清遠水泵水輪機設計特點

熊建平，韋曉蓉，陳梁年，板橋茂記，黑川敏史

（1.東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 杭州 310016；2.株式會社東芝，日本 東京 105-8001）

清遠水泵水輪機設計特點

熊建平1，韋曉蓉1，陳梁年1，板橋茂記2，黑川敏史2

（1.東芝水電設備（杭州）有限公司，浙江 杭州 310016；2.株式會社東芝，日本 東京 105-8001）

廣東清遠抽水蓄能電站裝有4臺單機320MW的可逆式水泵水輪機-發(fā)電電動機機組，是目前國內最大容量的高水頭、高揚程抽水蓄能機組，轉輪采用了水力性能優(yōu)良的長短葉片方式。本文介紹了清遠水泵水輪機設計特點，重點對轉輪、導水機構、水導軸承、主軸密封、蝸殼及座環(huán)等結構特點進行了說明，還對轉輪靜平衡試驗、轉輪聯軸、水導軸瓦間隙調整、蝸殼壓力試驗及保壓澆筑、機坑特殊環(huán)形吊車、頂蓋及底環(huán)機坑內檢修等的工具設計特點進行了說明?，F在1號、2號機組已于2015年11月、2016年3月相繼順利投產發(fā)電，機組運行穩(wěn)定、性能良好，達到了預期目標。

水泵水輪機；設計特點；長短葉片轉輪

1 前言

廣東清遠抽水蓄能電站位于廣東省清遠市的清新縣太平鎮(zhèn)境內，是一座日調節(jié)的純抽水蓄能電站。電站安裝4臺立式單級可逆式水泵水輪機-發(fā)電電動機機組，單機容量（發(fā)電工況）320MW，是目前國內單機最大容量的高水頭、高揚程抽水蓄能機組。

該項目是東芝水電利用東芝公司先進的抽水蓄能機組設計、制造技術，并在東芝專家的直接參與和指導下進行的。針對該電站設計的水泵水輪機具有高水頭、高揚程、高轉速、大容量的特點，轉輪采用了長短葉片的方式。

本文對清遠水泵水輪機主要參數、水力設計及模型試驗、可靠性設計等進行了簡要介紹，對清遠轉輪、導水機構、水導軸承、主軸密封、蝸殼及座環(huán)等的結構設計特點進行了闡述，并對轉輪靜平衡試驗、轉輪與主軸聯軸、水導軸瓦間隙調整、蝸殼水壓試驗及保壓澆筑、機坑內特殊環(huán)形吊車、機坑內頂蓋及底環(huán)檢修等的工具設計特點進行了介紹。

2 水泵水輪機主要參數

水泵水輪機型號 NHL（FL8108）-LJ-429

額定轉速nr 428.6r/min

轉輪公稱直徑D14.29m

水輪機工況：

額定功率Nr 326.5MW

額定流量Qr 77.65m3/s

水頭Hmax/Hr/Hmin502.7/470/440.3m

吸出高度 -66m

飛逸轉速nf 630r/min（定常）

690r/min（瞬態(tài)）

旋轉方向 俯視順時針

水泵工況：

最大入力Pmax 331MW

最小流量Qmin 61.76m3/s

揚程Hmax/Hmin 509.3/450.7m

旋轉方向 俯視逆時針

3 水力設計和模型試驗

清遠電站模型水泵水輪機設計采用東芝公司先進的水力設計技術，針對電站具體參數進行了CFD優(yōu)化設計，轉輪采用了新型長短葉片方式，由5只長葉片及5只短葉片組成，是一個完全適合本電站水力特性和運行特點的先進的水泵水輪機模型。

清遠水泵水輪機水力開發(fā)及模型試驗流程，如下頁圖1所示。

模型轉輪已于2011年5月30日至7月1日在瑞士洛桑桑聯邦理工學院中立模型試驗臺通過了業(yè)主組織的模型驗收試驗，驗收試驗一次性通過，各項性能指標滿足了合同要求，得到了驗收專家的肯定。結果表明，該水泵水輪機具有效率高、性能變化平穩(wěn)、空化性能好、尾水管壓力脈動小,運行非常穩(wěn)定的特點。圖2為清遠電站水泵水輪機模型試驗裝置。

