良德壩后電站水輪發(fā)電機(jī)組拆御分析

周盛

摘要：茂名市鑒江流域水利工程管理局良德壩后電站使用的HL702-LJ-230水輪機(jī)現(xiàn)已落后，發(fā)電效率低，經(jīng)省水利廳批準(zhǔn)決定增效改造。該工程對(duì)水輪發(fā)電機(jī)組拆卸技術(shù)提出了較高要求，所以本文針對(duì)相關(guān)內(nèi)容進(jìn)行了探討。

關(guān)鍵詞：立式混流;水輪發(fā)電機(jī)組;拆卸

1 工程概況

高州水庫(kù)位于廣東省高州市東北部鑒江一級(jí)支流大井河及曹江之上，是由良德、石骨兩個(gè)水庫(kù)通過(guò)龍頭坳連通而成的大（1）型綜合水利樞紐工程。水庫(kù)以灌溉、防洪和供水為主，結(jié)合發(fā)電、養(yǎng)魚，集雨面積達(dá)1022km2，總庫(kù)容12.79億m3。良德壩后電站是利用高州水庫(kù)引水發(fā)電的壩后低干渠電站，總裝機(jī)容量為2×10MW，采用2臺(tái)HL702-LJ-230水輪機(jī)及2臺(tái)TS425/113-32發(fā)電機(jī)。電站自1976年建成已經(jīng)運(yùn)行了30多年時(shí)間，由于HL702型號(hào)老舊，設(shè)計(jì)和制造水平都很落后，性能指標(biāo)差，年發(fā)電量損失大，而且易發(fā)生空蝕現(xiàn)象，所以增效改造是很自然的選擇。良德壩后電站增效改造工程是由廣東省水利廳以粵水農(nóng)電[2012]22號(hào)文批準(zhǔn)建設(shè)，建設(shè)資金來(lái)自中央、省級(jí)補(bǔ)助和自籌，改造內(nèi)容主要是更換2臺(tái)高效立式混流水輪機(jī)組及有關(guān)附屬設(shè)備。由于要利用原水輪機(jī)組的埋件，并保證新機(jī)組設(shè)備的安裝尺寸與舊設(shè)備埋件完全一致，所以必須根據(jù)舊機(jī)組設(shè)備拆卸后埋件的測(cè)量尺寸，確定新機(jī)組的安裝尺寸，以保證改造后發(fā)電機(jī)組的安裝與運(yùn)行要求。鑒于此，舊水輪發(fā)電機(jī)組的拆卸不能采取“強(qiáng)拆”做法，拆卸時(shí)必須保證原埋件不受到任何破壞和變形影響，然后再精確測(cè)量埋件安裝尺寸。

2 水輪發(fā)電機(jī)組拆卸

2.1 拆卸準(zhǔn)備

水輪發(fā)電機(jī)組拆卸前應(yīng)做好必要的準(zhǔn)備工作，了解舊機(jī)組的原理和結(jié)構(gòu)，特別是各零部件之間的位置、結(jié)構(gòu)及相互關(guān)系，為合理拆卸奠定基礎(chǔ)。為了對(duì)比新舊機(jī)組的性能參數(shù)，應(yīng)在停機(jī)前做好各種負(fù)荷工況的參數(shù)記錄，如軸承溫度（油溫、水溫、瓦溫）、發(fā)電機(jī)定子溫度（鐵芯溫度、風(fēng)溫）、機(jī)組開(kāi)度、水壓、尾水管真空度、蝸殼水壓、尾水位、運(yùn)行水頭下的功率等。然后停機(jī)、斷電，關(guān)閉前池閘門及水輪機(jī)主閥，排盡蝸殼、尾水管內(nèi)的積水。清理工作現(xiàn)場(chǎng)，如機(jī)組周圍的雜物、地面積水與積油。拆卸項(xiàng)目負(fù)責(zé)人與運(yùn)行單位辦理相關(guān)交接手續(xù)，并對(duì)有關(guān)安全措施進(jìn)行檢查和核實(shí)，雙方確認(rèn)無(wú)誤即可完成移交。拆卸單位應(yīng)準(zhǔn)備好合適的工器具和設(shè)備，并對(duì)待拆零部件做好必要的標(biāo)記，以便拆除后分類放好，需要測(cè)量時(shí)也不會(huì)弄混淆。

