那邦水電站立軸沖擊式水輪機(jī)噴嘴安裝與調(diào)整工藝

楊　兵，申時(shí)康（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 710032）

?

那邦水電站立軸沖擊式水輪機(jī)噴嘴安裝與調(diào)整工藝

楊兵，申時(shí)康
（中國(guó)水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 710032）

摘要：云南那邦水電站裝設(shè)3臺(tái)立軸沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)系立軸微機(jī)單元控制直流內(nèi)控型油操作6噴嘴沖擊式水輪機(jī)，水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、噴嘴從奧地利安德利茲公司進(jìn)口，在安裝過(guò)程中，嚴(yán)格按照安德利茲公司技術(shù)要求進(jìn)行，其噴嘴調(diào)整方法與目前國(guó)內(nèi)普遍調(diào)整方法相比，具有操作簡(jiǎn)單、調(diào)整精度高等特點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：立軸沖擊式水輪機(jī)；噴嘴安裝；調(diào)整工藝

1工程概況

那邦水電站位于勐乃河干流上，地處云南省盈江縣昔馬鎮(zhèn)與那邦鎮(zhèn)境內(nèi)，是勐乃河流域規(guī)劃的第四級(jí)電站，作為清潔可再生能源，在全國(guó)范圍內(nèi)，那邦水電站是國(guó)內(nèi)第一個(gè)為了環(huán)境保護(hù)而采取TBM法施工的水電項(xiàng)目。電站額定水頭623.5 m，額定轉(zhuǎn)速600 r/min，轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑1.7 m，21個(gè)水斗。噴嘴為直流式內(nèi)控型噴嘴。噴針和偏流器的操作介質(zhì)為油操作，噴針和偏流器為相繼動(dòng)作式雙重調(diào)節(jié)。噴嘴安裝是水輪機(jī)安裝的最后一道工序，是整個(gè)安裝的重中之重，噴嘴安裝的好壞直接影響到水輪機(jī)運(yùn)行的穩(wěn)定和出力，由于配水環(huán)管進(jìn)水法蘭受焊接變形和混凝土澆筑影響，進(jìn)水法蘭中心高程和設(shè)計(jì)值存在一定偏差，導(dǎo)致噴嘴安裝后不能保證射流中心與轉(zhuǎn)輪節(jié)圓半徑相切，所以就必須對(duì)噴嘴進(jìn)行調(diào)整。根據(jù)該機(jī)組噴嘴的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，噴嘴的調(diào)整依靠加工噴嘴和配水環(huán)管進(jìn)水法蘭之間的調(diào)整墊來(lái)實(shí)現(xiàn)。

2噴嘴安裝前準(zhǔn)備

噴嘴安裝前應(yīng)具備以下條件：（1）水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸已聯(lián)軸，軸線調(diào)整已完成并符合規(guī)范要求。（2）調(diào)整機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分至機(jī)組運(yùn)行中心并固定。（3）檢查水輪機(jī)軸法蘭底部高程（轉(zhuǎn)輪連接處）符合設(shè)計(jì)要求。（4）噴嘴按規(guī)范要求已進(jìn)行行程及耐壓試驗(yàn)，并合格。（5）配水環(huán)管進(jìn)水法蘭和水機(jī)大軸法蘭已清理干凈。（6）噴嘴調(diào)整工具準(zhǔn)備就緒。（7）噴嘴安裝平臺(tái)搭設(shè)完成。

3噴嘴的調(diào)整

噴嘴裝配主要由噴針、折向器、管控部分組成。折向器和噴嘴在廠內(nèi)裝配為一體，所以現(xiàn)只需對(duì)噴嘴進(jìn)行安裝調(diào)整即可。噴嘴安裝在機(jī)組整體盤車完畢后，且機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分處于實(shí)際運(yùn)行位置時(shí)進(jìn)行。

