大型水輪發(fā)電機(jī)上機(jī)架和匯流環(huán)整體吊裝的工藝分析

馬志忠

(三峽機(jī)電工程技術(shù)有限公司，四川 成都 610040)

溪洛渡水電站左、右兩岸地下廠房各安裝9臺(tái)770 MW水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)13 860 MW[1-2]，年平均發(fā)電量超過600億kW·h，在電網(wǎng)系統(tǒng)中起到調(diào)峰、調(diào)頻的關(guān)鍵作用。然而隨著水電工程建設(shè)的高速發(fā)展，現(xiàn)代水輪發(fā)電機(jī)的容量和尺寸日趨增大[3-4]，使得水輪發(fā)電機(jī)的安裝與檢修變得越來越有難度。這就需要檢修人員在工作過程中不斷積累經(jīng)驗(yàn)，掌握檢修要點(diǎn)，進(jìn)而找到更加先進(jìn)的方法[5]。傳統(tǒng)的發(fā)電機(jī)整體更換鐵芯，需要把發(fā)電機(jī)匯流環(huán)和線棒拆除，分開吊裝，這樣匯流環(huán)往往會(huì)有絕緣的損傷與銅管的變形，重復(fù)使用率低，造成了一定材料的浪費(fèi)，而且需要大量的時(shí)間。為了使水輪發(fā)電機(jī)能盡快地完成線棒及鐵芯更換，增加發(fā)電機(jī)發(fā)電時(shí)間，提高機(jī)組經(jīng)濟(jì)效益，本文介紹了一種上機(jī)架和匯流環(huán)整體吊裝的新工藝。

1 上機(jī)架及匯流環(huán)整體吊出

溪洛渡左岸水電站7、8號(hào)和9號(hào)三臺(tái)機(jī)組定子改造過程中，為了節(jié)約工期，提出了將上機(jī)架和匯流環(huán)整體吊裝的方案。經(jīng)仔細(xì)核算得知，上機(jī)架及匯流環(huán)總重約105 t，上機(jī)架重量約80 t，這是選擇和制作吊具的基本要求。上機(jī)架和匯流環(huán)吊出流程圖和吊裝示意圖分別如圖1和圖2所示。

圖1 吊出流程圖

圖2 上機(jī)架及匯流環(huán)整體吊裝示意圖

1.1 匯流環(huán)專用吊具安裝

通過專用吊具將上機(jī)架與匯流環(huán)連接成一個(gè)整體。圖3為專用吊具安裝示意圖。

圖3 專用吊具安裝示意圖

1)將匯流環(huán)線夾上壓緊螺母移除，安裝長六角螺母，然后安裝長螺桿，用六角螺母鎖緊。

2)安裝方管梁，并用六角螺母和墊圈將兩側(cè)調(diào)至水平。

3)拆除上機(jī)架外側(cè)垂直方向擋風(fēng)板(匯流環(huán)外側(cè))，將起吊梁安放在方管梁上并連成整圈后安裝爪鉗，并用六角螺栓頂緊，用螺桿和六角螺母將兩側(cè)爪鉗拉住固定。

4)將連接支桿和楔塊安裝在起吊梁與機(jī)架支臂之間，用調(diào)整墊片塞緊間隙。

5)將楔塊焊接在支臂上，將連接支桿用螺栓螺母固定在楔塊和起吊梁上。

6)逐個(gè)調(diào)整方管梁高度直至線夾底部離開鐵心上壓板，用六角螺母和墊圈固定方管梁。

1.2 上機(jī)架吊耳焊接及配重塊安裝

1)為滿足上機(jī)架及匯流環(huán)整體吊裝需要，在上機(jī)架上要補(bǔ)充焊接4個(gè)吊耳。一是清理上機(jī)架吊耳安裝位置，將油漆等打磨干凈。二是吊耳按要求開坡口，點(diǎn)焊在上機(jī)架上，吊耳焊接時(shí)每層焊道要清理干凈、要檢查是否有氣孔夾渣，若有則需打磨干凈。三是上層焊道檢查合格后進(jìn)行下層焊接。四是焊接完成后進(jìn)行PT探傷。

2)為了保證整體吊裝保持平衡，在上機(jī)架支臂位置需要點(diǎn)焊固定配重塊。安裝位置如圖4所示。在12、1、3、4號(hào)上機(jī)架支臂位置配置重量為224.51 kg的配重塊，配重塊中心距機(jī)組中心8 134 mm。

圖4 上機(jī)架配重塊安裝俯視圖

1.3 匯流環(huán)基礎(chǔ)焊縫打磨

匯流環(huán)基礎(chǔ)焊縫打磨前，要先對(duì)定子進(jìn)行防護(hù)。所有空冷器外徑側(cè)用防火布遮蓋后打磨匯流環(huán)基礎(chǔ)板，使匯流環(huán)與定子上環(huán)板分離，吊裝前需確保匯流環(huán)基礎(chǔ)與定子上環(huán)板無連接位置。打磨時(shí)用木板或防火布將打磨區(qū)域隔離，并用防火布將匯流環(huán)包裹，打磨結(jié)束后將金屬粉塵及時(shí)用吸塵器清掃干凈。

1.4 匯流環(huán)主引出銅牌加固

斷開主引出線銅排，切割下來的連接銅排需要編號(hào)并妥善保管，回裝時(shí)使用。將切割下來的連接頭銅排兩端絕緣清理干凈，剝除兩端絕緣，露出銅板長度為50 mm。裸露銅板的絕緣根部處理成30～50 mm長度的斜坡過度。斷開后用角鋼在上機(jī)架處加固銅排，以防止匯流環(huán)整體起吊時(shí)變形。

