沖擊式機組采用無模型轉輪測量噴嘴與轉輪數(shù)據(jù)及噴嘴調整法蘭配割方法

摘要：六噴嘴沖擊式水輪發(fā)電機組由于廠家未提供模型轉輪，故對實際情況中噴嘴射流中心到轉輪切圓數(shù)據(jù)測量成為一大難點。文章介紹了一種在調節(jié)法蘭配割中具有較好現(xiàn)實性的方法，能達到安裝要求的方式。

關鍵詞：無模型轉輪；數(shù)據(jù)測量；雙面止口法蘭；配割方法

中圖分類號：TM312 文獻標識碼：A 文章編號：1009-2374（2013）26-0027-02

1 工程概況

煙崗、跑馬坪水電站位于四川省涼山州木里縣境內的鴨嘴河下游，為梯級開發(fā)的第二、三級電站，煙崗、跑馬坪電站各裝機兩臺60MW、額定水頭600m、額定轉速600r/min的水斗式立軸水輪發(fā)電機組，本電站具有額定水頭高、六噴嘴、轉輪水斗數(shù)量多等特點。

轉輪外徑為Φ2124.3mm，轉輪切圓為Φ1650mm，噴嘴折向器與轉輪處徑最小距離為22.32mm，廠供測桿長度為1086mm，調節(jié)法蘭厚度為35mm、直徑880mm，測桿離配水環(huán)管距離2481mm，規(guī)程規(guī)范要求噴嘴射流中心與轉輪分水刃切圓距離與高程偏差值均為±2mm，如圖1：

圖1

在以往其他沖擊式機組中，測量噴嘴與轉輪間距離均采用專用測桿與模型轉輪配套方式進行測量，但在該電站中廠家僅提供專用測桿而無模型轉輪，故給數(shù)據(jù)測量帶來了很大難度（主要體現(xiàn)在測量方法的正確性與數(shù)據(jù)的精確度方面），但同時也給其測量帶來了新的方法，該方法更簡單、操作更靈活、更實用、更具有技術經(jīng)濟價值；同時由于廠供調節(jié)法蘭采用雙面止口，如何測量調節(jié)法蘭的實際偏差，如何計算配割中心線及最大配割量、如何配割雙面止口又是一大難點。

2 無模型轉輪噴嘴測量數(shù)據(jù)測量

2.1 中心軸線及高程確定

沖擊式機組機殼相當于混流式機組的座環(huán)，是整個機組的安裝基準，故機殼中心即轉輪中心，機殼精加工面高程與轉輪切圓中心高差相對值不變，故用0.2mm鋼琴線模擬轉輪中心，并通過機殼精加工部位用水準儀測出轉輪的切圓中心高程，該高程即為轉輪安裝中心高程，并將該高程分別反測至鋼琴線及轉輪室里襯上，并做好標記，以便后續(xù)使用，該高程為所有噴嘴安裝后的理想高程，也是噴嘴安裝控制的基準高程。

2.2 噴嘴及測桿連接

全面清理配水環(huán)管法蘭面、螺孔、噴嘴及調節(jié)法蘭的組合面、螺孔及止口，然后對稱地穿入螺栓，并用白布將法蘭組合面上部遮蓋，以免在施工過程中其他雜物進入組合面，從而使法蘭組合面不能充分接觸，影響其測量精度，以致造成后序調節(jié)法蘭配割數(shù)據(jù)有誤，然后對稱打緊組合螺栓，組合螺栓的打緊力矩要求基本一致，拆出噴嘴折向器，將測桿安裝在噴嘴折向器法蘭處，并對稱打緊組合螺栓，打緊力矩值相差不大，以備測量所用。

考慮六個噴嘴安裝具有對稱性，故在測量的過程中應盡量對稱測量，如14、25、36兩組法蘭對稱測量（因為兩組噴嘴的安裝位置是相互平行的），這樣可減少基準線的設置次數(shù)，從而提高測量數(shù)據(jù)的精度及縮短測量時間。

2.3 數(shù)據(jù)測量

2.3.1 高程值測量：用水準儀測量已安裝測桿端處中心高程，然后與轉輪安裝基準高程比較，兩者之間的差值即為噴嘴射流中心到轉輪分水刃切圓的高程偏差，此時應注意偏差值的正負。

2.3.2 左右偏差值測量：首先在測桿處找出噴嘴與測桿的總長值2481mm，做上標記（此處2481mm數(shù)值，需參考配水環(huán)管澆筑完成后實測與轉輪切線中心的數(shù)據(jù)，如測得數(shù)值大于2481mm，則在測桿處作相應的減少量，如測得數(shù)值小于2481mm，則在測桿處作相應的增加量），然后通過軸線中心高程及測桿2481mm處的相對標記，用卷尺實測兩者之間的距離，如大于轉輪切圓半徑825mm，則說明噴嘴射流中心向外偏移轉輪切圓，需通過調節(jié)法蘭調整噴嘴射流中心，使之向轉輪切圓偏移，如實測為829mm，則需通過調節(jié)法蘭使測桿2481mm處向轉輪切圓內偏移4mm，如小于轉輪切圓半徑825mm，則說明噴嘴射流中心向內偏移轉輪切圓，需通過調節(jié)法蘭調整噴嘴射流中心，使之向轉輪切圓反方向偏移，如實測為823mm，則需通過調節(jié)法蘭使測桿2481mm處向轉輪切圓外偏移2mm，同時需注意數(shù)據(jù)正負之分，按此方式依次測出六個噴嘴的尺寸偏差，其中XY數(shù)據(jù)為測桿實測數(shù)據(jù)， X'Y'數(shù)據(jù)為測桿實測數(shù)據(jù)折算到調節(jié)法蘭處的數(shù)據(jù)，其數(shù)據(jù)如表1：