3.1調(diào)整原理

噴嘴調(diào)整工具主要由填隙墊圈、調(diào)節(jié)法蘭、測(cè)量筒、測(cè)量臂、拉緊器等組成，測(cè)量臂裝在水機(jī)大軸法蘭上，調(diào)整測(cè)量臂位置與噴嘴射流中心相切。安裝調(diào)節(jié)法蘭工具、測(cè)量管后，用鋼琴線穿過(guò)測(cè)量筒并固定在測(cè)量臂上，通過(guò)調(diào)整調(diào)節(jié)法蘭上的調(diào)節(jié)螺絲使測(cè)量管上下左右移動(dòng)，最終使鋼琴線位于測(cè)量筒中心，此時(shí)，鋼琴線即為噴嘴射流中心，通過(guò)測(cè)量調(diào)節(jié)法蘭與填隙墊圈之間對(duì)稱4個(gè)方向的間隙和水輪機(jī)軸中心到測(cè)量筒前端中心的距離，可確定噴嘴調(diào)整法蘭加工量。

3.2調(diào)整工具安裝

先將調(diào)整法蘭工具填隙墊圈、調(diào)節(jié)法蘭和測(cè)量筒安裝在配水環(huán)管法蘭上，再安裝測(cè)量臂在水機(jī)軸上。調(diào)節(jié)測(cè)量筒，檢查在填隙墊圈與調(diào)節(jié)法蘭和配水環(huán)管法蘭之間應(yīng)沒(méi)有多大間隙，用塞尺檢查偏差在0.1mm以內(nèi)。將4個(gè)百分表裝在調(diào)節(jié)法蘭45°角對(duì)稱位置上并把百分表調(diào)零。安裝鋼琴線和拉緊，將鋼琴線穿過(guò)測(cè)量筒、調(diào)節(jié)法蘭和填隙墊圈中心孔，一頭固

圖1噴嘴調(diào)整工具安裝示意圖

3.3調(diào)整步驟

用調(diào)節(jié)螺絲調(diào)整測(cè)量臂確保水機(jī)法蘭和鋼琴線間距離（測(cè)量臂與水機(jī)法蘭距離為90 mm），此時(shí)，鋼琴線高程即為噴嘴理論射流中心線高程；調(diào)整測(cè)量臂位置與噴嘴射流中心線成90°夾角，即測(cè)量臂中心至配水環(huán)管噴嘴法蘭2 451 mm。用調(diào)節(jié)法蘭上調(diào)節(jié)螺栓來(lái)調(diào)節(jié)測(cè)量筒，直到鋼琴線精確到測(cè)量筒孔中心。記錄調(diào)節(jié)法蘭上百分表的4個(gè)測(cè)量數(shù)據(jù)（間隙）DX1，DX2，DX3，DX4。用塞尺測(cè)量調(diào)節(jié)法蘭與填隙墊圈間的間隙FX1，F(xiàn)X2，F(xiàn)X3，F(xiàn)X4。測(cè)量和記錄水輪機(jī)軸中心到測(cè)量筒前端中心的距離S（理論值為1 193 mm）。利用百分表讀數(shù)或塞尺測(cè)量數(shù)據(jù)和水輪機(jī)軸中心到測(cè)量筒前端中心的距離S來(lái)計(jì)算噴嘴調(diào)整法蘭加工量。

3.4調(diào)整墊計(jì)算、加工

以那邦電站1號(hào)機(jī)組為例，介紹運(yùn)用噴嘴調(diào)整工具所測(cè)量的數(shù)據(jù)來(lái)計(jì)算法蘭傾斜值（調(diào)整墊設(shè)計(jì)厚度為30 mm），即噴嘴調(diào)整法蘭加工尺寸。經(jīng)測(cè)量，1號(hào)機(jī)組1～6號(hào)噴嘴調(diào)整測(cè)量數(shù)據(jù)如表1。

表11號(hào)機(jī)組1～6號(hào)噴嘴調(diào)整測(cè)量數(shù)據(jù)

根據(jù)噴嘴測(cè)量數(shù)據(jù)，計(jì)算出各個(gè)噴嘴法蘭調(diào)整墊最大值和最小值及其角度，噴嘴調(diào)整墊加工數(shù)據(jù)見(jiàn)表2，根據(jù)計(jì)算的最大值和最小值及其角度，就可以加工調(diào)整墊了，調(diào)整墊加工完成后，用外徑千分尺測(cè)量噴嘴FX1～FX4實(shí)際數(shù)據(jù)，再與計(jì)算值比較，偏差控制在0.05 mm以內(nèi)即為合格。

表21號(hào)機(jī)組1～6號(hào)噴嘴調(diào)整墊計(jì)算加工數(shù)據(jù)

