燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝程序的問題分析

史清軍

摘 要：本文通過四川龜都府水電站樞紐工程機(jī)組檢修中所遇到的轉(zhuǎn)輪與發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝程序的問題分析及良好實踐，簡要介紹了在特殊情況下，在保證安全施工及安裝質(zhì)量的前提下，通過對機(jī)組安裝程序的創(chuàng)新，大大縮短檢修安裝工期而采取的技術(shù)措施，為該類型機(jī)組檢修及安裝工作提供借鑒。

關(guān)鍵詞： 燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī) 安裝程序 問題分析

中圖分類號：TM612 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1. 概況

四川龜都府水電站位于四川省雅安市草壩鎮(zhèn)水口村附近名山河與青衣江匯合處的龜都府小島展布的河段上，是青衣江干流規(guī)劃開發(fā)第六級中型水電站工程。電站裝有3臺單機(jī)容量為21MW貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，總?cè)萘?.3萬千瓦。

龜都府水電站轉(zhuǎn)子自重約75噸；轉(zhuǎn)輪直徑4800mm，重約27噸；主軸為一根軸結(jié)構(gòu)，長5934mm，主軸自重30.4噸；主軸、水導(dǎo)軸承及發(fā)導(dǎo)組合軸承、吊具總重約60噸。主軸兩端法蘭分別安裝轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)子，轉(zhuǎn)輪和轉(zhuǎn)子呈懸臂狀態(tài)；中間法蘭?1470mmX275mm為推力軸承鏡板。

2. 檢修安裝工程所遇到的問題

龜都府水電站1號機(jī)組檢修工程為一臺套水輪發(fā)電機(jī)組檢修工程，并有單機(jī)技術(shù)供水系統(tǒng)安裝、機(jī)組公用技術(shù)供水取水口濾網(wǎng)制安（水下）、機(jī)組動平衡試驗等19項技改項目；總工期60天，由黃河電力檢修工程有限公司承攬項目施工。公司組建項目部奔赴該站負(fù)責(zé)項目實施，共計32人。

工程開工第10天，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分解拆吊并轉(zhuǎn)入檢修；開工第12天，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪分解拆吊并轉(zhuǎn)入檢修；開工第15天，主軸及軸承系統(tǒng)分解拆吊并轉(zhuǎn)入檢修；設(shè)備分解階段共計15天。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件由于工作狀態(tài)良好，與業(yè)主方協(xié)商后，未進(jìn)行分解拆吊，在機(jī)坑內(nèi)對導(dǎo)水機(jī)構(gòu)部件進(jìn)行分解檢修。

2.1. 主軸及導(dǎo)軸承系統(tǒng)檢修情況

主軸及導(dǎo)軸承系統(tǒng)分解拆吊后，項目部積極進(jìn)行主軸及組合軸承分解、檢修；開工第30天，主軸及組合軸承檢修完畢并成功吊裝。主軸安裝調(diào)整完畢后，按照一般常規(guī)安裝程序，應(yīng)該安裝轉(zhuǎn)輪。

2.2. 轉(zhuǎn)輪檢修情況

轉(zhuǎn)輪自開工第12天分解拆吊后，進(jìn)入轉(zhuǎn)輪分解、檢修階段；但在轉(zhuǎn)輪分解過程中，由于業(yè)主方專用工器具準(zhǔn)備不足，先后遇到輪體芯4-M72螺栓分解無專用加熱棒，槳葉接力器動作試驗工具壓力不足，槳葉M80x4固定螺釘分解專用加熱棒功率不足等諸多問題；在甲、乙雙方共同努力下，采用修理、購置或加熱棒串聯(lián)等方法解決專用工器具短缺的問題。轉(zhuǎn)輪槳葉分解進(jìn)度進(jìn)展緩慢；特別是轉(zhuǎn)輪槳葉固定螺釘?shù)姆纸?，已?yán)重影響到工程總工期的實現(xiàn)。至開工第38天，轉(zhuǎn)輪最后一個槳葉終于被分解完畢。

總工期60天，而轉(zhuǎn)輪檢修就用去30天。工程開工第41天，轉(zhuǎn)輪具備吊裝條件。至此，離工程竣工只有19天，轉(zhuǎn)輪檢修工期嚴(yán)重滯后。

2.3. 轉(zhuǎn)子檢修情況

開工第10天，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子分解拆吊。開工第31天，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子檢修、試驗完畢，具備安裝條件。

2.4. 工程施工工期情況

根據(jù)燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組安裝及檢修導(dǎo)則等相關(guān)技術(shù)規(guī)范，該類型機(jī)組在檢修安裝過程中，一般常規(guī)的安裝程序是主軸及導(dǎo)軸承系統(tǒng)中心軸線調(diào)整就位后，應(yīng)該首先安裝轉(zhuǎn)輪，再安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。但是，龜都府水電站1號機(jī)組檢修工程的施工情況來看，若在轉(zhuǎn)輪檢修嚴(yán)重滯后的情況下，仍然采用常規(guī)的安裝程序，不僅工程合同工期無法實現(xiàn)，還會嚴(yán)重影響該站在汛期的安全防汛度汛，對業(yè)主方也會造成很大的經(jīng)濟(jì)損失。

