小型水電站臥式混流式水輪機(jī)設(shè)備監(jiān)理實(shí)踐

(陜西江河水利水電設(shè)備監(jiān)理中心，陜西 西安 710015)

1 項(xiàng)目概況

白云峽水電站是太白縣石頭河中上游梯級(jí)開發(fā)的一座低壩引水式水電站，投運(yùn)于1999年6月，廠區(qū)由廠房、宿辦樓、戶外變電站、并網(wǎng)線路等組成。站址處海拔高程971 m，原裝機(jī)容量1 800 Kw(2×500 Kw+2×400 Kw)，電站設(shè)計(jì)水頭52 m，設(shè)計(jì)引用流量4.86 m3/s，年利用小時(shí)數(shù)5 200 h，年發(fā)電量936萬 Kw·h。廠房?jī)?nèi)安裝兩臺(tái)HL170-WJ-50水輪機(jī)配SFW500-6/850發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)HL170-WJ-42水輪機(jī)配SFW400-6/850發(fā)電機(jī)。

本次電站增效擴(kuò)容改造主要為機(jī)組和電氣設(shè)備更新，經(jīng)水能計(jì)算，改造后廠房?jī)?nèi)安裝兩臺(tái)HLA696-WJ-52水輪機(jī)配SFWE-K630-6/1180發(fā)電機(jī)、兩臺(tái)HLA696-WJ-56水輪機(jī)配SFWE-K750-6/1180發(fā)電機(jī)，總裝機(jī)容量2 760 kW，電站額定水頭53.1 m，設(shè)計(jì)引用流量6.48 m3/s，年利用小時(shí)數(shù)4 790 h，年發(fā)電量1 321萬 Kw·h。業(yè)主要求當(dāng)年主汛期前完成設(shè)備安裝調(diào)試并投產(chǎn)，總工期6個(gè)月。

2 設(shè)備監(jiān)理主要工作程序

項(xiàng)目業(yè)主于2016年12月中旬簽訂水輪機(jī)設(shè)備采購合同，同年12月委托設(shè)備監(jiān)理單位對(duì)該機(jī)組設(shè)備制造進(jìn)行駐廠監(jiān)造,監(jiān)理單位成立了該項(xiàng)目設(shè)備監(jiān)理工作組，并根據(jù)設(shè)備采購招投標(biāo)文件、供貨合同以及相關(guān)技術(shù)文件編制了電站改造設(shè)備監(jiān)理規(guī)劃及監(jiān)理細(xì)則，設(shè)備監(jiān)理工程師對(duì)合同設(shè)備相關(guān)技術(shù)要求進(jìn)行了熟悉，按照監(jiān)理規(guī)劃及細(xì)則要求，對(duì)該批水輪機(jī)制造過程按照文件見證(R點(diǎn))、現(xiàn)場(chǎng)見證(W點(diǎn))、停工檢查(H點(diǎn))三種方式進(jìn)行監(jiān)督，生產(chǎn)、檢驗(yàn)完成后由設(shè)備監(jiān)理工程師簽發(fā)出廠簽證單準(zhǔn)予出廠。

2.1 質(zhì)量體系審核

為了保證制造廠家按合同交貨時(shí)間提交符合規(guī)定質(zhì)量的產(chǎn)品，在水輪機(jī)開始制造前，駐廠設(shè)備監(jiān)理工程師對(duì)制造廠生產(chǎn)能力及質(zhì)量保障能力進(jìn)行了審核。主要包括制造廠機(jī)器設(shè)備、工藝裝備、檢驗(yàn)檢測(cè)工器具、組裝場(chǎng)地等硬件設(shè)施；生產(chǎn)進(jìn)度計(jì)劃、制造工藝流程、焊接工藝評(píng)定表、產(chǎn)品質(zhì)量檢驗(yàn)計(jì)劃、設(shè)備及零部件加工圖紙等技術(shù)、管理文件；操作人員(焊工、檢驗(yàn)檢測(cè)人員等)的資格證書、資金投入等，以文件見證形式，附相應(yīng)的審核文件記錄存檔。

