中小型混流式機組安裝工藝探討

(嘉陵江亭子口水利水電開發(fā)有限公司，四川 蒼溪，628400)

1 工程概況

茶布朗水電站位于四川省涼山彝族自治州木里藏族自治縣境內，系木里河干流(上通壩～阿布地)水電規(guī)劃“一庫六級”的第3級水電站。電站采用引水式開發(fā)，閘址位于木里河干流瓦郎溝溝口下游1.5km處，右岸引水至茶布朗大橋下游1.5km處建廠發(fā)電，閘、廠址相距約20km。電站安裝四臺單機70MW的混流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量280MW；最大水頭257.6m，最低水頭218m，設計額定水頭220m，總庫容316m3，調節(jié)庫容172m3，具有日調節(jié)能力；年利用小時數(shù)5210/5820h(單獨/聯(lián)合)，多年平均年發(fā)電量12.511/13.978億kW·h(單獨/聯(lián)合)。

1.1 水輪發(fā)電機結構

機組為立式布置。水輪機為混流式結構，水輪機主要由預埋部分、埋入部分、導水機構裝配、轉動部分、主軸密封裝配、軸承裝配、水氣管路、調速器油管路、接力器裝配等部分組成；發(fā)電機為立軸懸吊式結構，具有上、下兩個導軸承，分別在上機架中心體和下機架中心體內。推力軸承位于上機架上方的推力油槽內，與上導軸承各用一個油槽，并采用內循環(huán)冷卻方式。發(fā)電機通風型式為雙路無風扇密閉自循環(huán)空氣冷卻系統(tǒng)。它主要由定子、轉子、上機架、下機架、推力軸承、輔助接線、滅火水管、制動器管路、空氣冷卻器裝置等組成。

1.2 水輪發(fā)電機主要參數(shù)

水輪發(fā)電機主要參數(shù)詳見表1、表2。

表1 發(fā)電機參數(shù)

表2 水輪機參數(shù)

2 混流式水輪發(fā)電機組安裝流程

茶布朗電站水輪發(fā)電機組按照常規(guī)的工藝流程，在機組埋件安裝時，以土建預留坐標點控制水輪機尾水肘管和錐管的中心和高程，錐管上端為不銹鋼伸縮節(jié)與座環(huán)焊接相連，以電站控制網(wǎng)點控制座環(huán)與轉輪室的中心及高程，后續(xù)的機組各部件安裝都以座環(huán)中心、高程為基準。

在4臺機組安裝過程中，根據(jù)機組的結構特點以及現(xiàn)場運輸?shù)膯栴}，對局部安裝工藝流程進行調整，如首臺尾水肘管及錐管安裝時，廠房安裝間尚未形成，因此，直接在機坑進行組裝、焊接并調整就位；座環(huán)分成兩瓣運輸至現(xiàn)場，在安裝間組裝完成后吊裝至支墩上；發(fā)電機定子及轉子安裝時，考慮到定子設備在工廠已經疊片下線分三瓣運往工地，現(xiàn)場安裝時直接進行定子組圓、下合縫線以及試驗；轉子由于運輸條件，直接在現(xiàn)場進行熱套輪轂、疊磁軛沖片、掛裝磁極與試驗。安裝質量結果表明工藝流程調整是合理的。

3 機組主要部件的安裝工藝

3.1 導水機構安裝

由底環(huán)、頂蓋、導葉、控制環(huán)、套筒、叉頭裝配、剪斷銷、導葉摩擦拐臂裝置等零部件組成。導水機構為水輪機流量調節(jié)機構，其作用是使水流按規(guī)定的流量和環(huán)量進入轉輪，直接調節(jié)和控制機組的出力，并能將機組徑向力傳遞到座環(huán)基礎上去。在安裝完成后導葉端面間隙應符合設計要求(上下端面間隙為0.20mm～0.40mm)。導葉止推環(huán)軸向間隙不應大于該導葉上部間隙值的50%(止推環(huán)軸向間隙0.20mm～0.40mm)，導葉應轉動靈活，在導葉最大開度時(123.3mm相鄰導葉開度不超過2.46mm)，導葉與限位塊的距離應符合設計規(guī)定，無規(guī)定時為5mm～10mm，導葉在全關并鋼絲繩捆緊的情況下用0.05mm塞尺進行導葉立面間隙的檢查不能通過(局部0.08mm，累計長度不超過導葉高度的四分之一)，導葉在鋼絲繩捆緊以及控制環(huán)在全關的位置進行連桿的調整(兩孔距離為420mm，水平不超過0.10mm)。導水機構預裝合格后，在底環(huán)、頂蓋與基礎環(huán)、座環(huán)鉸孔結束并驗收合格，正式進行導水機構的安裝，導葉與發(fā)電機軸承同心，導葉傳動機構工作靈活可靠，導葉端面、立面間隙均符合規(guī)程要求。