圖1 清遠水泵水輪機水力開發(fā)及模型試驗流程

圖2 清遠水泵水輪機模型試驗裝置

4 水泵水輪機可靠性設計

為了評價清遠電站水泵水輪機各主要部件設計的可靠性，我們在進行常規(guī)經典計算的同時，用有限元（FEM）方法對水泵水輪機的轉輪、蝸殼座環(huán)、頂蓋、底環(huán)、活動導葉等部件進行了解析。所加載邊界條件均經東芝公司審查確認。

轉輪對額定工況（428.6r/min）、飛逸工況（690r/min）進行了解析，并根據業(yè)主要求追加了715r/min工況；轉輪解析模型為整體模型，以十節(jié)點的四面體單位劃分。解析項目為轉輪最大應力及最大變形、轉輪疲勞強度、轉輪振動、轉輪激振頻率、轉輪共振等，通過對轉輪剛強度和振動進行有限元解析評價，確認：

1）轉輪運行過程中產生的應力較小，滿足額定工況和飛逸工況時的強度要求；

2）轉輪設計合理，可避免轉輪與導葉動靜葉耦合現象；

3）交變應力的安全系數比常規(guī)的目標值高，能確保轉輪不會發(fā)生疲勞破壞；

4）轉輪不會產生共振現象。

蝸殼座環(huán)、頂蓋、底環(huán)、活動導葉等部件的解析條件均考慮為部件受力的最不利工況，解析結果表明，各部件結構強度和剛度滿足設計要求，有足夠的安全裕量，能安全可靠地承受最大水壓力（包括水錘壓力）、徑向推力、最大水壓脈動和所有其它作用力而不產生過大的振動，避免焊縫開裂和有害變形以及不適當的周期性撓度和振動，能保證在電站各種運行工況下機組安全、穩(wěn)定運行。

5 水泵水輪機結構設計特點

5.1 總體設計

清遠電站水泵水輪機總裝配見圖3所示。

圖3 清遠水泵水輪機總裝配示意圖

清遠電站水泵水輪機為立軸混流式金屬蝸殼，尾水管為金屬彎肘型。水泵水輪機本體主要由轉輪、導水機構、水導軸承、主軸、主軸密封、蝸殼、座環(huán)、泄流環(huán)、導葉接力器、尾水管里襯及機坑里襯等主要部件組成。清遠電站泄流環(huán)與導水機構底環(huán)焊接在一起，成一整體結構。

清遠水泵水輪機部件的設計充分考慮了其維護、安裝和拆卸的可靠性和可行性，其主要特點如下：

1）開發(fā)了適用于清遠項目性能更優(yōu)秀的長短葉片轉輪，并直接以葉片三維造型數據用于葉片數控加工及葉片焊組定位，轉輪靜平衡試驗采用精度高的、重復性好的軸承靜壓方式；

2）用東芝精準的水力過渡過程分析技術，確保電站和機組在各種瞬態(tài)工況下的安全；

3）活動導葉安全保護裝置采用剪斷銷加摩擦裝置的方式，工廠試驗進行設計驗證，確保安全可靠；

4）水導軸承采用抗重螺栓支承分塊瓦方式，并采用外部油冷系統(tǒng)。特殊的螺栓鎖定設計便于軸瓦間隙精確調整，成熟的防油霧措施可避免水導軸承油霧溢出；

5）采用東芝特色的運行可靠的徑向主軸密封技術，設置了一道樹脂密封環(huán)、兩道碳精密封環(huán)，確保密封的有效性；

6）機組啟動不需采取預開啟導葉的措施（2只接力器使導葉同步開啟，不需要另外設置小接力器），操作靈活可靠；

7）頂蓋分4瓣制造，可在機坑內分瓣拆裝，實現頂蓋在發(fā)電機定子不拆的情況下分瓣拆卸后吊出,并可在機坑內對頂蓋、底環(huán)進行檢修。

5.2 轉輪

轉輪是水輪機的關鍵部件，為焊接結構，轉輪葉片、上冠、下環(huán)采用抗磨性能和焊接性能良好的馬氏體不銹鋼材料，并進行VOD精煉工藝鑄造。轉輪葉片由5只長葉片及5只短葉片間隔布置組成，從清遠電站的運行實踐來看，對于高水頭、高揚程、高轉速水泵水輪機采用長短葉片方式是非常有效的：水泵水輪機能量、空化性能好，尾水管壓力脈動小，機組在合同要求的各種工況下運行非常穩(wěn)定。

