CCS水電站沖擊式水輪機(jī)安裝工藝概述

李小青

湖南炳嘉建設(shè)工程有限公司 湖南 長沙 410000

前言

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站(簡稱CCS水電站)位于厄瓜多爾東部的科卡河流域，電站壩址距首都基多約130km，為引水式電站，共安裝8臺(tái)套單機(jī)容量為187.5MW的6噴嘴立軸沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量為1500MW。該電站工程由引水樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫、壓力管道、地下廠房、進(jìn)場交通洞、500kV電纜洞、地面開關(guān)站及控制樓等組成。地下主廠房內(nèi)安裝8臺(tái)套立軸沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組及其附屬設(shè)備，水輪機(jī)型號(hào)CJ1176N-L-333.9/6X28；轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑3349mm；噴嘴數(shù)6個(gè)；額定轉(zhuǎn)300r/min；額定功率188.266MW；額定流33.7m3/s；額定水頭604.1m；最大水頭618.4m；機(jī)組轉(zhuǎn)向：俯視順時(shí)針。

1 施工工藝

1.1 尾水底板及里襯安裝

①依據(jù)主廠房基準(zhǔn)坐標(biāo)布置基準(zhǔn)控制點(diǎn)及坐標(biāo)控制點(diǎn)。②依據(jù)一期預(yù)埋圖紙預(yù)埋基礎(chǔ)板、錨鉤等基礎(chǔ)埋件，其基礎(chǔ)預(yù)埋板的高程偏差≤0～-5mm ；中心和分布位置偏差≤10mm；水平偏差≤1mm/m，所有組合縫的內(nèi)表面錯(cuò)牙≤±1.0mm，過流表面焊縫打磨平順并按圖紙要求進(jìn)行無損探傷檢查。③按圖紙確定其里襯的安裝位置，調(diào)整里襯的X、Y軸線與機(jī)組X、Y軸線偏差≤10mm ，中心高程偏差≤±10mm。④尾水里襯整體組裝、焊接加固完成，經(jīng)驗(yàn)收合格后移交工作面進(jìn)行混凝土澆筑。

1.2 穩(wěn)水柵安裝

①按照?qǐng)D紙所示方位和角度在尾水里襯底板預(yù)埋的基礎(chǔ)板上安裝主梁支柱，利用支柱下部螺栓調(diào)整其高程。安裝時(shí)注意按照?qǐng)D紙控制支柱的方位和垂直度。②根據(jù)圖紙位置及現(xiàn)場情況配割尾水里襯側(cè)板，安裝穩(wěn)水柵主梁和輔梁。安裝完后施焊封堵。

