現(xiàn)代水利水電施工技術(shù)探討

畢慶雙

(通河縣水務(wù)技術(shù)服務(wù)中心，黑龍江通河150900)

現(xiàn)代水利水電施工技術(shù)探討

畢慶雙

(通河縣水務(wù)技術(shù)服務(wù)中心，黑龍江通河150900)

水電，顧名思義，用水發(fā)電，其原理簡單描述為利用水的勢能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，較之火力發(fā)電而言，水電具有清潔環(huán)保，便于管理等優(yōu)點(diǎn)，但也被地形和水資源情況制約，因此在水電系統(tǒng)除水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)外，蓄水蓄能也是關(guān)鍵因素。文章就水電的筑壩蓄水及機(jī)組安裝兩個(gè)方面施工技術(shù)及流程進(jìn)行簡介。

水利水電;工程施工;施工技術(shù);水力發(fā)電;水輪機(jī);

1 筑壩

1.1 碾壓混凝土技術(shù)簡介

碾壓混凝土是20世紀(jì)末在水電領(lǐng)域興起的筑壩新技術(shù)，其應(yīng)用范圍得到了大力的推廣。

它使用了各種大型運(yùn)輸工具及震動(dòng)碾壓機(jī)械，將少量的水泥與粉石粉及混凝土等壓實(shí)。采用大量的，薄層逐步碾壓并上升的澆筑方法。

這種施工方案周期短、投入低。最適合大型工程的混凝土施工。

1.2 碾壓混凝土優(yōu)點(diǎn)

碾壓混凝土較之常規(guī)混凝土的主要優(yōu)點(diǎn)是:拌和物無需注水，坍塌度基本為0。施工方法更接近于土石壩的填筑方法，此外還有如下優(yōu)點(diǎn):

1.2.1 節(jié)約成本

碾壓混凝土因其水泥用量少(傳統(tǒng)工藝相比可以節(jié)省大約三成的水泥)，因此其配料中會(huì)加入較多的粉石粉，在筑壩過程中可以使用大型機(jī)械施工，縮短了養(yǎng)護(hù)期，相比常規(guī)混凝土，提前完成工程任務(wù)，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益。

1.2.2 縮短工期

在碾壓混凝土施工過程中，基礎(chǔ)范圍開挖的少，并可以進(jìn)入大型機(jī)械從而加快施工速度，減少對(duì)水的導(dǎo)流量，與傳統(tǒng)工藝技術(shù)相比，可以縮短近一倍的工期。

在筑壩過程中，由于碾壓混凝土使用的水泥少，因此需要采用薄層碾壓技術(shù)，碾壓強(qiáng)度隨著層數(shù)的增加而遞增，從而促進(jìn)了大型碾壓機(jī)械的更新和提高［1］。

1.3 施工導(dǎo)流及圍堰

導(dǎo)流方案，直接影響整個(gè)工程的時(shí)間點(diǎn)、質(zhì)量、成本和安全。解決施工導(dǎo)流問題，修筑圍堰是快速而有效的辦法。施工導(dǎo)流是一場為水電站建筑施工，而進(jìn)行的與大自然爭分奪秒的斗爭，它與施工總進(jìn)度是密切相關(guān)的。導(dǎo)流速度的選擇、計(jì)劃的制定等，必須以國標(biāo)為基準(zhǔn)，按水工建筑物主體工程的控制進(jìn)度作為主要依據(jù)［2］。

2 機(jī)組安裝

2.1 水輪機(jī)安裝

水輪機(jī)的安裝流程圖見圖1所示。以下對(duì)安裝過程中需要注意的事項(xiàng)做詳細(xì)說明:

2.1.1 尾水管中墩鼻端鋼襯的安裝

1)鼻端鋼襯項(xiàng)端到機(jī)組橫坐標(biāo)軸的直線距離誤差≤3 cm。

2)鼻端鋼襯側(cè)面到機(jī)組縱坐標(biāo)軸的直線距離誤差≤1.5 cm。

3)鼻端鋼襯頂部到絕對(duì)基面的高程誤差≤1 cm。

4)鼻端鋼襯垂直度誤差≤1 cm。

2.1.2 支柱式座環(huán)的安裝

在安裝支柱式座環(huán)的上環(huán)和固定導(dǎo)葉時(shí)，座環(huán)與基礎(chǔ)環(huán)的必須保持一致，若有偏差則偏差方位必須相同。對(duì)基礎(chǔ)環(huán)上平面與座環(huán)上平面的距離要嚴(yán)加掌控，其數(shù)值必須符合設(shè)計(jì)的間隙要求。由于在澆筑混凝土?xí)r座環(huán)會(huì)產(chǎn)生形變，運(yùn)行中項(xiàng)蓋也會(huì)發(fā)生形變，再加上測量工具的誤差這些都會(huì)引起導(dǎo)葉端面間隙的變化，因此座環(huán)應(yīng)有可靠的加固措施［3］。

