蹇家灣水電站機械設(shè)備安裝分析

李寶石

（遼寧西北供水有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 110006）

水電工程，設(shè)備的安裝往往貫穿整個工程建設(shè)周期，大型工程的機電設(shè)備安裝持續(xù)時間更久，甚至數(shù)年時間。水電設(shè)備安裝是一個系統(tǒng)、復(fù)雜的工程，涉及的專業(yè)面十分廣泛，在安裝過程中嚴(yán)格實行工程質(zhì)量管理，是提高機電設(shè)備安裝質(zhì)量的有效方法，對保障水電站的運行安全有著十分重要的意義?；诖?，本文針對蹇家灣水電站機械設(shè)備安裝展開分析。

1 工程概況

蹇家灣水電站位于四川省重慶市城口縣境內(nèi)，壩址位于任河一級支流蹇家溝灣上游約20 m處，距離與任河匯合口約1.3 km，河流長度5.52 km，集雨面積約為10.7 km2,最大水頭為360.17 m，正常運用洪水重現(xiàn)期為50年，洪峰流量3340 m3/s,非常運用洪水期采用200年，洪峰流量4080 m3/s。消能建筑物洪水重現(xiàn)采用20年，洪峰流量2850 m3/s。根據(jù)水能計算，裝機3臺，單機容量700 kW，總裝機容量為2100 kW，年利用小時3504 h，年平均發(fā)電量736萬kW·h。大壩為壩頂高程719.5 m，為碾壓混凝土重力壩，正常蓄水位1049 m，校核洪水位最高尾水位688.30 m，總庫容744萬m3。

2 水電站機械設(shè)備安裝

2.1 水電站引水建筑物

引水建筑物由取水口和壓力鋼管組成。

（1）取水口布置于右岸擋水壩段，根據(jù)水庫地形、地質(zhì)及水庫淤積情況，發(fā)電引水管進口底板高程確定為1044.70 m，較現(xiàn)狀地面高約2.5 m。

為了使水流平順的進入引水管道，減少水頭損失，進水口頂板采用四分之一圓弧曲線，方程為：X2/0.32+Y2/0.32=1。采用C20鋼筋砼襯砌，厚度為40 cm。

進口設(shè)置一道攔污柵。攔污柵處流速控制在0.7 m/s左右，孔口凈尺寸為1.3 m×1.3 m（寬×高）。攔污柵啟閉設(shè)備平臺高程為1052.00 m。

進口段攔污柵后接閘門段，閘門井尺寸為：1.1 m×1.1 m，采用C20鋼筋砼襯砌。閘門后設(shè)置一個通氣孔，直徑為0.40 m。閘門啟閉設(shè)備平臺高程為1052.00 m。

閘門井后接漸變段，由方形漸變到圓形，后接壓力鋼管，漸變段長度為1.5 m。

（2）采用壓力引水鋼管直接從水庫引水至廠房發(fā)電。進水口段后接壓力引水明鋼管，管徑0.6 m，管長1447 m。進廠前接3根卜型叉管，管徑為0.30 m，管長分別為3.8 m、6 m和9.1 m。

2.2 電站建筑物

發(fā)電廠房位于任河右岸蹇家灣下游，只需要滿足發(fā)電任務(wù)即可，共布置3臺發(fā)電機組。電站總裝機2100 kW。選用沖擊式水輪機，機組的安裝高程為690.15 m。

主廠房順任河布置，廠房軸線方向N31W；廠區(qū)尺寸為38.8 m×10 m+12 m×6.3 m，主機間建基高程689.51 m，安裝間建基高程689.51 m。主廠房內(nèi)安裝三臺臥式機組，水輪機型號為：CJA475-W-98/1×7，發(fā)電機型號為：SFW700-8/850，相應(yīng)配置三臺CJWT-PLC-1/1-16型調(diào)速器，廠內(nèi)設(shè)一臺手動單梁起重機，最大起重量為8 t，跨度Lk等于8.5 m。水輪機安裝高程為690.15 m，進水管中心線高程為689.185 m，主廠房地坪高程為689.51 m，起重機軌頂高程為695.50 m。主廠房的空間尺寸為：28.4 m×8.5 m×8.84 m。廠房上游側(cè)布置調(diào)速器，滿足機組自身安裝、運行、維修、交通等要求。

三臺機組的尾水均由尾水渠分別引入任河。每臺機組各設(shè)一條尾水渠，尾水渠軸線與河道垂直，尾水渠寬0.9 m，高1.2 m，出口底板高程為687.70 m。其中尾水出口與河床高差較大約13 m，尾水出口高程較高，出流不易受任河影響，出口結(jié)合廠區(qū)臨河側(cè)公路擋墻的布置，采用階梯消能。

2.2.1 水輪機安裝高程

沖擊式水輪機安裝高程的確定原則為，保證水輪機在最高水位時能正常運行，按沖擊式水輪機排水高度要求：Hw≥（1.0～1.5）D1。

本電站水輪機的實際安裝高程為690.15 m。

2.2.2 電站調(diào)節(jié)保證

在水電站運行中，負(fù)荷與機組出力達(dá)到平衡使機組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。但是由于各種突發(fā)事故，造成機組突然與系統(tǒng)解列，機組甩掉部分或全部負(fù)荷。在甩負(fù)荷時，由于導(dǎo)葉迅速的關(guān)閉，水輪機的流量急劇變化，因此在水輪機過水系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生水擊。電站調(diào)節(jié)保證就是在電站初步設(shè)計階段計算出上述過程中最大轉(zhuǎn)速上升及最大壓力上升值。另外，電站調(diào)節(jié)保證計算的目的是使壓力升高和轉(zhuǎn)速升高不超過允許值，確保電站水機系統(tǒng)安全穩(wěn)定允許。