轉輪與主軸采用螺栓聯接方式，鍵傳遞扭矩。聯軸螺栓設計成螺母沉入主軸法蘭中的方式，采用電加熱器進行聯軸螺栓預緊。

轉輪的整個制造過程都進行了非常嚴格的控制，轉輪葉片進行三維CATIA造型并采用數控機床加工，葉片的組裝測量采用先進的三維座標測量儀器對葉片位置進行精確定位,可保證葉片型線與模型的完全相似。轉輪組焊、熱處理，并進行精加工后在工廠內進行高精度靜平衡試驗。這樣葉片翼型偏差非常小，一方面，可以確保機組水力性能，另一方面，可防止轉輪不平衡力矩引起的水力振動，使頂蓋、水導及相關部件振動很小，以確保機組的安全穩(wěn)定運行。

對于高水頭、高揚程水泵水輪機轉輪密封結構設計非常重要，清遠轉輪上冠、下環(huán)的轉動止漏環(huán)分別直接在轉輪上冠、下環(huán)上加工成型，設計要求其材料硬度高于頂蓋和泄流環(huán)上對應部分的固定止漏環(huán)的硬度。轉輪上、下止漏環(huán)均采用鋸齒形密封，可達到良好的密封效果。

5.3 導水機構

導水機構主要由活動導葉、頂蓋、底環(huán)、導葉軸套、控制環(huán)及導葉操作機構等組成。導水機構在廠內進行整體預裝，動作試驗，以保證工地安裝順利。圖4為導水機構裝配示意圖。

圖4 導水機構裝配示意圖

5.3.1 控制環(huán)及其操作

控制環(huán)位于導葉分布圓內側，為剛性鋼板焊接結構，它的作用是用以分配接力器的力并使每個導葉的運動保持同步?？刂骗h(huán)設有徑向和軸向高強度銅基自潤滑支承及導向滑板?？刂骗h(huán)與連桿用偏心銷連接，偏心銷的設置使每個導葉都能進行單獨調整，以保證在全關位置相鄰導葉能完全接觸。

控制環(huán)采用2只接力器操作（一推一拉方式）來推動，改變導葉開口以調節(jié)流量。導葉接力器設置方式與一般的混流式水輪機類似，這也是東芝公司水泵水輪機的特點，機組啟動不需采取預開啟導葉的措施，也不需要另設小接力器，導葉就可同步開啟，控制簡單方便，操作靈活可靠。

5.3.2 導葉及其安全保護裝置

活動導葉采用上、中、下3個支承軸承的支撐結構，軸承采用高強度銅基合金自潤滑復合材料制造?；顒訉~共16只，采用抗磨性能好的馬氏體不銹鋼整體鑄造，活動導葉數量與固定導葉數及葉片數相匹配，經計算確認不會在水泵水輪機運行時產生共振。活動導葉的水力矩特性從全開度位置至接近空載開度位置范圍內均具有自關閉的趨勢?；顒訉~開口均勻，最大開口留有一定的裕量。

每個活動導葉通過導葉臂和連桿與控制環(huán)相連，導葉臂與導葉軸用2個圓柱形導葉鍵聯接。導葉臂的大頭部分采用開式結構，安裝后用螺栓把緊，拔拆導葉鍵時松開把合螺栓。

導葉安全保護裝置采用剪斷銷加摩擦裝置方式，該裝置能在導葉受到異常力而導致剪斷銷剪斷后不產生擺動和不穩(wěn)定運動,不影響相鄰導葉的轉動，避免發(fā)生連鎖破壞。剪斷銷銷孔內均設有一個剪斷銷信號器，并配有一套剪斷銷信號裝置，剪斷銷剪時將向機組監(jiān)控系統(tǒng)發(fā)送報警信號。