因此在此情況下，分析研究轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)子的安裝程序顯得尤為重要。

3. 安裝程序變更說明：

施工項目部針對檢修過程中出現(xiàn)的情況以及檢修安全、質(zhì)量及工期進(jìn)度的總體目標(biāo)，在認(rèn)真分析設(shè)備結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，征得監(jiān)理方及業(yè)主方首肯后作出先吊裝轉(zhuǎn)子的決定。

3.1. 先吊裝轉(zhuǎn)子后主軸受力示意圖：

3.2. 各部受力說明：

轉(zhuǎn)子吊裝后各部相對位置情況示意圖可知，在發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子吊裝前，主軸由發(fā)電機(jī)徑向軸承和水輪機(jī)導(dǎo)軸承支撐，主軸呈自由及水平狀態(tài)；當(dāng)發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子安裝后，主軸發(fā)電機(jī)側(cè)重量突然增加，導(dǎo)致發(fā)電機(jī)徑向軸承受力大大增加，根據(jù)杠桿原理，以發(fā)電機(jī)徑向軸承為支點，水輪機(jī)側(cè)主軸可能會被抬起致使水輪機(jī)導(dǎo)軸承內(nèi)表面頂部受力，根據(jù)主軸受力示意圖分析可知，由于水導(dǎo)軸承受力點離支撐點較遠(yuǎn)，其內(nèi)表面頂部所受向上力約為轉(zhuǎn)子重量的10%。而發(fā)電機(jī)徑向軸承和水導(dǎo)軸承間隙約為0.70-0.90mm之間，軸向長度約800mm，使徑向軸承受力面積足夠大；鏡板兩側(cè)的發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承正、反推力瓦限制了主軸的軸向位移，致使轉(zhuǎn)子吊裝后不會產(chǎn)生對軸瓦的損傷；各軸承無論受力面積或受力點均能承受先吊裝轉(zhuǎn)子帶來的不利影響。

3.3. 采取的安全技術(shù)措施

發(fā)導(dǎo)組合軸承體支撐環(huán)與管型座所有定位銷釘及螺栓按原有位置及緊度固定牢固；為防止轉(zhuǎn)子吊裝后發(fā)導(dǎo)組合軸承體支撐環(huán)下移，在管型座組合軸承支撐環(huán)底部及兩側(cè)焊接有定位塊，將組合軸承定位；轉(zhuǎn)子吊裝后百分表檢測支撐環(huán)下降值在0.10mm范圍內(nèi)，屬于正常位移量；轉(zhuǎn)子吊裝后檢查水導(dǎo)軸承扇形板各連接組合面無間隙，說明該處受力未超出設(shè)計荷載；在軸瓦安裝過程中，對所有導(dǎo)軸承都涂抹了透平油，也在一定程度上減少長期靜止荷載對瓦面的損傷；

4. 機(jī)組安裝程序變更效果檢查

4.1. 工期情況

面對轉(zhuǎn)輪檢修工期嚴(yán)重滯后、汛期臨近的壓力下，檢修項目部經(jīng)過認(rèn)真技術(shù)分析，決定先吊裝轉(zhuǎn)子及發(fā)電機(jī)部分。開工第32天，發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子開始吊裝，并用10天時間，安裝完成發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子、定子及泡頭。開工第41天轉(zhuǎn)輪吊裝完成。如果按照常規(guī)安裝程序，必須先安裝轉(zhuǎn)輪，則工期滯后至少20天，還會造成大量人力、財力浪費；改變常規(guī)安裝程序，先安裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子，能夠確保工程總工期。

4.2. 安全及質(zhì)量情況

在水輪發(fā)電機(jī)組檢修安裝工作全部完成后的機(jī)組首次啟動試運行，是對機(jī)組檢修安裝質(zhì)量的全面檢查，也是對改變傳統(tǒng)安裝程序的一次考驗。技術(shù)人員對機(jī)組各部瓦溫進(jìn)行了認(rèn)真監(jiān)測記錄，機(jī)組連續(xù)運行至瓦溫恒定，各部瓦溫正常，說明先吊裝發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子沒有對機(jī)組導(dǎo)軸承的安全運行造成不利影響。

5. 結(jié)束語

燈泡貫流式機(jī)組是低水頭電站的理想機(jī)型，它與立式機(jī)組相比，具有比轉(zhuǎn)速高、過流量大及水力效率高、結(jié)構(gòu)簡單、施工方便、投資少、見效快等諸多優(yōu)點；隨著該類型機(jī)組的不斷投產(chǎn)發(fā)電，檢修市場不斷擴(kuò)大。如何在機(jī)組安裝過程中理順安裝程序，不僅需要認(rèn)真分析機(jī)組結(jié)構(gòu)特點，還要結(jié)合現(xiàn)場施工實際，綜合分析確定，才能夠確保施工安全、質(zhì)量及工期目標(biāo)的順利實現(xiàn)，獲取最大的經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)

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