福建省仙游抽水蓄能電站發(fā)電機總裝工藝及應(yīng)用

羅宗柯（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州350000）

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福建省仙游抽水蓄能電站發(fā)電機總裝工藝及應(yīng)用

羅宗柯
（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州350000）

摘要：通過分析抽水蓄能電站發(fā)電機組的總裝工藝流程，利用合理的安裝程序，保證機組一次性啟動成功，并總結(jié)經(jīng)驗。

關(guān)鍵詞：抽水蓄能電站；發(fā)電機；總裝

1概述

仙游抽水蓄能電站位于福建省莆田市仙游縣西苑鄉(xiāng)，距仙游縣城約33 km。電站安裝4臺混流可逆式水泵水輪發(fā)電機組，總裝機容量1 200 MW（4× 300 MW）。樞紐工程主要由上水庫、輸水系統(tǒng)、地下廠房系統(tǒng)、地面開關(guān)站和下水庫等建筑物組成。

發(fā)電機總裝系指水輪機各大部件已吊入機坑，發(fā)電機部件預(yù)組裝工作基本結(jié)束，轉(zhuǎn)子吊入機坑等條件下進行，并根據(jù)圖紙尺寸和部件的實測尺寸來確定安裝參數(shù)。總裝是確保機組運行質(zhì)量的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，機組的總裝質(zhì)量對機組的振動、擺度、瓦溫、噪聲等均有重要影響。

2發(fā)電機總裝

2.1結(jié)構(gòu)特點

福建仙游抽水蓄能電站發(fā)電電動機組為三相立軸、懸式、空冷可逆式同步電機。發(fā)電電動機主軸采用二根軸結(jié)構(gòu)，上端軸與轉(zhuǎn)子中心體采用螺栓連接，下端軸與轉(zhuǎn)子中心體采用螺栓連接。發(fā)電電動機轉(zhuǎn)子通過下端軸與水泵/水輪機軸采用法蘭螺栓連接。推力軸承位于轉(zhuǎn)子上方，與上導(dǎo)軸承組成組合軸承，下導(dǎo)軸承位于轉(zhuǎn)子下方。

2.2發(fā)電機主要參數(shù)（見表1）

表1　機組主要參數(shù)

2.3總裝安裝流程圖（見圖1）

圖1　

2.4轉(zhuǎn)子吊裝后與下端軸聯(lián)軸

轉(zhuǎn)子吊裝后，利用橋機配合初步調(diào)整下端軸與轉(zhuǎn)子瓶狀軸的同心度和水平符合要求后（考慮到仙游抽蓄電站水機軸過長且止漏環(huán)間隙小，一般同心度控制在0.15 mm之內(nèi)，水平度0.04 mm之內(nèi)），拆除起吊工具。轉(zhuǎn)子吊入機坑與下端軸聯(lián)軸，見圖2。對準瓶狀軸與下端軸標記，聯(lián)軸過程按以下程序進行：用聯(lián)軸工具，平穩(wěn)、均勻、對稱提升下端軸。止口即將靠近時，用綢布和無水酒精再次清掃法蘭面，確保無任何灰塵；止口進入時平滑、無碰撞和憋勁；螺栓把緊前，兩法蘭間無間隙，兩法蘭徑向無錯牙；采用液壓拉伸器分4次（25 %PN、50 %PN、75 %PN、100 %PN）對稱預(yù)緊，見圖3，螺栓伸長值ΔL滿足設(shè)計要求約為0.5（公差0～0.05）mm。緊固后，按照相同的順序檢查緊固力矩。最后用塞尺檢查兩組合面間隙，應(yīng)符合規(guī)范及設(shè)計要求。

圖2　聯(lián)軸螺栓裝配示意圖

圖3　聯(lián)軸螺栓打緊示意圖

2.5上端軸吊裝

仔細清理上端軸上、下法蘭面，把上端軸與上端軸吊具用螺栓聯(lián)結(jié)起來，聯(lián)結(jié)螺栓的力矩為2 000N·m，按裝配標記將上端軸平穩(wěn)地吊放在轉(zhuǎn)子法蘭上，檢查上端軸與轉(zhuǎn)子上法蘭的錯位及兩法蘭間隙，同軸度滿足要求后，對稱把緊螺栓，螺栓的伸長值△L1=0.5（公差0～0.05）mm，見圖4。