5.3.3 導葉止推及密封

每個活動導葉設有可靠的、便于調整的軸向止推軸承，以承受活動導葉的重量及向上或向下的水推力,并保證各運行工況下活動導葉的上、下端面間隙在設計要求的范圍內。工地裝配時必須注意檢查止推間隙是否達到設計圖紙要求并把緊止推軸承固定螺栓，防止活動導葉在機組運行后處于不正常位置，避免運行中導葉上側間隙變?yōu)?，而導致機組可能產生異常振動和噪音等問題。

活動導葉的密封包括導葉上下軸頸密封、導葉上下端面密封及導葉立面密封。

活動導葉上部軸頸由V形組合密封及D形密封組成；下部軸頸由D形密封和U形組合密封組成。導葉上、下軸頸密封能有效防止泥沙的侵入及漏水。

導葉上、下端面設置的是彈性端面密封，結構如圖5所示。導葉立面采用金屬剛性密封形式。

圖5 導葉端面密封

上述密封的設計可確保導葉在全關位置的漏水量小，密封性能良好。

5.3.4 頂蓋與底環(huán)

頂蓋采用焊接結構，分4瓣制造，可以在機坑內進行起吊及檢修。底環(huán)包含泄流環(huán)，采用一體焊接結構，其中泄流環(huán)為不銹鋼鑄件。

頂蓋與底環(huán)泄流環(huán)上分別設置了可更換的不銹鋼上止漏環(huán)和下止漏環(huán)，見圖5所示。在頂蓋上設計了4個帶封水堵頭（不銹鋼螺塞）的測量孔，工地安裝時可用來檢查轉輪上冠和上止漏環(huán)之間的徑向間隙，以確保安裝后周向間隙均勻；轉輪下環(huán)與下止漏環(huán)之間的徑向間隙可利用特殊的專用測量工具進行測量。

上止漏環(huán)與頂蓋、下止漏環(huán)與底環(huán)在工廠組裝后精加工，以保證同心度及轉輪密封間隙均勻。

頂蓋及底環(huán)上與活動導葉端面相鄰處的平面分別設有可更換的不銹鋼抗磨板及導葉端面密封，見圖6所示。

頂蓋與底環(huán)上安裝的上、中、下3組導葉軸套的軸套孔均采用數控加工，保證設計要求的同心度。

5.4 水導軸承

水導軸承是水輪機主軸的徑向支承，為強迫外循環(huán)稀油潤滑、水冷式軸承結構，由軸承座、分塊瓦、油盆、抗重螺栓及外置油冷卻器等組成，分塊瓦可更換，主軸與分塊瓦間隙可調整。水導軸承結構可靠，便于安裝、調整和檢修，圖6為水導軸承裝配示意圖。

圖6 水導軸承裝配示意圖

水導分塊瓦表面澆鑄有高性能的巴氏合金，巴氏合金分塊瓦在工廠研刮后的厚度不低于設計值要求，不需在工地安裝現場研刮。分塊瓦設計的最高溫度不超過70℃。

水導軸承在給主軸密封留有足夠安裝、檢修空間的前提下，盡量靠近轉輪的位置進行設置，并可以在不拆卸水導軸承座及導葉連桿機構的情況下就能進入頂蓋主軸密封位置去檢查、調整、維修和更換主軸密封的密封件。

5.4.1 成熟可靠的抗重螺栓結構

抗重螺栓螺紋部位進行了特殊設計，在軸套部位和鎖緊螺母部位2個位置，分別設置了大節(jié)距螺紋（相當于粗牙螺紋）和小節(jié)距螺紋（相當于細牙螺紋），這樣就可得到雙螺母的效果，抗重螺栓能夠牢固地固定，同時止動。由于對鎖緊螺母設置有止動墊片，使止動效果更加完善。大節(jié)距螺紋部分可以用來方便地調整軸瓦間隙，小節(jié)距螺紋部分可以用來精確地鎖緊抗重螺栓，保證軸瓦間隙不發(fā)生變化。該結構設計可以精確地調整軸瓦間隙。要注意的是在工地進行軸瓦間隙調整后一定要把緊鎖緊螺母及止動墊圈，防止抗重螺栓的松動導致軸瓦間隙變化。