圖1 水輪機(jī)的安裝流程

2.1.3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝

在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)制安裝前，要對(duì)安裝的位置坑進(jìn)行測定。通過測量邊圓度確定機(jī)組平面圓中心;測量座環(huán)與基礎(chǔ)環(huán)的到基準(zhǔn)平面的距離和水平度，計(jì)算出高度差，所得數(shù)據(jù)必須符合設(shè)計(jì)要求。

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝應(yīng)符合下列要求:①固定止漏環(huán)的安裝位置必須位于機(jī)坑測定后算出的機(jī)組中心點(diǎn)，固定止漏環(huán)的中心作為機(jī)組基準(zhǔn)中心;按基準(zhǔn)中

心線檢查各固定止漏環(huán)的徑向同軸度和平面圓度，各半徑與平均半徑之差，均應(yīng)在可允許范圍內(nèi)。止漏環(huán)工作面高度超過20 cm時(shí)，應(yīng)檢查上、下兩圈;②預(yù)裝導(dǎo)葉時(shí)，其數(shù)量一般≥總數(shù)的1/3;③底環(huán)、頂蓋經(jīng)安裝及調(diào)整后，需對(duì)稱安裝螺栓，其個(gè)數(shù)不能小于總螺栓數(shù)量的一半。導(dǎo)葉端面間隙，各導(dǎo)葉頭部和尾部兩邊間隙應(yīng)一致，不可存在有規(guī)律的偏向;總間隙最大不可超過設(shè)計(jì)間隙，并應(yīng)考慮承載后頂蓋的變形值［4］。

2.1.4 水輪發(fā)電機(jī)組各部件的防腐涂漆要求主要有5點(diǎn):①機(jī)組各部件，需按設(shè)計(jì)要求出廠前進(jìn)行表面預(yù)制處理及涂漆保護(hù);②需要在工地噴漆表層面漆的部件(包括焊接縫)必須按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，若噴漆的色標(biāo)與現(xiàn)場不協(xié)調(diào)時(shí)，除管道顏色必須保持原有設(shè)計(jì)外，可適當(dāng)調(diào)整;③在安裝過程中若部件表面涂層被剮蹭損傷時(shí)，需按照原有的技術(shù)要求對(duì)其修復(fù);④現(xiàn)地施工的涂層必須涂抹均勻、無氣泡、褶皺等，且色標(biāo)要一致;⑤合同規(guī)定或有特殊要求需在工地涂漆的部件，應(yīng)符合規(guī)定。

2.2 發(fā)電機(jī)安裝程序

圖2為發(fā)電機(jī)安裝程序圖，根據(jù)此圖對(duì)發(fā)電機(jī)安裝程序做介紹。

圖2 發(fā)電機(jī)安裝程序

2.2.1 圓盤式結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)子支架的組裝

1)轉(zhuǎn)子中心體的支撐一定要穩(wěn)固，中心體要保持水平，在上法蘭面上測量水平度每米≤0.03 mm;

2)轉(zhuǎn)子安裝架的扇形瓣在對(duì)稱懸吊安裝及轉(zhuǎn)子支架與中心體組合安裝完成后，必須對(duì)應(yīng)并符合如下要求:①立筋板的半徑應(yīng)根據(jù)焊縫的收縮量決定，一般比設(shè)計(jì)值大2～5 mm。若立筋板外表面需要刨或銑時(shí)，需注意在焊縫的收縮量的基礎(chǔ)上再增適當(dāng)裕度;②立筋板的垂直度偏差≤0.15 mm/m;③輪臂在焊接前的要將焊接引起的收縮裕度考慮到，然后確定活動(dòng)弦長的尺寸;④轉(zhuǎn)子圓盤支架焊接過程中應(yīng)監(jiān)視支架尺寸的變化，并采取糾偏措施。焊接完成后必須根據(jù)制造廠的圖紙和技術(shù)文件的要求進(jìn)行外觀和無損探傷檢查［5］。

檢查圓盤支架的尺寸應(yīng)符合以下要求:

①轉(zhuǎn)子圓度的立筋板外平面半徑與設(shè)計(jì)值的偏差必須小于空氣間隙的15‰。對(duì)于配制立筋墊板或副立筋板的轉(zhuǎn)子支架，其立筋墊板在焊接后進(jìn)行刨、銑等進(jìn)一步加工后的半徑與設(shè)計(jì)值的偏差不能大于空氣間隙的1%;②立筋板的垂直度控制在0.2 mm之內(nèi);③輪臂外緣上下端的之間的垂直距離必須與設(shè)計(jì)相符;④立筋板的掛鉤距絕對(duì)基面的距離誤差控制在2.0 mm以內(nèi)，但相鄰兩掛鉤的誤差絕對(duì)≤1 mm;⑤制動(dòng)環(huán)板連接面的平面度≤2.5 mm。

2.2.2 磁極的掛裝

1)磁極中心掛裝高程偏差應(yīng)符合如下要求:

鐵心長度＜1.5 m時(shí)，偏差≤1 mm;

鐵心長度在1.5～2.0 m時(shí)，偏差≤1.5 mm;

鐵心長度＞2 m時(shí)，偏差≤2.0 mm;

