抽水蓄能電站導水機構的安裝施工技術探析

鄭植強

（廣東省水利電力規(guī)劃勘測設計研究院，廣東 廣州 510170）

抽水蓄能電站啟動快、調節(jié)靈活，在電力系統(tǒng)中可承擔調峰填谷、旋轉備用、事故備用、調頻、調相等任務，對整個電網安全、穩(wěn)定、經濟運行發(fā)揮著重要作用。水泵水輪機是抽水蓄能電站的重要設備，主要用作水輪機流量調節(jié)，在水力發(fā)電系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用[1]，因此做好抽水蓄能電站導水機構的安裝施工具有重要意義。

1 抽水蓄能電站導水機構

抽水蓄能電站導水機構主要是由導葉、導葉傳動機構、導水機構接力器和項蓋、底環(huán)、控制環(huán)等一系列部件組成，可控制水流大小、方向，使水流按規(guī)定的流速和角度射向水輪，使水輪機按預定的轉速旋轉，達到最佳工作狀態(tài)[2]。

由于導水機構受力大且受力情況復雜，長期在氣腐蝕、沖擊、磨損等因素影響的惡劣環(huán)境下工作，水壓載荷和水質不斷變化，故作為水輪機機組的一個基礎部件，須具有相當高的強度、剛度、抗變形能力、耐氣蝕性和耐磨性[3]?；诖?，對導水機構整個部件的設計、材質的選擇、制造標準、質量及性能等方面的要求都很高，必須規(guī)范落實其安裝施工技術。

2 抽水蓄能電站導水機構的安裝程序與技術要點

2.1 安裝程序

抽水蓄能電站導水機構的安裝基本程序詳見圖1。

圖1 抽水蓄能電站導水機構的安裝基本程序

2.2 安裝技術要點

抽水蓄能電站導水機構安裝技術要點可歸納概括為以下幾點：

1）底環(huán)安裝。底環(huán)安裝前，要求座環(huán)打磨結束且通過驗收、上錐管就位、水輪機中拆裝置安裝完成且通過驗收；安裝底環(huán)附屬部件，包括底環(huán)上抗磨板、下止漏環(huán)、U形盤根、底環(huán)測壓嘴和底環(huán)測溫孔；安裝底環(huán)是將下迷宮環(huán)安裝到調平后的底環(huán)上，安裝底環(huán)固定螺栓，吊裝底環(huán)與座環(huán)對正、就位，檢查、調整底環(huán)與座環(huán)下膛口間隙，打緊底環(huán)固定螺栓，完成灌漿工作。

2）活動導葉安裝。導葉尾部朝內，對正下軸套孔就位，檢查下端面間隙，檢查調整導葉上中下立面間隙。

3）頂蓋安裝。清掃后將螺栓安裝到位，吊裝就位轉輪，吊裝頂蓋就位，復查上下抗磨板間距離、導葉大小頭兩側、上下端面的間隙、上下止漏環(huán)間隙、轉輪與頂蓋間隙等。

4）導葉軸承安裝。清掃、檢查頂蓋中上軸套孔、固定螺栓孔、銷釘孔及上下兩根密封；吊裝中軸套，安裝所有中軸套固定螺栓、上側密封與壓環(huán)，并檢查中軸套與頂蓋間隙、導葉大小頭兩側端面間隙；對正位置就位上軸套并安裝銷釘，做好檢查工作。

5）操作機構安裝。主要包括控制環(huán)、連板、拐臂的安裝工作。

6）調整端面和立面間隙。調整端面間隙，主要是以塞尺檢測，若不滿足要求必須進行調整；調整立面間隙，主要是以塞尺檢查、千斤頂細調。

7）調整壓緊行程。主接力器、操作系統(tǒng)均安裝調試完成后，對壓緊行程進行調整。

3 實例探析

3.1 海南瓊中抽水蓄能電站概況

海南瓊中抽水蓄能電站3臺套水輪機及其附屬設備由ALSTOM提供，其導水機構主要包括有底環(huán)、活動導葉、導葉軸承及密封、頂蓋、控制環(huán)、導葉操作機構等部件組成，其中底環(huán)、頂蓋為分瓣結構，需現(xiàn)場利用把合螺栓和圓柱銷進行定位、拼裝為整體后安裝。單臺機組導水機構主要施工工程量見表1。