5.4.2 防油霧措施

水導軸承設計采用了成熟可靠的防油霧措施。圖7是水導軸承防油霧結構及原理圖。一方面，軸承蓋高度設有余量，這樣能夠確保足夠大的空間防止油霧壓力升高。另一方面，主軸軸領部分設有2段段差，并設置了兩腔密封，在一次密封腔內，通過主軸軸領上升的油在軸領的肩部（第一段段差位置），由于旋轉而產生的離心力被甩到外側，進而再往上面上升的油則被在與軸承蓋之間的密封間隙部位封堵，通過此間隙的油進入二次密封腔，由于第2段段差部位轉動產生的離心力被甩到外側，并且被甩的油存留在二次密封腔中，再通過回油孔落回到下側的一次密封腔中。

綜上所述，通過兩腔密封及離心力的作用可達到有效防止油霧溢出的效果，保證水導軸承在機組兩個旋轉方向連續(xù)運行時有相同的特性、任何情況下均無漏油、溢油和甩油現象。

圖7 水導軸承防油霧結構及原理

5.4.3 外部油潤滑系統(tǒng)

水導軸承采用強迫外循環(huán)稀油潤滑，潤滑油由設置在外部的循環(huán)油泵進行強迫循環(huán)，在外部潤滑系統(tǒng)設置了2只外置式油冷卻器，互為備用，其結構便于安裝、拆卸和檢修。循環(huán)油經水冷卻后返回水導軸承內。

在主機的運行過程中，潤滑油循環(huán)泵是連續(xù)運轉的。設計時考慮了防止水進入水導軸承潤滑系統(tǒng)的措施，并在外側油槽底部設有取油樣放油接口和閥門。

為了防止外部循環(huán)管道壓力變動，在軸承油槽里設置了旋轉防止板。

對于高水頭水泵水輪機，水導軸承載荷很大，為了確保分塊瓦軸承的上端部的位置油膜的形成，同時防止油膜中斷、溫度急劇上升，油槽內油面設置到軸承瓦上端面。

5.5 主軸密封

主軸密封設置在導軸承下方主軸通過頂蓋的部位，可以在不拆除主軸、水輪機導軸承、導水機構和頂蓋內管路系統(tǒng)的情況下進行檢查、調整或更換密封元件。

主軸密封采用東芝水泵水輪機成熟的、有豐富業(yè)績的徑向密封。該密封裝置共設置了三道密封，以保證密封的高可靠性，其中最下層設置的一道密封為樹脂環(huán)，用以抗腐蝕及阻止泥沙進入，之上的二道密封為碳精環(huán)，在密封清潔供水情況下可有效地形成水膜而達到密封目的，同時保證密封環(huán)的使用壽命能滿足合同要求。需要特別注意的是，密封供水的水壓必須大于密封之前的水壓，否則可能導致密封環(huán)快速磨損，從而使密封塊難以達到預期的使用壽命。主軸密封見圖8所示。

圖8 主軸密封示意圖

5.6 蝸殼及座環(huán)

蝸殼與座環(huán)為焊接結構，由于運輸及吊裝限制的需要分3瓣制造，分瓣方式見圖9所示。

圖9 蝸殼及座環(huán)分瓣平面示意圖

蝸殼及座環(huán)是在工廠制造后進行預裝配的，蝸殼及座環(huán)分瓣面處工地合縫焊坡口預先在工廠開好，其余拼焊縫均在廠內焊接并檢查。

蝸殼設計壓力為7.64MPa，用可焊接性好的B610CF優(yōu)質高強度鋼板制作。蝸殼為圓斷面、螺線形金屬蝸殼，蝸殼進口段與進水閥伸縮節(jié)用法蘭連接，其上設置推力環(huán)承受甩負荷時產生的水推力，在蝸殼進口段及伸縮節(jié)上采用了不設置旁通閥的方案。蝸殼上還設有蝸殼進人門、蝸殼排水接口、測壓座等附件。蝸殼在工地進行水壓試驗并采用保壓澆筑方式進行蝸殼混凝土埋設。