1.3 SE水環(huán)管安裝及水壓試驗(yàn)

①使用全站儀在尾水里襯適當(dāng)位置設(shè)置配水環(huán)管安裝高程、中心線控制基準(zhǔn)點(diǎn)，并在機(jī)坑里襯側(cè)板上焊接控制點(diǎn)支架，測(cè)量出每個(gè)噴嘴法蘭控制點(diǎn)。②按照出廠編號(hào)將第一分節(jié)先吊入安裝位置，此分節(jié)為定位節(jié)，調(diào)整其進(jìn)口法蘭中心線與機(jī)組中心坐標(biāo)線（Y）的距離，偏差不大于進(jìn)口法蘭直徑的±2%；進(jìn)口法蘭面距機(jī)組坐標(biāo)中心線（X）偏差不大于進(jìn)口法蘭直徑的±2%；法蘭垂直度偏差≤1mm；進(jìn)口法蘭中心高程偏差≤±2mm；分流支管法蘭中心高程偏差≤±0.2mm。③當(dāng)定位節(jié)初步調(diào)整完成后，依次吊入第二、第三、第四、第五、第六分節(jié)，調(diào)整各分節(jié)管口焊縫的內(nèi)表面錯(cuò)牙＜2mm；各分流支管法蘭中心高程偏差≤±0.5mm、法蘭垂直度偏差≤0.2mm、法蘭至轉(zhuǎn)輪輪廓圓切線長偏差≤±2mm。④整體檢查各尺寸滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)要求后進(jìn)行焊接工作，在配水環(huán)管焊接前，每個(gè)分流支管法蘭的水平和垂直方向均架設(shè)百分表，監(jiān)測(cè)變形量，根據(jù)監(jiān)測(cè)變形情況立即改變焊接方式、焊接順序及焊接速度等，采取妥善措施，控制其變形。在進(jìn)行定位焊和正式焊接前先進(jìn)行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不小于80℃，溫升控制在50℃/h，焊接時(shí)層間溫度不大于220℃。焊接時(shí)嚴(yán)格按照廠家提供的技術(shù)參數(shù)和工藝要求進(jìn)行，由兩名或兩名以上焊工采用對(duì)稱、分段、多層多道、退步焊接。首先焊接大坡口側(cè)，先采用Ф3.2mm焊條進(jìn)行打底焊，焊2～3層后再使用Ф3.0mm焊條進(jìn)行填充焊，待大坡口側(cè)焊接至1/2～2/3厚度后進(jìn)行背縫清根、打磨，清根時(shí)對(duì)定位焊進(jìn)行清除、打磨，經(jīng)MT檢查合格后進(jìn)行焊接。環(huán)縫兩側(cè)應(yīng)對(duì)稱交替施焊，焊縫蓋面時(shí)使用Ф3.2mm焊條進(jìn)行。在焊接過程中除定位焊、首層打底焊及蓋面焊不能用錘擊消應(yīng)外，其余每層焊接均采用風(fēng)鏟錘擊消應(yīng)，風(fēng)鏟端頭應(yīng)磨成R＞5mm的圓角，進(jìn)行錘擊消應(yīng)時(shí)，應(yīng)均勻。⑤配水環(huán)管焊接完成24h后，采用角磨機(jī)打磨焊縫及焊縫兩邊區(qū)域150mm處，露出金屬光澤后進(jìn)行無損檢測(cè)，無損檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)為100%MT和100%TOFD。⑥配水環(huán)管焊縫檢測(cè)及整體驗(yàn)收完成后，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行配水環(huán)管的水壓試驗(yàn)。水壓試驗(yàn)壓力為額定工作壓7.5MPa的1.5倍，采用階梯式升壓方式進(jìn)行。⑦水壓試驗(yàn)合格后進(jìn)行5.3MPa的壓力進(jìn)行保壓澆筑混凝土，在澆筑過程中隨時(shí)監(jiān)測(cè)配水環(huán)管壓力值[1]。

1.4 轉(zhuǎn)輪室及機(jī)殼安裝

①按照?qǐng)D紙搭接順序分塊安裝、焊接機(jī)殼側(cè)壁。在機(jī)殼側(cè)壁組裝焊接后搭建臨時(shí)支撐用于下步機(jī)殼安裝。②在安裝間進(jìn)行機(jī)殼和斜板的整體組裝，機(jī)殼上部加工面水平度應(yīng)在0.02mm/m；組合面間隙用0.02mm的塞尺檢查不能通過；組合縫處錯(cuò)牙不得超過0.02mm；機(jī)殼上部圓度偏≤0.30mm。③利用橋機(jī)將機(jī)殼整體吊人機(jī)坑，按+X標(biāo)記放置于相應(yīng)的楔形板上，利用調(diào)整楔形板、千斤頂、拉緊器、壓板等進(jìn)行調(diào)整，機(jī)殼上部加工面高程偏差≤0.5mm，機(jī)殼上部加工面水平度≤0.02mm/m，與機(jī)組X、Y基準(zhǔn)軸線偏差≤1mm。

1.5 安裝機(jī)坑里襯

按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行機(jī)坑里襯的組裝及安裝。調(diào)整機(jī)坑里襯中心偏差≤5mm；局程偏差≤3mm；水平偏差≤2mm。