表1 單臺機組導水機構主要施工工程量

3.2 導水機構安裝工作內容與流程

3.2.1 工作內容

單臺機組導水機構安裝主要工作項目包括：①零部件清理、清洗；②主接力器清掃、壓力試驗；③座環(huán)螺栓孔清理，攻絲；④導水機構部件二次倒運；⑤底環(huán)、頂蓋組裝；⑥活動導葉清洗、測量、吊裝；⑦底環(huán)與座環(huán)、頂蓋與座環(huán)定位銷釘孔鉆鉸；⑧控制環(huán)吊裝、導葉套筒、導葉臂安裝；⑨接力器安裝。

3.2.2 工作流程

導水機構安裝工作流程見圖2。

圖2 導水機構安裝工作流程示意圖

3.3 導水機構組裝、安裝施工

3.3.1 底環(huán)組裝與安裝

進行底環(huán)組裝時，座環(huán)環(huán)板安裝6個專用支撐，每個支撐布置一個千斤頂；底環(huán)上安裝專用吊裝工具，將底環(huán)分瓣傾斜45°吊入機坑、放置在千斤頂上，并以同樣方法吊入另一半底環(huán)。使用千斤頂調整底環(huán)水平及分瓣面錯牙量，安裝φ60銷釘，定位后安裝底環(huán)組合螺栓并擰緊螺母與把合面接觸。

整體起吊底環(huán)，拆除千斤頂與支撐，精確放置在座環(huán)的底環(huán)支撐面上，調整底環(huán)與座環(huán)下環(huán)板的軸向、徑向間隙；安裝底環(huán)與座環(huán)把合螺栓并擰緊，使用氣動液壓泵對底環(huán)徑向及軸向密封進行打壓試驗，合格后安裝螺母鎖定片、4顆定位銷；使用不銹鋼焊條堆焊底環(huán)分瓣位置的焊縫，把合跨分瓣面的2塊下抗磨板安裝位置清理干凈后，涂抹保護漆，漆干前迅速合并緊固抗磨板和擰斷螺栓。

3.3.2 導葉安裝

檢查底環(huán)軸套無毛刺及高點，在底環(huán)軸套內安裝導葉密封，并在密封外圓涂抹凡士林；仔細清理導葉軸，確保其光潔、無毛刺；安裝導葉吊裝工具對號吊裝導葉，將導葉垂直吊起到機坑中并與頂蓋上滑輪組配合將導葉緩緩落于底環(huán)之上，狀態(tài)接近全關位置。

依次吊裝其余19個導葉，導葉軸頸與底環(huán)間的間隙用膠帶封住，以免異物掉入，將導葉上軸頸和導葉上端面清洗干凈，準備吊裝分半頂蓋。

3.3.3 頂蓋組裝與安裝

頂蓋組裝在機坑內進行，頂蓋組裝前需完成底環(huán)及轉輪的安裝工作,頂蓋組裝具體參數(shù)見表2。

表2 頂蓋組裝參數(shù)

組裝完成后進行頂蓋安裝，頂蓋降至距導葉上端面100 mm時調整頂蓋方位并在導葉軸孔內涂抹凡士林；清理頂蓋上密封槽，安裝、固定“O”型密封，導葉上軸頸對準頂蓋上導葉孔后緩緩落下；頂蓋落到座環(huán)后，以塞尺檢查頂蓋與座環(huán)組合面間隙，確保頂蓋落到位。