座環(huán)為鋼板焊接結構，由上下主板、法蘭、筋板及固定導葉等組成，其中上下主板為Q345B-Z25抗撕裂鋼板。座環(huán)上法蘭用于安裝頂蓋和底環(huán)。座環(huán)還設有方便現場安裝的基礎支撐千斤頂、楔子板及地腳螺栓，并在多個固定導葉上設置自流排水孔，可將主軸密封及導葉密封積留在頂蓋上的漏水通過排水管排到集水井中。固定導葉的型線和位置可使水流平順地流向或流出活動導葉，并可避免水流沖擊及由渦帶激振引起的水力共振。

導流板設置在座環(huán)主板外圓部位，使水流從蝸殼順暢地流進座環(huán)。導流板及其焊縫有足夠的強度，其上不設置均壓孔，內部不充灌混凝土。

6 水泵水輪機工具設計特點

6.1 轉輪靜平衡試驗

轉輪靜平衡試驗是采用東芝公司先進的球面支承的靜壓球軸承裝置方式，通過可移動式供油裝置，高壓油球面形成油膜，頂起轉輪，油膜分離摩擦表面，實現液體潤滑滑動，不發(fā)生金屬接觸，油膜間摩擦系數非常小，一般為0.0003～0.001，試驗重復性好、精度高。該方式試驗操作過程簡單、方便，可準確地確定不平衡重量，轉輪靜平衡試驗見圖10所示。

圖10 轉輪靜平衡試驗示意圖

我們采用在轉輪上冠或下環(huán)上的非過流面部位進行偏心加工的方式去除不平衡重量，有效地控制了機組運轉時殘留不平衡力矩。

6.2 轉輪與主軸聯軸

轉輪與水輪機主軸聯接螺孔均用數控加工,并在廠內進行預裝。

主軸與轉輪聯軸螺栓工地安裝時采用進口螺栓電加熱器進行螺栓預緊的方式，電加熱器外形見圖11所示。

圖11 進口電加熱器外形示意圖

采用該方式的優(yōu)點是：

1）電加熱器即插式安裝方式，無需配電箱，直接接入直流或交流220V、380V均可，使用方便安全、簡單，使用壽命長；

2）電加熱功率密度大，不加熱螺紋段，可保護螺紋使螺母安裝更順暢；

3）傳熱效率高，加熱時間短，一般5~10min即可，并且不改變螺栓材料性能；

4）另外，轉輪聯軸螺栓螺母設置可以沉入主軸法蘭中，這樣，主軸密封設置可更靠近主軸法蘭，也即水導軸承設置可離轉輪中心更近。

6.3 水導分塊瓦間隙調整

水導軸承抗重螺栓結構及分塊瓦間隙調整工具如圖12所示，特殊的抗重螺栓結構設計使分塊瓦與主軸軸領間隙易于精確調整。該結構的軸套、鎖緊螺母及抗重螺栓的螺紋是精密制造、配合良好的。

圖12 抗重螺栓結構及分塊瓦間隙調整工具示意圖

在轉動部件盤車合格后進行水導軸承分塊瓦間隙調整，調整方法簡要說明如下：

用主軸定位調整螺桿、紫銅墊在主軸徑向垂直的4個方向固定主軸，防止主軸在調整過程中移位，之后用分塊瓦調整螺栓使分塊瓦貼緊主軸，調整抗重螺栓與嵌入塊之間的間隙，塞尺塞入測量確定此間隙值，要求與設計要求的軸瓦間單邊間隙值相當，再用鎖緊螺母鎖定抗重螺栓，并用止動墊片鎖緊鎖緊螺母。注意將鎖緊螺母鎖緊后需再復查間隙值是否發(fā)生變化，直到滿足設計間隙值要求。