1.6 主軸吊裝及調(diào)整

①水輪機(jī)主軸安裝前，檢查法蘭面的光潔度、平面度。然后利用主廠房橋機(jī)將水輪機(jī)軸吊入機(jī)坑，并用專用支撐工具固定在機(jī)殼上。②主軸上法蘭面低于實(shí)際高程約25mm，同時(shí)調(diào)整中軸偏差≤0.25mm；垂直度偏差為0.02mm/m。

1.7 噴嘴安裝

①復(fù)查主軸上下法蘭面水平≤0.02mm/m；高程611.245m（-25mm）偏差≤0.5mm，中心偏差≤±0.05mm，并將主軸固定牢固，在圓周方向?qū)ΨQ架設(shè)4塊百分表進(jìn)行監(jiān)測(cè)。②檢查廠家提供的專用工具：模擬噴嘴、模轉(zhuǎn)輪、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整墊板（厚度為30mm）、測(cè)桿（長度為1574mm）等進(jìn)行檢查，滿足圖紙要求。③安裝模擬噴嘴及模擬轉(zhuǎn)輪，模擬轉(zhuǎn)輪的中心軸安裝時(shí)要與主軸同心度偏差≤0.05mm，垂直度≤0.1mm；模擬轉(zhuǎn)輪荷葉中心的安裝高程應(yīng)保證在611.10m（0～+0.4mm），同時(shí)保證模擬轉(zhuǎn)輪荷葉支架的水平。④將噴嘴從轉(zhuǎn)輪吊物孔吊至轉(zhuǎn)輪進(jìn)入門上游側(cè)通道位置，通過轉(zhuǎn)輪運(yùn)輸小車倒運(yùn)至轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪室尾柵平臺(tái)上。復(fù)查噴嘴調(diào)整墊板加工合格。利用機(jī)殼上的吊點(diǎn)和手拉葫蘆吊裝至安裝位置進(jìn)行安裝。6個(gè)噴嘴依次逐個(gè)安裝完成后整體復(fù)測(cè)噴嘴的相關(guān)尺寸滿足設(shè)計(jì)要求。

1.8 水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸連接

①將發(fā)電機(jī)整體受力由制動(dòng)器承重受力轉(zhuǎn)換為推力軸承承重受力，并檢查發(fā)電機(jī)軸的垂直度滿足要求。②檢查水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸連接法蘭面的光潔度，用刀口直尺檢查法蘭面應(yīng)無高點(diǎn)。對(duì)稱安裝2顆專用連接螺栓及拉伸工具，并測(cè)量兩法蘭之間的間隙，逐漸緩慢提升連接螺栓，確保法蘭水平上升直到兩法蘭面把合；然后按照出廠編號(hào)穿入永久連接螺栓，并檢查連接螺桿的長度；分三次、對(duì)稱逐步進(jìn)行拉伸直到達(dá)到設(shè)計(jì)伸長值；最后檢查所有連接螺栓伸長值滿足設(shè)計(jì)要求后安裝主軸法蘭護(hù)蓋[2]。

1.9 轉(zhuǎn)輪安裝

①在安裝間工位將轉(zhuǎn)輪清掃干凈，利用主廠房橋機(jī)將轉(zhuǎn)輪翻轉(zhuǎn)豎立后通過吊物孔吊入至轉(zhuǎn)輪室上游運(yùn)輸通道內(nèi)，利用預(yù)埋吊點(diǎn)和橋機(jī)將轉(zhuǎn)輪翻轉(zhuǎn)水平擺放在轉(zhuǎn)輪運(yùn)輸專用小車上；通過運(yùn)輸小車運(yùn)至轉(zhuǎn)輪室主軸下方。②連接前在聯(lián)結(jié)法蘭面噴涂摩擦劑，應(yīng)按其噴涂操作規(guī)范進(jìn)行，保證配料比例正確，噴涂均勻無漆瘤，干燥后用5～10倍的放大鏡檢查，摩擦劑分布符合要求。③利用主廠房橋式起重機(jī)從整個(gè)機(jī)組大軸中心穿過一個(gè)具有足夠強(qiáng)度和長度的專用吊帶，通過轉(zhuǎn)輪中心掛裝在轉(zhuǎn)輪專用吊裝工具的吊環(huán)上，然后平穩(wěn)的吊起整個(gè)轉(zhuǎn)輪n。在轉(zhuǎn)輪與水輪機(jī)法蘭面靠近時(shí)全部穿入連軸螺栓，用專用工具分三次、對(duì)稱逐步進(jìn)行拉伸直到達(dá)到設(shè)計(jì)伸長值；最后檢查所有連接螺栓伸長值滿足設(shè)計(jì)要求后安裝主軸法蘭護(hù)蓋。