2)額定轉(zhuǎn)速在300 RMP及以上的轉(zhuǎn)子，對(duì)稱方向磁極懸掛安裝與絕對(duì)基面的距離偏差≤1.5 mm。

3)磁極鍵打入前，應(yīng)在斜面上涂潤滑劑，打入后，接觸應(yīng)緊密。檢查達(dá)標(biāo)后的磁極鍵，其下端按槽底切割找平，上端留出約20 cm，同時(shí)也應(yīng)與上機(jī)架或擋風(fēng)板保持足夠的間隙。

4)磁板擋塊應(yīng)緊靠磁板鴿尾底部，并焊接牢固。

5)極間撐應(yīng)安裝正確、支撐緊固定可靠鎖定。

6)磁極懸掛安裝完成后，檢查轉(zhuǎn)子圓度，各半徑與設(shè)計(jì)半徑的偏差需小于設(shè)計(jì)空氣間隙值的4%。轉(zhuǎn)子的整體偏心應(yīng)滿足設(shè)計(jì)要求，但最大不應(yīng)大于設(shè)計(jì)空氣間隙的4%。

2.2.3 定子的安裝

1)電機(jī)定子的安裝位置應(yīng)與發(fā)電機(jī)的引出線位置相符，方能保證發(fā)電機(jī)引出線的正常連接。

2)定子要按照水輪機(jī)的實(shí)際中心線校正，在其組裝時(shí)相同的截面測量，各半徑與平均半徑之差≤設(shè)計(jì)值的4%。

3)按水輪機(jī)主軸法蘭盤到絕對(duì)基面的距離及各部件實(shí)測尺寸核對(duì)定子安裝的高程，應(yīng)使定子鐵心中心到絕對(duì)基面的距離與轉(zhuǎn)子磁極平均中心到絕對(duì)基面的距離一致，其偏差值不應(yīng)超過定子鐵心有效長度的1.5‰，但最≤4 mm。

4)當(dāng)電機(jī)轉(zhuǎn)子位于機(jī)組的軸心線后，檢查定、轉(zhuǎn)子間上、下端的空氣間隙，各間隙與平均間隙之差不應(yīng)超過平均間隙值的8%。

2.2.4 轉(zhuǎn)子的吊裝

1)對(duì)于懸吊式機(jī)組轉(zhuǎn)子，在其懸吊安裝之前，必須調(diào)整制動(dòng)器頂面距絕對(duì)基面的距離，使轉(zhuǎn)子在吊裝后推力頭時(shí)，與鏡板保持4～8 mm的間隙。

2)對(duì)于傘式或半傘式電機(jī)，由于推力軸承在發(fā)電機(jī)的下方，在調(diào)整其制動(dòng)器頂面高程時(shí)，僅考慮水輪機(jī)與發(fā)電機(jī)間的聯(lián)軸間隙即可，轉(zhuǎn)子吊入安裝時(shí)也可通過導(dǎo)向件導(dǎo)向?qū)⑥D(zhuǎn)子直接落在推力軸承上。

3)轉(zhuǎn)子吊裝時(shí)，徹底清理轉(zhuǎn)子下部，并在磁軛下部檢查測量轉(zhuǎn)子的撓度。

4)若電機(jī)定子以轉(zhuǎn)子為基準(zhǔn)進(jìn)行校正時(shí)，轉(zhuǎn)子以按合格的水輪機(jī)軸為基準(zhǔn)校正，兩法蘭面中心偏差≤0.04 mm，法蘭盤之間平行度應(yīng) ＜0.02 mm，并校核發(fā)電機(jī)軸垂直度或轉(zhuǎn)子中心體上法蘭面的水平。

5)電機(jī)的定子中心以水輪機(jī)固定的部分為基準(zhǔn)校正后，轉(zhuǎn)子懸吊安裝時(shí)，按空氣間隙調(diào)整中心位置，使定子與轉(zhuǎn)子上、下端的空氣間隙與平均間隙之差小于平均間隙值的8%。

3 結(jié)語

本文闡述了水電工程施工時(shí)關(guān)于筑壩工藝和水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)的安裝技術(shù)等內(nèi)容，并介紹了施工過程中涉及到的一些技術(shù)指標(biāo)，只有成熟的應(yīng)用這些技術(shù)和達(dá)到相關(guān)的技術(shù)指標(biāo)才能完整并系統(tǒng)的建設(shè)一個(gè)水電站。

［1］阮愛國.三峽三期工程混凝土表面缺陷和裂縫的預(yù)防［J］.水利工程，2005(12):24-28.

［2］田土豪，周偉.水利水電工程概論［M］.北京:中國電力出版社，2010:55-60.

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［4］門學(xué)超，劉家威，孫沖.關(guān)于水利水電建筑工程施工技術(shù)的探討［J］.城市建設(shè)，2010(30):35-40.

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TV52

B

1007-7596(2014)05-0096-03

2013-07-16

畢慶雙(1987-)，男，黑龍江安達(dá)人，工程師，從事水利工程勘測、設(shè)計(jì)、監(jiān)理、質(zhì)量檢測工作。