圖4　上端軸聯(lián)結(jié)螺栓伸長值測量示意圖

2.6上機架回裝

上機架回裝必須檢查上機架基礎(chǔ)板與其調(diào)整墊板之間的間隙，應(yīng)符合有關(guān)規(guī)定。按要求緊固上機架基礎(chǔ)板固定螺栓后檢查上機架中心體高程、水平。要求上機架中心體的中心偏差不應(yīng)大于0.5 mm，水平偏差不應(yīng)大于0.02 mm/m，且最大水平度不大于0.10 mm，其高程偏差設(shè)計高程±1 mm。機組軸線調(diào)整合格后將上機架地腳螺栓用鋼筋搭焊在機坑混凝土支墩的鋼筋上，使其與機坑混凝土形成整體。澆灌上機架基礎(chǔ)混凝土，待二期混凝土養(yǎng)護期過后，將基礎(chǔ)板地腳螺母按要求把緊并點焊牢，另外，上機架油槽內(nèi)高壓油頂起裝置管路安裝完成后進行管路的壓力試驗，試驗壓力為13 MPa，并保持30 min不泄漏。

2.7推力軸承瓦安裝

檢查推力軸承瓦、托瓦，并檢查瓦面應(yīng)無密集的氣孔、裂紋、硬點和脫殼等缺陷，瓦面應(yīng)無嚴重的碰傷（該電站按主機廠要求不對巴氏合金瓦進行刮研）；

通過目測和擦拭檢查推力瓦、托瓦表面的清潔情況，將推力軸承瓦與托瓦試配，確保推力瓦軸承瓦與托瓦接觸面積不低于85 %后再安裝；

抽查20%彈簧裝配的高度應(yīng)滿足52.3±0.02mm，沿上機架擋塊之間布置全部彈簧，在彈簧上方按編號順序?qū)⑼型吆屯屏S承瓦吊裝就位。將托瓦出油邊緊靠擋塊，檢查托瓦進油邊與擋塊之間的間隙值為1（公差0～0.2）mm。若不滿足要求，應(yīng)調(diào)整項15擋塊與推力基礎(chǔ)環(huán)把合螺栓間隙（如圖5），如仍不能滿足要求應(yīng)加工擋塊。將托瓦和推力瓦依照編號和方位安放在推力軸承彈簧上，注意雙溫度計推力瓦的方位。

圖5　推力軸承裝配示意圖

將連板（項11）固定在推力基礎(chǔ)環(huán)上，檢查連板與托瓦徑向和軸向之間均應(yīng)有間隙，且連板上平面與托瓦之間軸向間隙δ應(yīng)滿足圖紙要求“安裝時檢查δ不得小于3 mm；安裝連板，檢查連板與推力瓦徑向與軸向應(yīng)有間隙。檢查調(diào)整推力瓦與間隔塊之間的間隙在1（公差0～0.2）mm。檢查連板固定螺栓力矩應(yīng)100 N·m。安裝時確保托瓦兩側(cè)與間隔塊間隙約1 mm，并保證瓦能活動，不能頂死。用螺紋鎖固膠將螺紋鎖死（如圖6）。

圖6　連接板與托瓦間隙檢查示意圖

2.8熱套推力頭

推力頭熱套必須檢查主鍵的軸向、徑向尺寸及工作面配合情況，檢查軸鍵槽和推力頭鍵槽軸向垂直度，之后必須與軸鍵槽，推力頭鍵槽試配裝。

加熱前應(yīng)先調(diào)整好推力頭水平，檢查推力頭絕緣值，根據(jù)推力頭與主軸的配合間隙，并綜合考慮推力頭熱套過程中溫度降低以及主軸傾斜值等因數(shù)，確定推力頭熱套間隙為0.6～0.7 mm，并根據(jù)此間隙確定其加熱器總?cè)萘考捌浼訜釙r間。對所有的加溫電源線進行檢查確認，逐一合上開關(guān)，投入加熱器，對推力頭進行整體加熱。加熱過程中，在控制加熱時間的基礎(chǔ)上，將加熱器分批逐次投入，同時，定期測量、記錄推力頭溫升及內(nèi)經(jīng)。加熱過程中應(yīng)注意觀察，防止短路等異常情況；推力頭加熱時，加溫的溫度按照孔徑脹量大于0.6～0.7 mm確定，溫度以不超過100℃為宜，升溫速度控制在5～8℃/h范圍內(nèi)，并進行記錄。加溫時需要注意監(jiān)視加熱帶所在位置溫度，防止表面溫度過高，材料發(fā)藍，必要時可斷續(xù)加溫。