經(jīng)計算，Hr=330 m，D1=0.98 m，Nr=700 kW，GD2≥2 t·m2,nr=750 r/min，Qr=0.238 m3/s。

當(dāng)Hr=330 m，三臺機組甩全負(fù)荷時，ΣLV=1087 m2/s。

水輪機采用偏流器與噴針協(xié)聯(lián)動作的雙重調(diào)節(jié)。在機組停機過程中，偏流器在2 s～3 s內(nèi)將噴嘴水流全部偏轉(zhuǎn)離開水斗式轉(zhuǎn)輪，偏流器自動關(guān)閉，快速截斷水流后，反向制動噴嘴投入使用，可以防止機組轉(zhuǎn)速上升。噴針關(guān)閉時間是不影響機組轉(zhuǎn)速上升的，只是影響壓力上升。噴針全行程關(guān)閉時間一般在 10 s～20 s，甚至更長[1]。

調(diào)節(jié)保證計算結(jié)果：當(dāng)Ts=6s時，ξmax=0.11；當(dāng)TP=2 s時，βmax=0.23。

計算結(jié)論：噴針和偏流器關(guān)閉規(guī)律均為直線關(guān)閉，噴針最小關(guān)閉時間Ts=6 s，偏流器關(guān)閉時間TP=2 s，可滿足電站最大壓力上升值ξmax≤25%，最大速率上升值βmax≤30%。

2.2.3 水輪機安裝

安裝時，先檢查混凝土基礎(chǔ)，安裝高程，各地腳螺釘（或預(yù)留孔）是否與安裝布置圖相符。如無問題，待混凝土基礎(chǔ)干固后就可安裝。

（1）吊裝機座。將機座吊裝于基礎(chǔ)上，并對基礎(chǔ)預(yù)先拉好中心線，此時應(yīng)將機座組合面刷抹干凈，涂上鉛油，基座底用斜楔墊板，初調(diào)水平并鎖上地腳螺母（涂上黃油保護）和進行基礎(chǔ)的第二次澆灌工作，待混凝土干固后即可安裝軸承。

（2）安裝軸承與轉(zhuǎn)動部件。本機采用滑動軸承，安裝前應(yīng)將軸承底座刷抹干凈，按出廠前已調(diào)好的左右軸承座同軸度定位銷，將軸承座裝于機座兩端平臺上，并鎖緊軸承座螺釘，然后裝上軸瓦和轉(zhuǎn)動部件。

軸瓦應(yīng)在電站精刮，主軸軸頸與軸瓦的接觸點應(yīng)符合技術(shù)要求，并檢查下部軸瓦在不小于60°的弧度內(nèi)應(yīng)與軸頸全長接觸，其面積不得小于70%。油環(huán)表面應(yīng)光滑，無毛刺，接頭要平整，且能在軸上自由轉(zhuǎn)動，運轉(zhuǎn)時溫度不得高于60°，若溫升增高，可以修刮軸瓦，減少接觸角。

軸承與轉(zhuǎn)動件安裝后，精調(diào)機座水平，并保證主軸水平度符合技術(shù)要求，機座沿主軸垂直方向水平度符合技術(shù)要求，再擰緊地腳螺母和裝上機蓋。

（3）安裝噴嘴機構(gòu)、折向器開度機構(gòu)等。鑒于工程安裝的技術(shù)系數(shù)要求，為確保裝配后無蹩頸現(xiàn)象，此次安裝采用分層次安裝，主機安裝完畢后，通過螺母裝上噴嘴機構(gòu)、折向器開度機構(gòu)和在水泥坑內(nèi)裝上引水彎管、伸縮節(jié)、閘閥等。在安裝噴嘴機構(gòu)之前，檢查噴針桿保持平直，把噴針頂緊噴嘴口，裝后調(diào)整噴嘴中心線至轉(zhuǎn)輪中心線距離偏差應(yīng)符合技術(shù)要求。

（4）安裝發(fā)電機。為了確保機械構(gòu)造的完整性，發(fā)電機的安裝放在最后一個步驟。用千分表檢查水輪機聯(lián)軸器端面及發(fā)電機聯(lián)軸器端面跳動應(yīng)小于0.06 mm，同軸度允差應(yīng)符合技術(shù)要求，再用塞尺檢查兩軸線偏差角允差應(yīng)符合技術(shù)[2]。

（5）折向器的調(diào)整。調(diào)整推拉桿的長度，保證折向器在全開位置時折向器迎水端面與噴嘴外端面之間距為10 mm，折向器在全關(guān)時，折向器下弦和噴針中心線相切[3]。

全部安裝完畢后，用手轉(zhuǎn)動聯(lián)軸器，主軸必須轉(zhuǎn)動靈活，如遇卡死，必須重新調(diào)整，至達(dá)到要求為止[4]。

3 結(jié)語

機械設(shè)備是水電站正常運行的基礎(chǔ)，水電站機械設(shè)備安裝對于機械設(shè)備的正常運行有重大的意義，保證機械設(shè)備安裝質(zhì)量可以降低水電站運行過程中出現(xiàn)故障的概率。通過對蹇家灣水電站機械設(shè)備的安裝進行探討，可為水電工程的建設(shè)和安全運行提供參考，促進水利行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。