1.5 上機(jī)架及匯流環(huán)整體起吊

1)吊裝前需要準(zhǔn)備的工作有：一是對(duì)橋機(jī)進(jìn)行全面的維護(hù)及檢查，確認(rèn)橋機(jī)工作狀態(tài)良好。二是對(duì)起重鋼絲繩、卡環(huán)等吊具檢查，確保使用安全。三是檢查匯流環(huán)吊裝螺栓連接緊固，焊接滿足要求。四是對(duì)匯流環(huán)的所有束縛元件進(jìn)行拆除，確保匯流環(huán)與定子其他部件無連接，匯流環(huán)基礎(chǔ)與上壓板全部脫開，所有束縛元件已經(jīng)拆除。五是組織現(xiàn)場(chǎng)負(fù)責(zé)人員、橋機(jī)操作人員、起重指揮人員及相關(guān)的施工人員進(jìn)行安全技術(shù)交底。

2)緩慢提升匯流環(huán)100 mm，根據(jù)上機(jī)架水平，通過34 t花籃螺栓調(diào)整上機(jī)架水平。

3)在這個(gè)過程中嚴(yán)格監(jiān)視橋機(jī)的受力，橋機(jī)的負(fù)荷不得與起吊部件的重量偏差過大。如果偏差過大檢查匯流環(huán)是否仍有束縛元件并清理掉。確保沒問題后，緩緩提起。

1.6 上機(jī)架及匯流環(huán)擺放

1)在上機(jī)架放置工位，預(yù)先依次鋪滿木板，并按要求擺放上機(jī)架支墩。

2)行走橋機(jī)小車，使上機(jī)架最大外緣距上游邊墻1～2 m，避開機(jī)組軸線，沿主廠房上游側(cè)行走至放置工位，行走小車找正上機(jī)架支墩布置位置。

3)緩緩落下上機(jī)架，放置工位上后，在匯流環(huán)的周圍設(shè)立安全隔離防護(hù)欄桿并拉設(shè)警示安全帶。

4)上機(jī)架中心放置12個(gè)1.5 m高支墩并用250 mm工字鋼及鋼墊調(diào)節(jié)水平，外圍放置4個(gè)2 m的支墩并用M30的螺栓調(diào)節(jié)上機(jī)架支腿落于支墩上。

2 上機(jī)架及匯流環(huán)回裝

1)回裝前對(duì)橋機(jī)進(jìn)行全面的維護(hù)及檢查，確認(rèn)橋機(jī)工作狀態(tài)良好。此外，發(fā)電機(jī)定子、轉(zhuǎn)子要清掃完畢，發(fā)電機(jī)上導(dǎo)油槽油底盤要吊入放置在轉(zhuǎn)子上。鋼絲繩吊具安裝要就位，匯流環(huán)固定良好。

2)找正橋機(jī)吊鉤與上機(jī)架中心，與鋼絲繩聯(lián)接。

3)在上機(jī)架工位處緩慢起升上機(jī)架約300 mm高，清掃上機(jī)架下法蘭面。

4)微量調(diào)整上機(jī)架水平，緩慢下落上機(jī)架約100 mm時(shí)停止，來回進(jìn)行三次小范圍起落，再次檢查、確認(rèn)橋機(jī)抱閘是否安全可靠。確認(rèn)無異常情況后起升上機(jī)架離開工位。

5)上機(jī)架下降進(jìn)入大軸時(shí)，在大軸與上機(jī)架間隙內(nèi)圓周均勻分布插入4根15 mm厚木板條，并派人手持木條上下移動(dòng)。上機(jī)架整個(gè)下落過程中，木條均能上下自由移動(dòng)。在上機(jī)架上下端部均安排專業(yè)起重人員監(jiān)視并協(xié)調(diào)指揮，在橋機(jī)上安排專業(yè)人員監(jiān)護(hù)橋機(jī)抱閘及電氣回路的工作狀況。

6)當(dāng)上機(jī)架下落距離法蘭面約200 mm時(shí)，再次使用長鋼板尺清掃組合法蘭面，在上機(jī)架下端，使用導(dǎo)鏈拉動(dòng)上機(jī)架旋轉(zhuǎn)，調(diào)整上機(jī)架方位正確。

7)上機(jī)架方位調(diào)整后，平穩(wěn)落下距離各支臂安裝位置50 mm，檢查各鍵位置正確，檢查匯流環(huán)接頭位置正確并對(duì)齊。檢查完畢后，緩慢下落，在上機(jī)架落至支臂安裝位置后，檢查匯流環(huán)接頭、出口、中性點(diǎn)正確后拆除匯流環(huán)吊具。

3 結(jié) 語

溪洛渡水電站在機(jī)組檢修中首次采用了上機(jī)架和匯流環(huán)整體吊裝方案，為機(jī)組后期的調(diào)試調(diào)整節(jié)約了大約15 d的時(shí)間，而且節(jié)省了大量工器具和設(shè)備的投入，節(jié)約了人力300多個(gè)臺(tái)班，同時(shí)有效的保證了匯流環(huán)絕緣質(zhì)量，在機(jī)組調(diào)試過程中也檢驗(yàn)了匯流環(huán)質(zhì)量的優(yōu)良。該工藝極大提升了匯流環(huán)的安裝效率，且安裝施工安全可靠、質(zhì)量?jī)?yōu)良、方法先進(jìn)且專用工具可重復(fù)利用，具有直接的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會(huì)效益，值得廣泛推廣應(yīng)用。