用專用千分尺檢查推力頭的膨脹量達到要求后，吊入套裝。套裝時，在孔與主軸對正后，一次落到底部后安裝卡環(huán)、卡環(huán)固定環(huán)；之后利用推力頭專用工具四個方向?qū)ΨQ、均勻拉緊螺桿，將推力頭提起與卡環(huán)、卡環(huán)槽緊密接觸，并用0.02 mm塞尺檢查卡環(huán)上下受力面的間隙，應(yīng)不能通過。

推力頭降溫冷卻至室溫后，再次檢查卡環(huán)上下受力面的間隙，應(yīng)符合設(shè)計要求。

2.9轉(zhuǎn)動部分重量的轉(zhuǎn)移

對定轉(zhuǎn)子空氣間隙進行檢查，確保空氣間隙內(nèi)無雜物，在推力頭處架設(shè)百分表監(jiān)控，將制動器頂起，取出制動器上的楔子板，然后緩慢泄壓，使轉(zhuǎn)動部分緩緩落下，將轉(zhuǎn)動部分重量轉(zhuǎn)移到推力軸承上，實測機組轉(zhuǎn)動部分重量轉(zhuǎn)移到推力軸承上后上機架撓度值δ，完成后復(fù)查鏡板水平應(yīng)不大于0.02mm/m，如有偏差應(yīng)做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

2.10機組高程水平檢查、調(diào)整

以水輪機座環(huán)的實際高程為基準，并綜合考慮定子鐵芯中心線高程、轉(zhuǎn)子磁極中心線高程偏差、水輪機主軸和發(fā)電機主軸的加工長度偏差，轉(zhuǎn)子的下沉量以及推力頭軸向高度尺寸加工偏差值等因素，確定鏡板背面在額定推力下的實際運行高程。以鏡板背面在額定推力下的實際運行高程為基準，綜合考慮上機架在額定推力符合下的撓度值、水輪機轉(zhuǎn)輪的安裝高程要求，以及額定推力負荷下推力軸承穩(wěn)態(tài)冷油溫度所對應(yīng)的彈簧束中心平均壓縮值，確定出在轉(zhuǎn)動部分重量下機組鏡板背面的實際安裝高程。

利用電動試壓泵及制動器頂起轉(zhuǎn)子，然后釋放制動器油壓，讓轉(zhuǎn)子平穩(wěn)地落下，待機組轉(zhuǎn)動部分穩(wěn)定后，分別將抱緊的導(dǎo)軸瓦松開，分別讀取每塊瓦下的百分表讀數(shù)。計算各彈簧的中心壓縮量，要求各彈簧束中心壓縮量之間偏差不得大于0.2 mm，且鏡板水平不得大于0.02 mm/m。使各彈簧束在受力情況下其鏡板水平符合要求。

從仙蓄電站4臺機組整體情況看，水平均需微調(diào)，可調(diào)整上機架支腿墊板來滿足要求。

2.11機組軸線檢查及定中心

在鏡板背面Y、X、-Y、-X架設(shè)4塊軸向百分表，以檢查推力瓦和鏡板之間的油膜厚度是否達到設(shè)計要求。

調(diào)整大軸到機組的中心：用塞尺測量上下迷宮間隙并記錄。計算對稱方向的數(shù)值，得出轉(zhuǎn)輪是否在迷宮中心，上下迷宮的數(shù)值是否對應(yīng)。偏差在0.10mm可不必調(diào)整，如果超過必須進行調(diào)整（上下固定迷宮安裝時的中心偏差要考慮）。調(diào)整步驟：在上導(dǎo)瓦軸向放置4塊百分表，檢查無阻礙后啟動高壓注油泵，利用上導(dǎo)瓦的調(diào)整斜鍵將大軸調(diào)到機組中心。之后測量上下迷宮間隙，如不合格反復(fù)調(diào)整，直至合格為止。

復(fù)查鏡板水平、大軸垂直度，要求鏡板水平不得大于0.02 mm/m，大軸傾斜度不得大于0.02 mm/m。機組轉(zhuǎn)動部分處于中心位置。沿機組軸系從上到下分別在卡環(huán)、上導(dǎo)軸頸、鏡板、下導(dǎo)軸承軸頸、發(fā)電機主軸及水輪機軸法蘭和水導(dǎo)軸承軸頸處，將其圓周分成8等份，并按+Y方向為起點（1點），逆時針方向從1～8進行編號，并在等分點處作記號。另外在鏡板軸向（X、Y）、主軸密封抗磨環(huán)軸向（內(nèi)外），各設(shè)置1塊百分表，安放的百分表從上到下應(yīng)在一條垂線上，并在推力頭上放置合像水平儀（主要檢查推力頭旋轉(zhuǎn)水平）。在機組軸系處于自由狀態(tài)下，分別按單側(cè)間隙在0.03～0.05 mm以內(nèi)抱緊在機組YX軸線方向的4塊上導(dǎo)瓦，抱瓦前應(yīng)各導(dǎo)軸承瓦工作面上抹上干凈的透平油，抱瓦時應(yīng)用百分表監(jiān)視相應(yīng)位置處軸位移情況，以防止抱瓦過程中機組轉(zhuǎn)動部分中心發(fā)生改變。