表1 跑馬坪2#機噴嘴實測數(shù)據(jù)

X Y X' Y'

1#噴嘴偏差 -9 -2 -3.19 -0.71

2#噴嘴偏差 -11 0 -3.9 0

3#噴嘴偏差 3.7 -6.0 1.31 -2.13

4#噴嘴偏差 11 -6.0 3.9 -2.13

5#噴嘴偏差 13.7 -2 4.86 -0.71

6#噴嘴偏差 -7 0 -2.48 0

備注：正向法蘭而（正對噴嘴），上為+Y，右為+X；X、Y方向大于基準值均為正值。

2.4 調節(jié)法蘭配割中心線角度及配割量計算

以下就2#機4#噴嘴偏差值為例進行配割中心線角度及配割量計算，由于以上數(shù)據(jù)是實測測桿與轉輪切線的數(shù)據(jù)，故將該數(shù)據(jù)折算至調節(jié)法蘭處值為：

X'：11×880÷2481=3.90mm

Y'： -6×880÷2481=-2.13mm

2.4.1 角度計算：作一輔助圓，圓的直徑為調節(jié)法蘭直徑（即Φ=880 mm），為使噴嘴射流中心與轉輪切圓數(shù)據(jù)符合規(guī)范，配割中心線必處于2、4象限，且配割最大值處于第2象限，故分別在-X軸上取3.9mm，在Y軸上取2.13mm，為直觀起見，分別將其數(shù)值擴大100倍，即-X軸上取390mm，在Y軸上取213mm，分別在該兩點做垂直于軸的垂線，兩垂線相交于A點，經(jīng)A點及中心圓點作直線，交圓周于B、C兩點，如圖2：

圖2

故∠α=atan（x/y）=1.07091弧度≈61.39度

根據(jù)現(xiàn)場實際情況，為更好更方便地作出配割中心線，需將弧長值求出，然后用卷尺可直接量出最高點位置，且通過中心點直線即為配割中心線，此處不具體

闡述。

2.4.2 最大值計算：由圖2可知，配割最大值為B點，且C點為最小配割值，配割量為0mm，故最大配割量B點的值為：

hB=√（x2+y2） ≈4.44 mm

2.4.3 調節(jié)法蘭止口配割：由于調節(jié)法蘭經(jīng)上述配割后，調節(jié)法蘭安裝方位角度發(fā)生變化，故原調節(jié)法蘭止口不能與噴嘴或配水環(huán)管法蘭止口相吻合，因此配割面止口也應進行相應配割，根據(jù)現(xiàn)場實際情況，在止口側面與配割法蘭面垂直 （止口寬度不變）的情況能滿足安裝要求，故將止口內側面配割至與法蘭面垂直，此時兩法蘭面止口相吻合。

3 結語

該測量方法實用于沖擊式機組無模型轉輪的數(shù)據(jù)測量，摒棄了以往必須采用模型轉輪與測桿相配合的測量方式，是一種更簡便、更適用的測量方法，可予以推廣。

該測量方法由于僅采用專用測桿進行測量，故避免了模型轉輪的加工制作，節(jié)約制作成本，同時節(jié)約了精加工件的管護成本。

以往調節(jié)法蘭的配割都采用經(jīng)驗值進行配割，具有反復測試且工作量較大、運輸成本高、工期時間長、所需費用高等特點，本文根據(jù)現(xiàn)場實際情況及施工經(jīng)驗所提出的調節(jié)法蘭中心線及最高值的測量方法及簡便計算，改變了以往一成不變的安裝理念，避免了噴嘴配割后的往復安裝、拆卸，使得安裝噴嘴工作一步到位，節(jié)約時間。

以往電站中調節(jié)法蘭均采用帶盤根槽的平板法蘭，在法蘭配割時可以不考慮盤根槽的情況，但如果存在有止口的問題時，則必須在法蘭配割完成后對止口進行配割處理，使止口側面必須與法蘭配割面相互垂直。

煙崗與跑馬坪兩個電站共計四臺水輪機，共計24個調節(jié)法蘭，其所有調節(jié)法蘭均按此方法進行測量、計算、配割，配割后的所有調節(jié)法蘭與噴嘴安裝后測量數(shù)據(jù)一次性達到設備控制精度要求，一次合格率達到100%。

作者簡介：唐進文（1982—），男，中國水利水電第十工程局有限公司機電安裝分局煙崗、跑馬坪電站機電設備安裝工程項目總工，助理工程師。