4噴嘴安裝

噴嘴吊裝前進(jìn)行壓力試驗(yàn)和動(dòng)作試驗(yàn)，噴嘴工作壓力為6.3 MPa，試驗(yàn)壓力為7.875 MPa，噴嘴動(dòng)作靈活，啟動(dòng)壓力小于0.2 MPa，活塞全行程86.4 mm，滿足設(shè)計(jì)要求。

噴嘴通過(guò)專用小車運(yùn)入安裝平臺(tái)，使用導(dǎo)鏈和噴嘴上的2個(gè)吊點(diǎn)把噴嘴吊入安裝位置，裝入加工后的調(diào)整墊和密封條，穿入把合螺栓并打緊，合縫把緊后用0.02 mm塞尺檢查不得通過(guò)，合格后進(jìn)行下一個(gè)噴嘴安裝。最后鉆鉸銷釘孔，打入銷釘并點(diǎn)焊，由于噴嘴的調(diào)整方法精度高，在噴嘴安裝后不需要復(fù)測(cè)，各噴嘴的參數(shù)均能達(dá)到設(shè)計(jì)要求。

5噴嘴的調(diào)試

噴嘴和偏流器是沖擊式水輪機(jī)中兩個(gè)主要控制元件。沖擊式水輪機(jī)出力的調(diào)整就是靠改變射流直徑的大小來(lái)實(shí)現(xiàn)的。噴嘴負(fù)責(zé)正常運(yùn)行時(shí)的流量調(diào)節(jié)，而偏流器則是在機(jī)組甩負(fù)荷時(shí)迅速改變射流方向，防止機(jī)組飛逸。每個(gè)噴嘴都有一個(gè)電磁液壓閥，來(lái)控制噴嘴的開(kāi)度和折向器的開(kāi)關(guān)，噴嘴開(kāi)度由調(diào)速器控制，折向器開(kāi)關(guān)由機(jī)組自動(dòng)控制流程的電磁液壓閥來(lái)實(shí)現(xiàn)。

噴嘴的開(kāi)關(guān)時(shí)間應(yīng)能滿足機(jī)組調(diào)保計(jì)算的要求，開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間調(diào)整為50 s，折向器開(kāi)啟/關(guān)閉時(shí)間調(diào)整為2 s，通過(guò)改變每個(gè)噴嘴電磁液壓閥油腔內(nèi)的節(jié)流孔來(lái)實(shí)現(xiàn)，調(diào)試期間需拆除節(jié)流板，多次鉆孔、調(diào)整，直到符合要求。

6結(jié)語(yǔ)

那邦水電站6噴嘴安裝調(diào)整不同國(guó)內(nèi)常用的調(diào)整方法，具有調(diào)整方便（預(yù)裝時(shí)無(wú)需安裝噴嘴）、安裝精度高（掛鋼琴線測(cè)量）、工期短（一天就能完成6個(gè)噴嘴的調(diào)整測(cè)量）等特點(diǎn)。安裝采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)，在施工過(guò)程中，吸取了很多先進(jìn)的安裝方案，優(yōu)化了安裝程序，總結(jié)了很多的經(jīng)驗(yàn)教訓(xùn)，鍛煉了水電安裝技術(shù)人員，從而提高了我國(guó)高水頭多噴嘴沖擊式水輪機(jī)安裝水平。

那邦水電站1號(hào)機(jī)組帶負(fù)荷運(yùn)行下，水輪機(jī)振動(dòng)僅0.02 mm，各部軸承擺度均在0.10 mm以內(nèi)，機(jī)組最高瓦溫55℃，機(jī)組運(yùn)行平穩(wěn)，所以用此方法安裝噴嘴是成功的。

參考文獻(xiàn)：

［1］單文培.水電站機(jī)電設(shè)備的安裝、運(yùn)行與檢修［M］.北京：中國(guó)水利水電出版社，2005.

中圖分類號(hào)：TK735

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672-5387（2016）06-0009-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.004

收稿日期：2016-03-08

作者簡(jiǎn)介：楊兵（1984-），男，助理工程師，從事水電工程機(jī)電安裝工作。定在填隙墊圈側(cè)，另一頭固定在測(cè)量臂上，用小型拉緊器將測(cè)量臂拉緊使鋼琴線繃緊，噴嘴調(diào)整工具安裝詳見(jiàn)圖1。