以水泵水輪機主軸軸領及轉輪上止漏環(huán)為基準，調整頂蓋止漏環(huán)與水輪機主軸及轉輪上止漏環(huán)的同心度；對稱安裝頂蓋與座環(huán)把合螺栓，并分3次對稱拉緊；檢查并記錄頂蓋與座環(huán)間隙，使用氣動液壓泵對頂蓋與座環(huán)把合面密封進行打壓試驗；按頂蓋裝配圖，鉆鉸頂蓋與座環(huán)組合銷釘孔，并對銷釘進行試裝合格，定位銷設計為4個φ50銷釘。安裝導葉套筒及其密封及套筒固定螺栓（螺栓不把緊），用手拉葫蘆提升導葉約0.2 mm，轉動導葉，確保其轉動靈活后方可把緊套筒固定螺栓，并安裝定位銷釘。

3.3.4 控制環(huán)安裝

按照控制環(huán)裝配圖紙，仔細清理控制環(huán)軸向及徑向軸承，抗磨板工作面等附件，進行控制環(huán)低抗磨板、側抗磨板安裝；吊起控制環(huán)并調整其水平≤1 mm，吊入機坑落于頂蓋之上，根據(jù)機坑內X、Y基準點調整控制環(huán)大耳孔中心方位，將控制環(huán)調到全關位置；檢查控制環(huán)與頂蓋的徑向間隙滿足要求，配裝止推環(huán)壓板，合格后安裝墊圈，把緊組合螺栓。

3.3.5 拐臂安裝

1）導葉端面間隙調整

吊起拐臂，用手動葫蘆調平，平穩(wěn)下落與導葉套裝，根據(jù)頂蓋安裝時檢測的導葉上、下端面間隙，準備進行導葉端面間隙的調整。利用導葉提升螺栓調整上下端面間隙，上端面調整間隙為0.35 mm～0.45 mm，下端面調整間隙為0.2 mm～0.3 mm，間隙調整符合要求后，用M20×60內六角螺栓將間隙固定，再次檢查間隙符合要求后安裝螺栓鎖片，鎖片焊角為2 mm。

2）導葉立面間隙調整

用液壓拉伸器將20個導葉臂與連板把合的抱緊螺桿全部把合，施工完成后開始進行捆導葉、導葉連桿的安裝及立面間隙的調整；用φ20鋼絲繩及10 t手拉葫蘆進行捆導葉施工（捆導葉中部位置一圈），導葉捆好后檢查立面間隙，符合要求后再進行導葉連桿安裝。

3.3.6 接力器安裝

接力器預裝調整完成后，松開把合螺栓，拆除調整板進行加工；重新安裝加工后的接力器調整板，安裝、把緊把合螺栓，以塞尺檢查接力器調整板與基礎板的間隙。接力器連桿安裝前，在安裝間或發(fā)機層地面布置兩個接力器連桿并調平，試裝四個連接銷，合格后編號并打上標記；根據(jù)連桿與連接銷試裝的結果，吊裝連接銷到機坑與相應控制環(huán)大耳柄孔試裝；安裝連桿，順序為安裝下連接板→安裝連接銷、吊裝上連接板→安裝連桿的鎖定板、支持套。安裝接力器與連桿之間的連接銷，連桿與活塞桿頭銷孔錯牙可通過調整接力器活塞進行調整。

3.4 施工質量保證措施

1）嚴格按照施工圖紙、設計文件開展施工作業(yè)，若是存在與設計圖紙不符的情況，及時報設計、監(jiān)理單位進行修正；

2）加強工序銜接，嚴格落實“三檢制”，保證每道工序質量均滿足要求；

3）嚴格把好質量關，一旦出現(xiàn)質量事故，全面分析、嚴肅處理；

4）工程施工質量實施獎懲制度，督促相關單位、個人承擔質量重任。

4 結語

抽水蓄能電站導水機構安裝施工質量，直接關系到整個電站運行的安全性和可靠性。結合抽水蓄能電站導水機構的安裝程序與技術要點，導水機構安裝施工主要包括底環(huán)、導葉、頂蓋、控制環(huán)、拐臂和接力器的組裝和安裝。為落實抽水蓄能電站導水機構的安裝施工，規(guī)范各道工序，加強工序銜接與質量檢查等工作，提出了施工質量的保證措施。