2.2 拆卸順序

本工程拆卸時(shí)，水輪機(jī)拆卸與發(fā)電機(jī)拆卸交叉進(jìn)行，并從機(jī)組最上端發(fā)電機(jī)部分開(kāi)始，在拆卸發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、上機(jī)架等部分后再拆卸水輪機(jī)。圖1是水輪發(fā)電機(jī)組拆卸流程圖[1]。

由圖1可見(jiàn)，水輪發(fā)電機(jī)組的拆卸遵循先外后里、先上后下的順序，部分階段可上下同時(shí)進(jìn)行，所以應(yīng)做好安全措施。拆卸的主要內(nèi)容包括：（1）拆除外部密封結(jié)構(gòu)，如上、下機(jī)架蓋板;（2）拆卸管線，如水、油、氣、電等管線;（3）拆卸上導(dǎo)軸承、推力軸承及相關(guān)組件;（4）拆卸推拉桿及導(dǎo)葉連接部分組件;（5）拆卸下導(dǎo)軸承或水導(dǎo)軸承及相關(guān)組件;（6）拆卸發(fā)電機(jī)總裝零部件、上機(jī)架及發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分;（7）拆卸下機(jī)架、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分等。下面分析幾個(gè)重要部件的拆卸技術(shù)及注意事項(xiàng)。

2.3 拆卸軸承

立式混流水輪發(fā)電機(jī)組有1個(gè)推力軸承和2個(gè)導(dǎo)軸承。拆卸軸承需要使用專用工具，并且有一定技術(shù)含量。拆卸推力軸承（如圖2所示）時(shí)，先要拆除卡環(huán)。而拆除卡環(huán)，必須先用千斤頂頂起轉(zhuǎn)子，使推力頭鏡板與瓦面分離。然后頂起制動(dòng)閘，使發(fā)動(dòng)機(jī)組重量落在制動(dòng)閘上。制動(dòng)閘放油后，等待10～15min，若推力頭鏡板與瓦面間隙（約3～5mm）沒(méi)有變化，即可拆除卡環(huán)。拆卡環(huán)時(shí)，先要解鎖保險(xiǎn)墊片，再拆除卡環(huán)與推力頭之間的連接螺栓，然后使用平口鏨子分開(kāi)卡環(huán)并取出。接著拆下推力頭與鏡板之間的定位銷、連接螺栓，在專用工具和千斤頂協(xié)力配合下使推力頭松動(dòng)，然后通過(guò)橋機(jī)吊出。一般水導(dǎo)軸承（如圖3所示）的拆卸與發(fā)電機(jī)上部的拆卸同步進(jìn)行，在下機(jī)架支腿上掛2個(gè)手拉鏈葫蘆將水導(dǎo)軸承提起，在拆卸時(shí)要先放盡軸承內(nèi)的余油并拆除油盆等附件。在吊出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子前需要先拆卸上導(dǎo)軸承。首先拆除軸瓦上的壓板，然后使用專用調(diào)瓦扳手松開(kāi)頂

瓦上的抗重螺栓，再將2顆取瓦螺釘旋入取瓦孔，軸瓦即可分離取出。

2.4上法蘭分解

發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)軸的法蘭稱為上法蘭。轉(zhuǎn)子吊出前，需要松開(kāi)上法蘭（如圖2所示）的螺栓。這項(xiàng)工作應(yīng)在機(jī)組重量已落在制動(dòng)器上且發(fā)電機(jī)軸承、蓋板已全部拆除后進(jìn)行。首先，在水機(jī)室內(nèi)使用木板搭建工作臺(tái)。接著在基礎(chǔ)環(huán)上放置3對(duì)等高楔子板，其高度應(yīng)使水輪機(jī)主軸止口與發(fā)電機(jī)主軸止口脫離后有大約5mm間隙。再由3人配合拆卸主軸連接螺栓。先使用工具去除螺母上的防松裝置（點(diǎn)焊點(diǎn)或攔塊），然后對(duì)稱均勻地使用游擊錘打松各個(gè)螺母，除保留2顆螺栓與螺母外，拆下其他螺栓。接下來(lái)對(duì)稱穿上2顆落軸螺栓和螺母，取下保留的2顆連軸螺栓。利用落軸螺栓使轉(zhuǎn)輪均勻落到楔子板上。不用落軸螺栓，也可借助備用螺栓、橫梁和千斤頂分解水輪機(jī)軸上法蘭。