2.2 進(jìn)廠原材料、外協(xié)外購件檢驗(yàn)試驗(yàn)審核

用于制造白云峽電站水輪機(jī)的原材料以及外協(xié)外購件，如鑄件、鋼板、焊條焊劑、軸承等，駐廠設(shè)備監(jiān)理工程師重點(diǎn)審核出廠質(zhì)量證明文件(力學(xué)性能、化學(xué)成分、檢驗(yàn)報(bào)告、合格證等)、供應(yīng)商資質(zhì)、主要技術(shù)參數(shù)、規(guī)格型號(hào)、數(shù)量以及進(jìn)廠自檢報(bào)告是否符合采購合同文件及設(shè)計(jì)圖紙要求，以文件見證形式，附相應(yīng)的檢驗(yàn)記錄、試驗(yàn)報(bào)告等審核文件記錄存檔。

3 水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

該項(xiàng)目4臺(tái)機(jī)組均采用臥軸兩支點(diǎn)金屬蝸殼混流式水輪機(jī)。進(jìn)水管、蝸殼、尾水彎管和尾水錐管均為焊接結(jié)構(gòu)。由壓力鋼管來的壓力水經(jīng)進(jìn)水管、蝸殼和導(dǎo)水機(jī)構(gòu)進(jìn)入轉(zhuǎn)輪，作功后的水流經(jīng)尾水彎管、尾水管排入下游。

3.1 引水部分

引水部分由進(jìn)水彎管、蝸殼等組成。采用Q235鋼板焊接而成，進(jìn)水彎管位于閥門壓力鋼管后，一端與閥門伸縮節(jié)的鋼管直連，另一端與蝸殼相連。蝸殼與座環(huán)焊接而成。蝸殼包角為345°，固定導(dǎo)葉起支撐的作用，蝸殼頂部設(shè)有排氣管。

3.2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由導(dǎo)葉、導(dǎo)葉臂、連板、前蓋板、后蓋板等組成，導(dǎo)葉為三支點(diǎn)結(jié)構(gòu)，采用ZG230-450材質(zhì)整鑄而成。導(dǎo)葉軸套采用鋼背復(fù)合瓦自潤(rùn)滑軸承SF-2。前、后蓋板皆用鑄鋼或鋼板焊接制成，前后蓋板止漏環(huán)采用ZG20SiMn材質(zhì)制成?？刂骗h(huán)材料具有足夠的強(qiáng)度和剛度，控制環(huán)支撐在后蓋板的滑塊上，為保證運(yùn)動(dòng)靈活，從油杯注入一定黃油以潤(rùn)滑其摩擦面。導(dǎo)葉采用單接力器操作，設(shè)有接力器位置行程開關(guān)。

3.3 轉(zhuǎn)輪

轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)及葉片焊接而成。轉(zhuǎn)輪葉片采用不銹鋼ZG0Cr13Ni4Mo材質(zhì)，上冠、下環(huán)采用ZG0Cr13Ni4Mo材質(zhì)。為減少機(jī)組容積損失和軸向力，在轉(zhuǎn)輪的上冠設(shè)有間隙式+梳齒式密封，下環(huán)設(shè)有間隙式密封，轉(zhuǎn)輪與電機(jī)主軸的連接采用直錐結(jié)構(gòu)，鍵傳遞扭矩。

3.4 尾水部分

尾水部分由尾水彎管和尾水錐管組成。采用Q235鋼板焊接而成，其功能是將作功后的水流引入下游，并回收部分能量。彎管由鋼板焊接而成，在靠近轉(zhuǎn)輪出口處設(shè)有補(bǔ)氣裝置。