3.2 轉子安裝

轉子采用無風扇結構，由磁極、磁軛、主軸、轉子支架等組成。先進行磁軛沖片及通風槽片去銹、除毛刺、過秤、測量厚度并配重分類；完成后立發(fā)電機軸至熱套支墩上，通過設計圖紙計算出轉子支架需加熱膨脹量以及加熱時間(過盈配合為0.55mm～0.75mm，應考慮熱套時間以及環(huán)境溫度引起的收縮量)；在熱套完成后將大軸吊至檢修支墩進行磁軛沖片的疊壓，先進行下磁軛壓板定位(磁軛半徑符合設計要求)，在疊片的過程中注意調整磁軛外圓對齊以及定位螺栓松動靈活，確實定位的準確性，防止出現(xiàn)錐變或過大的不圓度，疊片在二分之一時應進行預壓緊，預壓合格后用長度適宜的型鋼作拉筋，焊在磁軛外圓，每個磁極鍵槽處一根，拉緊磁軛，在疊壓完成后(疊壓系數(shù)不小于0.99%)，安裝上磁軛壓板，進行最后一次壓緊，割除所有工藝拉筋；在疊壓偏差過大時，用廠房橋機銑削螺桿的螺孔，銑削一個螺孔完成后更換為永久性螺桿并把緊；進行制動環(huán)板的安裝，固定制動環(huán)的螺栓突出螺帽長度應不突出制動環(huán)板高度(至少2mm余量)，制動環(huán)安裝后徑向水平偏差不大于0.50mm，整個圓周的波浪度不大于2mm;進行磁軛鍵糟的銑削(根據(jù)磁軛沖片錯牙及支臂與磁軛間隙的大小以及磁軛外徑的尺寸，計算銑刀的厚度，厚度通過銑刀中間加金屬墊片調整)，完成過后進行磁軛冷打鍵，打到一定的時候進行磁軛加熱(通過計算出加熱膨脹量，并做好長短鍵記號)，在膨脹量達到要求后，斷電停止加熱，將磁軛長鍵對稱、均勻、快速(多人輪流)打入鍵槽內，到劃線部位停止；在掛裝磁極的時候磁極鍵槽與磁軛鍵槽銑削方法一樣，檢查磁極背部與磁軛的接觸面是否平整，端壓板有無高出鐵芯的地方，如不平或有高出的地方，應用砂輪機修磨，磁極根據(jù)引出線方向、極性與重量進行配重，掛裝過后進行打磁極鍵，檢查磁極的高程及圓度符合設計要求后做磁極電氣試驗，合格后對各部位檢查、清掃以及緊固后噴漆，最后對轉子整體電氣試驗合格通過。

3.3 推力軸承安裝

推力軸承采用雙層瓦加托盤的剛性支撐方式，推力軸承共設有8塊瓦，瓦面材料采用聚四氟乙烯彈性金屬塑料瓦。在吊裝鏡板前上機架已經安裝調整完成(不會引起鏡板的水平誤差)，在完成鏡板水平調整后進行推力頭的熱套，鏡板與推力頭連接完成后進行推力頭水平及受力的調整。安裝中采用電氣盤車(每一個點都必須消磁)，但在1號機盤車時機組法蘭和水導處擺度較大，不得不在推力頭部位加墊銅皮來調整擺度，加墊過后下導軸承擺度不符合標準，經過分析是由于發(fā)電機軸和水輪機聯(lián)軸面不平造成的，通過對聯(lián)軸法蘭進行處理后符合要求。通過研究對盤車工藝進行了調整以及對法蘭面的嚴密檢查保護，在后面幾臺機組安裝過程中，先進行發(fā)電機軸盤車再進行聯(lián)軸總體盤車，實踐證明，這一判斷是正確的，在其余幾臺機組安裝時，軸線擺度滿足優(yōu)良標準。

4 結語

本文對茶布朗電站混流式水輪發(fā)電機組安裝流程及導水機構、轉子、推力軸承等安裝工藝進行了探討，根據(jù)廠家技術要求以及國家規(guī)范制定一個好的安裝程序，有利于提高安裝效率，確保安裝工程質量，節(jié)省電站安裝工期，對同類型的中小型混流式水輪發(fā)電機組安裝起到指導和借鑒作用。