工藝措施

在安裝該機(jī)組過程中，主要使用的測量器具包括求心架（器）、琴線、三爪水平梁、內(nèi)徑百分尺、測桿、重錘、油桶、絕緣導(dǎo)線、干電池、百分表、鋼板尺（1m）、框式水平儀、電話機(jī)等。

2.4.1 進(jìn)口圓錐管的切割處理。在對進(jìn)口圓錐管進(jìn)行切割時(shí)，要加焊圓環(huán)形鋼筋和立筋來加大圓錐管剛度，從而有效避免在以后的安裝中讓圓錐管的變形加?。婚g隔式切割法的應(yīng)用，可以防止切割過程中的圓錐管變形；在進(jìn)行肘管斷面圓弧與圓錐管長軸所對圓弧吻合過渡過程中，對于水輪機(jī)室與圓錐管上底的連接處理要注意螺栓孔的配對；在緊密連接切割后的進(jìn)口圓錐管和水輪機(jī)室后，要將該連接整體吊裝就位，此時(shí)要注意保持肘管段斷面圓弧與圓錐管長軸所對圓弧的吻合；使用測量工具，應(yīng)用常規(guī)方法找準(zhǔn)水輪機(jī)室的中心；確定水輪機(jī)室的標(biāo)高并進(jìn)行調(diào)整，將水平偏差控制在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)；使用拉緊器加固進(jìn)口圓錐管，將水輪機(jī)室的標(biāo)高、水平、中心偏差都控制在設(shè)計(jì)的允許范圍之內(nèi)；對于進(jìn)口圓錐管的混凝土澆筑，要分兩次進(jìn)行，從而讓水輪機(jī)室的標(biāo)高、水平、中心偏差都保持在允許范圍以內(nèi)。

2.4.2 上機(jī)架的修復(fù)處理。首先，需要準(zhǔn)備液壓千斤頂6個（20t），制作兩個專門的槽鋼龍門架，并要在機(jī)坑里建造工作平臺，然后將發(fā)電機(jī)定子吊入機(jī)坑，放置在基礎(chǔ)板上；其次，將2條槽鋼放置定子機(jī)座上，然后將上機(jī)架放置于槽鋼上，并對位置進(jìn)行調(diào)整直至合適，盡量保持上機(jī)架的兩個變形支腿的懸空；最后，要在上機(jī)架的兩個變形支腿上分別套上一個龍門架，并使用鋼板尺（1m）對側(cè)面進(jìn)行檢測，對支撐在變形支腿與龍門架之間的千斤頂進(jìn)行操作，逐漸對支腿施力，強(qiáng)迫其變形，盡量恢復(fù)其

原狀。

參考文獻(xiàn)

[1]李明華，杜江湖.中梁一級水電站水輪發(fā)電機(jī)組蝸殼安裝[J].技術(shù)與市場，2011，18（9）：165-166、168.

[2]江小兵，周暉.三峽工程700MW水輪發(fā)電機(jī)組安裝中發(fā)生問題的分析及處理[J].水力發(fā)電，2005，31（10）：66-68.

[3]王成學(xué).淺談水輪發(fā)電機(jī)組安裝的質(zhì)量控制[J].科技風(fēng)，2011，（22）：79.

[4]盧壯堅(jiān).淺談中小型立式水輪發(fā)電機(jī)組安裝方法[J].建材發(fā)展導(dǎo)向，2011，9（8）：357.

[5]黃郁.淺談水輪發(fā)電機(jī)組安裝中的若干方面[J].科技資訊，2011，（5）：142.

[6]施善崇.四龍電站水輪發(fā)電機(jī)組安裝淺析[J].廣西電業(yè)，2010，（2）：79-83.

作者簡介：祝春妃（1977—），供職于浙江省江山市英岸電站，研究方向：小水電的生產(chǎn)運(yùn)行管理；周海龍（1975—），供職于浙江省江山市水利局，研究方向：水利工程質(zhì)量監(jiān)督、生產(chǎn)運(yùn)行管理。

（責(zé)任編輯：劉 晶）