3.5 主軸密封

為阻止從轉(zhuǎn)輪間隙流到轉(zhuǎn)輪上冠內(nèi)部的水流從主軸外緣漏出，設(shè)密封裝置，本機(jī)采用甩水環(huán)，帶柔性石墨填料盤根。為避免長(zhǎng)期使用對(duì)主軸的磨損，在甩水環(huán)后，裝有可拆卸的不銹鋼套，以便更換。

4 制造過程中幾個(gè)重要監(jiān)控要點(diǎn)

4.1 蝸殼制造

蝸殼是復(fù)雜的異形過流部件，其殼體為阿基米德螺旋線，蝸殼單節(jié)弧度不同，上、下單節(jié)瓦塊首尾相接，要求瓦塊之間接縫處過渡圓滑，內(nèi)壁曲線連接光滑不允許有拐點(diǎn)，焊接接縫錯(cuò)邊量≤壁厚的10%。工廠制作時(shí)采取數(shù)控切割下料保證了下料尺寸及精度，每節(jié)瓦片鋼板畫出上、下表面中心線，標(biāo)識(shí)清楚瓦片編號(hào)、接縫對(duì)接號(hào)；卷制按平行中心線方向采用小量進(jìn)輥，并隨時(shí)用弧度樣板檢查；組裝焊接采用劃線定位、工裝定位保證了每節(jié)蝸殼瓦片裝配精度，經(jīng)座環(huán)與固定導(dǎo)葉組焊后一次退火，蝸殼內(nèi)、外壁環(huán)焊縫焊好后進(jìn)行煤油檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后，殼體二次退火消除焊接殘余應(yīng)力，有效保證了焊縫質(zhì)量，確保了蝸殼的產(chǎn)品質(zhì)量。

4.2 葉片加工

水輪機(jī)的轉(zhuǎn)輪葉片是水輪機(jī)關(guān)鍵部件，其型面是一種較為復(fù)雜的三維雕塑曲面，轉(zhuǎn)輪葉片的制造質(zhì)量對(duì)水輪機(jī)的水力特性和氣蝕性能有著重要的影響。該轉(zhuǎn)輪葉片毛坯為不銹鋼ZG0Cr13Ni4Mo鑄件，葉片鑄件固定于專用葉片胎卡具，采用計(jì)算機(jī)自動(dòng)三點(diǎn)找正，數(shù)控銑床粗加工、精銑，保證了葉片表面加工精度。

5 結(jié)語

白云峽水電站4臺(tái)水輪機(jī)當(dāng)年5月初順利運(yùn)抵施工現(xiàn)場(chǎng)，制造質(zhì)量合格，交貨期滿足業(yè)主要求。通過該項(xiàng)目水輪機(jī)設(shè)備的監(jiān)理實(shí)踐，駐廠設(shè)備監(jiān)理工程師應(yīng)把握好以下幾點(diǎn)：一要做到“三熟悉”，熟悉合同技術(shù)條件；熟悉圖紙、工藝；熟悉電站業(yè)主代表、工廠質(zhì)量、生產(chǎn)聯(lián)系人。二要督促生產(chǎn)計(jì)劃落實(shí)，避免某道工序停滯影響供貨期。三要嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)，首先是原材料進(jìn)廠關(guān)，嚴(yán)格審查進(jìn)廠原材料合格證明書，外購件合格證明或驗(yàn)收?qǐng)?bào)告，查驗(yàn)材料與圖紙相符性，把住質(zhì)量問題的源頭；其次是制造關(guān)，認(rèn)真審核見證由工段自檢、部門復(fù)檢、質(zhì)檢專檢組成的“三檢制”執(zhí)行情況。四要把好關(guān)產(chǎn)品出廠關(guān)，設(shè)備出廠前組織業(yè)主、監(jiān)理、制造廠家進(jìn)行聯(lián)合驗(yàn)收，保證交付的設(shè)備符合合同協(xié)議要求。