6.4 蝸殼水壓試驗及保壓澆筑

圖13 蝸殼水壓試驗原理示圖

清遠電站蝸殼及座環(huán)在現場組裝焊接完成并安裝到位后，進行了現場蝸殼水壓試驗并保壓澆筑混凝土，以確保蝸殼及座環(huán)在各種運行條件下能安全工作。圖13為蝸殼水壓試驗及保壓澆筑用的水壓試驗原理圖。

現場水壓試驗時，在蝸殼進口法蘭部位安裝試壓悶蓋、座環(huán)內圓側安裝封堵筒環(huán)及連接附件，包括密封件，通過試壓悶蓋向蝸殼內充水并加壓實施水壓試驗。為了縮短蝸殼充水時間，采用了2臺標準試壓泵并聯運行的充水方式。

設計封堵筒環(huán)時，考慮了保壓澆筑時便于混凝土充填和壓力灌漿的管路設置，可以利用設置在座環(huán)下環(huán)板處布置的灌漿孔和排氣孔。管路采用硬管路，其連接設有便于安裝的活套方式及可靠的密封方式，管路能承受蝸殼水壓試驗壓力。

清遠蝸殼水壓試驗及保壓澆筑的相關參數如下：

設計壓力：7.64MPa

水壓試驗：11.47MPa（1.5倍的設計水壓）

保壓壓力：3.8MPa（50%的設計水壓）

保壓時間：至混凝土達到設計強度50%

澆筑速度：小于300mm/h

灌漿壓力：0.2~0.3MPa

清遠電站4臺機蝸殼均已在現場嚴格按設計要求順利進行了水壓試驗及保壓澆筑，試壓結果表明，蝸殼及座環(huán)設計有足夠的剛強度，達到了設計要求。

6.5 機坑內“井”字形環(huán)形吊車裝置

圖14 機坑內“井”字形環(huán)吊裝裝置平面示圖

根據業(yè)主的要求，我們對機坑內環(huán)形軌道吊車進行了特殊設計，吊車裝置設計成“井”字形，平面布置如圖14所示。

“井”字形吊梁及機坑進人門吊梁均由可拆卸的工字梁組成，2根主梁的兩端均設置了滾動軸承裝置，可沿機坑內環(huán)形軌道在機坑內作旋轉運動。單軌小車及手拉葫蘆裝配在“井”字形吊梁及機坑進人門吊梁下，沿吊梁運動，可吊裝重量5t以下的零部件。“井”字形吊梁的2根吊梁均可承載?，F場安裝時，應注意保證機坑內環(huán)形軌道底部運行面的水平度，方便“井”字形吊梁的繞行。

該裝置可方便機坑內導葉連桿機構、水導軸承、主軸密封等的檢修。同時可將機坑進人門設置偏離中心線布置。

6.6 機坑內頂蓋及底環(huán)檢修

頂蓋及底環(huán)可在機坑內檢修，頂蓋的重量約123t，在發(fā)電電動機不拆卸的情況下，頂蓋無合適的起吊點，針對這一條件，東芝水電設計了一套頂蓋頂起工具，主要利用了活動導葉上端、頂蓋與座環(huán)連接孔為支點，采用液壓頂起方式，并可在機坑里襯上臨時焊接擱置頂蓋的支架，以保證頂蓋頂起后的檢修工作。

液壓頂起系統(tǒng)是一套多支點同步頂起系統(tǒng)，該系統(tǒng)在工廠進行了必要的驗證試驗。

7 結語

清遠電站高水頭、高揚程、高轉速、大容量水泵水輪機采用了東芝公司先進的設計技術，本文對清遠水泵水輪機設計特點進行了介紹。

2015年11月、2016年3月電站1號、2號機組先后投產，機組運行穩(wěn)定，水力性能優(yōu)良，取得了預期的效果，得到了業(yè)主及設計院的充分肯定。

[1]杜榮幸，陳梁年，德宮健男,等.清遠抽水蓄能電站長短葉片轉輪水泵水輪機研究及模型試驗[J].水電站機電技術,2015 (2)：12-15.

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TV743

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1672-5387（2017）05-0032-08

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.05.08

2016-05-13

熊建平（1966-），男，教授級高級工程師，從事原型水輪機設計工作。