盤車讀數(shù)記錄位置有推力頭水平、鏡板徑向軸向、主軸密封抗磨環(huán)軸向（內(nèi)外）、上導(dǎo)、下端軸上法蘭、下導(dǎo)、下端軸下法蘭、水輪機軸上法蘭、水導(dǎo)。

盤車過程：將百分表對零，啟動高壓注油泵旋轉(zhuǎn)大軸，旋轉(zhuǎn)過程中，各部位要監(jiān)視百分表的讀數(shù)是否正常，有無不動、突跳現(xiàn)象。上導(dǎo)的位移不得超過0.05 mm（在0.01 mm內(nèi)為宜）。整個過程中應(yīng)無異常摩擦聲音，無卡組現(xiàn)象。正常后即可進行逐點盤車，記錄數(shù)據(jù)，盤車以兩圈為宜，相互比較，各盤車點2次數(shù)值應(yīng)基本相同。

軸線處理：根據(jù)各部位測點百分表讀數(shù)，進行盤車數(shù)據(jù)（軸線擺度值）計算。計算上導(dǎo)、下導(dǎo)、下端軸上法蘭、下端軸下法蘭處、水輪機軸上法蘭、水導(dǎo)的全擺度和凈擺度。全擺度：以軸心為對稱中心兩對稱點數(shù)值幾何差：即1—5、2—6、3—7、4—8為各處全擺度。凈擺度：全擺度減去對應(yīng)點的上導(dǎo)位移值為凈擺度。根據(jù)盤車數(shù)據(jù)分析，當(dāng)盤車測得機組凈擺度超過允許值時，可通過刮磨卡環(huán)來調(diào)整。如果機組軸線在法蘭處有反折情況，可改變法蘭連接的方位來進行調(diào)整，也可以把連接螺栓的伸長值調(diào)整在允許范圍內(nèi)的上限和下限進行調(diào)整。

卡環(huán)刮磨量可按下面公式進行計算：

式中：H—卡環(huán)最大刮磨值（mm）；

fn—水導(dǎo)凈擺度值（mm）；

D—卡環(huán)有效直徑（mm）；

L—鏡板至水導(dǎo)處的長度（mm）。

卡環(huán)刮磨：取出卡環(huán)，將卡環(huán)分區(qū)。根據(jù)盤車數(shù)據(jù)計算出的刮磨值，確定最高點和最低點的方位。高/低點為中心線，按中心線垂直分成5～6區(qū)（分區(qū)的數(shù)量可根據(jù)刮磨量的大小決定）。高點為刮磨最大區(qū)，然后分區(qū)逐減，低點為不刮區(qū)。如圖7所示：

圖7　卡環(huán)分區(qū)示意圖

以該電站1號機組為例，首次盤車水導(dǎo)最大凈擺度fn為1.10 mm，卡環(huán)D有效直徑為800 mm，鏡板至水導(dǎo)處的長度L為12 730 mm，利用公式計算出卡環(huán)最大刮磨量H為0.035 mm，利用刮刀進行分區(qū)刮研（根據(jù)經(jīng)驗：一般以刮3次為0.01 mm計算），刮磨前測量其厚度，刮磨后復(fù)查。刮磨量偏差應(yīng)控制在0.005 mm以內(nèi)?；匮b再次進行盤車，直至刮磨量符合擺度要求。最終盤車數(shù)據(jù)見下頁表2。