1.10 軸線調(diào)整

①采用人工盤車，在發(fā)電機(jī)軸端部安裝專用盤車工具，投入高壓油減載裝置以人力驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。②在轉(zhuǎn)輪下法蘭面、水輪機(jī)導(dǎo)軸承工作位置、水輪機(jī)法蘭、發(fā)電機(jī)法蘭、下導(dǎo)軸承工作位置、上導(dǎo)軸承工作位置、推力頭、集電環(huán)等部位的同一軸線位置設(shè)置百條并記錄百分表初始值。③投入高壓油減載裝置，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子周向共8個(gè)點(diǎn)，每轉(zhuǎn)動(dòng)1個(gè)點(diǎn)時(shí)停一次，關(guān)閉高壓油減載裝置，百分表讀數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，為了校核測(cè)量數(shù)據(jù)，每次盤車轉(zhuǎn)子需旋轉(zhuǎn)360度，根據(jù)盤車記錄，計(jì)算各測(cè)量部位擺度、同心度，繪制軸線折彎圖，各部位擺度、同心度應(yīng)滿足規(guī)定要求。

1.11 主軸密封及水導(dǎo)軸承安裝

按照出廠裝配編號(hào)和設(shè)計(jì)圖紙裝配抗磨環(huán)，要求抗磨環(huán)的外側(cè)與主軸支撐止口外側(cè)邊緣緊貼，用0.02mm的塞尺檢查不能通過；用框式水平儀檢查抗磨板水平度≤0.02mm/m；用刀口尺檢查抗磨環(huán)分瓣接頭位置無錯(cuò)臺(tái)。組裝密封環(huán)和浮動(dòng)環(huán)，組裝時(shí)注意組合面按照?qǐng)D紙要求涂抹1515平面密封膠，組裝完成后用0.02mm塞尺檢查不能通過，并在浮動(dòng)環(huán)側(cè)面安裝封堵螺塞。最后安裝蓋紐相關(guān)附件。

2 結(jié)束語

厄瓜多爾CCS水電站安裝8臺(tái)套單機(jī)容量為187.5MW的立軸沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，目前位居國內(nèi)已建及在建單機(jī)容量最大的沖擊式機(jī)組首位。該電站立軸沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組為6噴嘴22個(gè)水斗，單機(jī)容量大、水頭髙，并且轉(zhuǎn)輪在有壓及無壓兩種工況下運(yùn)行，安裝精度要求高。在安裝工程中不斷地進(jìn)行安裝方案優(yōu)化，按照此施工工藝完全保證了安裝質(zhì)量要求，目前厄瓜多爾CCS水電站8臺(tái)機(jī)組已投入運(yùn)行，機(jī)組各部位振動(dòng)最大值29μm，擺度最大值71μm，其他各項(xiàng)性能指標(biāo)均滿足設(shè)計(jì)及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且運(yùn)行穩(wěn)定、可靠。

參考文獻(xiàn)

[1] 李思全.金窩水電站大容量沖擊式水輪機(jī)組安裝技術(shù)[J].四川水利,2012,(6):5-8.

[2] 石啟勝,陳漫天.金窩水電站水輪機(jī)配水環(huán)管安裝[J].四川水力發(fā)電,2008,(3):86-89.