2.5 吊出轉(zhuǎn)子

首先，布置轉(zhuǎn)子起吊防撞、防傾斜及其他安全措施，檢查橋機(jī)及起吊器具。然后將專用吊具安裝在發(fā)電機(jī)主軸推力軸承軸頸位置，再裝上卡環(huán)。檢查發(fā)電機(jī)上、下連接部分已拆除、不影響轉(zhuǎn)子吊出時(shí)，在吊具上掛好鋼絲繩，使用橋機(jī)將轉(zhuǎn)子吊出。為安全起見(jiàn)，需安排8～10個(gè)人配合，1人負(fù)責(zé)指揮，3～5個(gè)人在定子上、水機(jī)室和下機(jī)架處監(jiān)視，4個(gè)人持木條防止轉(zhuǎn)子碰撞定子。起吊應(yīng)先試吊幾次，檢查沒(méi)有問(wèn)題再將轉(zhuǎn)子吊出機(jī)坑。轉(zhuǎn)子取出后應(yīng)臨時(shí)固定好，以防傾倒。

2.6 拆除導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

舊機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的一些技術(shù)參數(shù)對(duì)新機(jī)安裝尺寸有一定參考價(jià)值，所以拆卸前應(yīng)進(jìn)行一些測(cè)量。測(cè)量項(xiàng)目包括導(dǎo)葉漏水量、導(dǎo)葉端面間隙與立面間隙、接力器壓緊行程、導(dǎo)葉開(kāi)度、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)動(dòng)作力等。這些參數(shù)可在停機(jī)時(shí)測(cè)量。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)分為傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和過(guò)水部件兩部分。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)包括推拉桿、控制環(huán)、導(dǎo)葉臂、連板、連臂、分半鍵、剪斷銷、導(dǎo)葉端蓋和止推塊等。先將拆卸部件做好標(biāo)記和編號(hào)，再對(duì)各部件的位置尺寸或定位尺寸進(jìn)行測(cè)量。然后就可以依次拆除。推拉桿和控制環(huán)只要拆下銷子的鎖片，取下銷子，拆下螺母，即可取出推拉桿。接著拆連臂等部件，拔去銷軸即可取出連臂。拆除分半鍵要使用專用拔鍵工具。拆去止推壓板，使用拔拐臂工具拔起拐臂。導(dǎo)葉套筒的拆除，可先用2個(gè)頂絲將套筒頂起，再通過(guò)專用工具拔出套筒。當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、下機(jī)架和水導(dǎo)軸承吊出后，可以拆卸過(guò)水部件。先測(cè)量頂蓋與底環(huán)間距，然后拔出頂蓋定位銷，拆除頂蓋與座環(huán)結(jié)合螺栓，吊出頂蓋。對(duì)導(dǎo)葉進(jìn)行編號(hào)，然后吊出。對(duì)底環(huán)做好標(biāo)記再吊出。

2.7 拆除水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部分

將專用吊具安裝在水輪機(jī)軸法蘭上，然后將轉(zhuǎn)動(dòng)部分吊出機(jī)坑，并放在指定位置。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪與主軸之間的法蘭一般稱為下法蘭。下法蘭拆卸方法與上法蘭類似，這里不再重復(fù)。為防止傾倒，應(yīng)使用吊機(jī)吊住主軸，拆出螺栓后放平主軸。最后拆除泄水錐、軸心補(bǔ)氣閥等零部件。

2.8 埋件等安裝尺寸測(cè)量

現(xiàn)場(chǎng)清理后，對(duì)尾水管里襯、轉(zhuǎn)輪室、座環(huán)、機(jī)坑里襯、發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)底板等埋件尺寸進(jìn)行精確測(cè)量。

3 結(jié)語(yǔ)

對(duì)老舊型號(hào)的水輪機(jī)發(fā)電機(jī)組進(jìn)行增效改造是提高水輪機(jī)運(yùn)行可靠性和效率的必由之路。舊機(jī)改造不存在新機(jī)安裝的難點(diǎn)——埋件安裝，但新機(jī)必須適應(yīng)舊機(jī)埋件的安裝尺寸，新機(jī)制造安裝前需拆除舊機(jī)并精確測(cè)量埋件尺寸。本文對(duì)舊機(jī)拆卸技術(shù)進(jìn)行了分析，可供類似工程參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

[1]戴鈞，王洪云.中小型混流式水輪發(fā)電機(jī)組機(jī)械檢修及主要易損部件的修復(fù)技術(shù)[M].北京：中國(guó)水利水電出版社，2007.