機組定中心：軸線調(diào)整合格并驗收后，進行機組中心的固定，先用塞尺測量上下迷宮環(huán)間隙，計算出機組中心偏差量；再利用上導(dǎo)瓦進行機組中心調(diào)整，使機組中心和上下迷宮環(huán)中心相重合。整個過程大軸一定要保證在自由狀態(tài)，上導(dǎo)瓦要抱緊。合格后將所有百分表對零，反復(fù)啟動高壓油頂起裝置幾次。檢查迷宮間隙和百分表讀數(shù)是否有變動，合格后按從下到上的順序進行固定大軸。即轉(zhuǎn)輪處→下導(dǎo)處→上導(dǎo)處。在定中心過程中所有百分表對零并有人監(jiān)視，如有變化，應(yīng)及時通報，并進行調(diào)整。將楔子板對稱放入泄流環(huán)處焊好的Z型支架里，位置在Y、X、-Y、-X4個方向。放入后百分表讀數(shù)應(yīng)無變化。用手錘對稱打緊楔子板，同時監(jiān)視水導(dǎo)處的百分表的變化。根據(jù)百分表的變化敲打?qū)?yīng)的楔子板，保證打緊時轉(zhuǎn)輪中心不變。打緊后進行下導(dǎo)處固定大軸，下導(dǎo)處采用導(dǎo)瓦進行固定，將所有導(dǎo)瓦放入，將Y、X、-Y、-X四個方向的導(dǎo)瓦使用自制頂桿對稱頂緊，此時應(yīng)注意觀察百分表的讀數(shù)，完成后再將其余的瓦緊固。最后上導(dǎo)處固定大軸，方法同下導(dǎo)。

表2　盤車數(shù)據(jù)　單位：0.01 mm

2.12導(dǎo)軸承安裝及間隙調(diào)整

機組定中心后，在上、下、水導(dǎo)軸承固定部件合適位置，建立XY方向的4個測點，測量大軸與他們的距離，記錄后作為復(fù)查大軸中心位置的依據(jù)。

導(dǎo)瓦安裝調(diào)整：將導(dǎo)瓦按編號放入安裝位置，插入楔形板；將自制千斤頂每2個一組，對稱將導(dǎo)瓦頂靠在軸領(lǐng)上，在導(dǎo)軸承調(diào)整時，在附近XY方向設(shè)2塊百分表監(jiān)視大軸中心位置應(yīng)保持不變，依次全部完成；使用銅錘，將楔形板全部對稱輕輕打緊，打緊的力度應(yīng)適中，打緊過程監(jiān)控百分表的指針只能在±0.01 mm范圍內(nèi)變化，檢查楔形板的打入深度是否滿足調(diào)整需要，使用塞尺（0.02 mm）檢查楔形板與導(dǎo)瓦接觸面應(yīng)無間隙，如不滿足則需要進行測量，對楔形板進行加工處理；將加工合格后的楔形板全部對稱輕輕打緊，測量楔形鍵的尺寸，然后按斜度計算其應(yīng)對出的長度，作調(diào)整并緊固鎖定；檢查導(dǎo)瓦安裝情況，通過檢查楔形板的緊度，并用塞尺0.02 mm檢查，確定其與軸頸接觸。導(dǎo)瓦間隙的檢查，使用深度尺，測量楔形板提起高度計算，導(dǎo)瓦間隙應(yīng)符合要求。

各導(dǎo)軸瓦安裝合格后，按輔助接線有關(guān)要求，安裝、檢查上、下導(dǎo)軸承瓦及油槽測溫元件，布置其測溫元件引線，并將其與引線連接，電氣測溫元件安裝后，應(yīng)進行測試，確保其可靠性。

2.13其它附件安裝

集電環(huán)安裝，發(fā)電機外罩安裝，上、下?lián)躏L(fēng)板及上蓋板安裝，油水管路安裝，測振、測擺裝置安裝，機組整體注油，噴漆等，在此不再敘述。

3結(jié)語

仙游抽水蓄能電站4臺機組均按本工藝流程的指導(dǎo)下完成了機組總裝工作，大大的提高了施工效率，同時各機組的振動、擺度、瓦溫、噪聲等均符合設(shè)計要求，受到專家的一致好評，也對施工工藝的流程給予極高評價，可供同類型蓄能電站工程借鑒。

參考文獻：

[1]GB 8564-2003水輪發(fā)電機組安裝技術(shù)規(guī)范[S].

[2]SD/T5113-2012水利水電基本建設(shè)工程單元工程質(zhì)量等級評定標準[S].

[3]DL/T 507-2002水輪發(fā)電機組啟動試驗規(guī)程[S].

[4]GB/T18482-200可逆式抽水抽水蓄能機組起動試驗規(guī)程[S].

作者簡介：羅宗柯（1982-），男，工程師，從事水電站機電安裝工作。

收稿日期：2015-11-09

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.012

中圖分類號：TK730.6

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）03-0038-05