檢修軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)的吊裝裝置及方法改進(jìn)

程小龍

（重慶大唐國(guó)際武隆水電開(kāi)發(fā)有限公司，重慶 408500）

0 引言

銀盤(pán)水電站是日調(diào)節(jié)電站，地處重慶市武隆縣，是烏江干流第十一個(gè)梯級(jí)，4 臺(tái)機(jī)組總裝機(jī)容量65 萬(wàn)千瓦，轉(zhuǎn)輪由6 個(gè)葉片和轉(zhuǎn)輪體及導(dǎo)流錐組成，為立軸傘式機(jī)組。水電站轉(zhuǎn)輪安裝在主軸的底部，支持蓋套設(shè)在主軸外，支持蓋安裝于轉(zhuǎn)輪的上部，頂蓋安裝在基坑內(nèi)，支持蓋與頂蓋連接，轉(zhuǎn)輪常采用主軸、支持蓋及轉(zhuǎn)輪三位一體的方式吊裝，其主要技術(shù)參數(shù)如下：水輪機(jī)型號(hào)：ZZ-LH-860；額定出力：161.25 MW；額定水頭：26.5 m；轉(zhuǎn)輪直徑：8600 mm；額定水頭：26.5 m；轉(zhuǎn)輪重量：253 t；支持蓋重量：118 t；導(dǎo)流錐重量：18 t；操作油管重量：3 t；水輪機(jī)軸重量：6.7 t；轉(zhuǎn)輪支撐重量：79 t。

銀盤(pán)水電站為軸流式轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)機(jī)組，在機(jī)組大修時(shí)，一種方式轉(zhuǎn)輪需解體檢查維修，銀盤(pán)電站輪吊裝常采用水輪機(jī)主軸、支持蓋與轉(zhuǎn)輪三位一體共同吊裝的方案。為安裝操作油管固定裝置及拆除水輪機(jī)主軸法蘭螺栓，起吊前在基坑內(nèi)將支持蓋（118 t）提升1.3 m，需要采用8 個(gè)20 t 手拉葫蘆，工人40余人，耗時(shí)10 h 左右才能提起。在轉(zhuǎn)輪回裝時(shí)，也需要使用大量人力采用拉動(dòng)手拉葫蘆將支持蓋放回原位。這種方式人員工作強(qiáng)度高，效率低，同時(shí)存在較大的安全風(fēng)險(xiǎn)。另一種方式為在轉(zhuǎn)輪葉片和基礎(chǔ)環(huán)上開(kāi)設(shè)懸掛孔，將鋼索從懸掛孔中穿過(guò)，將轉(zhuǎn)輪吊在基礎(chǔ)環(huán)上，吊出支持蓋后在將轉(zhuǎn)輪吊運(yùn)至安裝間。這種吊裝方式的缺陷在于封堵懸掛孔后會(huì)影響葉片過(guò)流面的型線和表面粗糙度，易對(duì)懸掛孔周?chē)斐蓢?yán)重的磨損和空蝕破壞，影響水輪機(jī)的正常運(yùn)行。

1 舊式轉(zhuǎn)輪吊裝程序

1.1 方式1 吊裝及回裝

原始吊裝所需工具有20 t 葫蘆8 個(gè)，銀盤(pán)水電站機(jī)組轉(zhuǎn)輪安裝在主軸的底部，支持蓋套設(shè)在主軸外，支持蓋安裝于轉(zhuǎn)輪的上部，頂蓋安裝在基坑內(nèi)，支持蓋與頂蓋連接，轉(zhuǎn)輪吊裝采用主軸、支持蓋及轉(zhuǎn)輪三位一體的方式吊裝（圖1）。

圖1 方式1 吊裝及回裝程序示意

起吊步驟如下：

（1）在水導(dǎo)軸承座處安裝轉(zhuǎn)輪支撐，由裝輪支撐來(lái)承受水輪發(fā)電機(jī)整體重量。

（2）使用專用工具拆除發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子連接螺栓，吊出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

（3）拆除發(fā)電機(jī)軸與操作油管并吊出。

（4）將起重吊具與水輪機(jī)軸連接。

（5）在起重吊具上掛上8 個(gè)20 t 的手拉葫蘆，下方與支持蓋相連。

（6）拆除轉(zhuǎn)輪支撐，采用人力將支持蓋上拉所需高度。

（7）將水輪機(jī)及支持蓋吊運(yùn)至安裝間轉(zhuǎn)輪位置處。

回裝步驟如下：

（1）檢修完成后將轉(zhuǎn)輪支持蓋及主軸組裝好后，將起重吊具與水輪機(jī)軸連接。

（2）在水輪機(jī)吊具上掛上8 個(gè)20 t 的手拉葫蘆，與支持蓋相連。

（3）吊運(yùn)至基坑，將轉(zhuǎn)輪吊入轉(zhuǎn)輪室。

（4）采用人力將支持蓋放回至安裝位置。

（5）安裝轉(zhuǎn)輪支撐，拆除吊具。

回裝步驟主要困難在于，在支持蓋提升、下放過(guò)程中，雖然按照“統(tǒng)一指揮、同步下放”方式，但操作人員過(guò)多，1 臺(tái)葫蘆4人，8 臺(tái)葫蘆共計(jì)32 人，很難做到真正同步，會(huì)導(dǎo)致葫蘆受力不均，受力過(guò)大的容易損壞。支持蓋在吊起后就是高空臨邊作業(yè)，容易發(fā)生高處墜落或者其他安全事故。支持蓋提起到結(jié)束至少需要10 h，施工人員勞動(dòng)強(qiáng)度大，精神疲勞，工作效率低，橋機(jī)荷載大，存在較大的人身和設(shè)備安全風(fēng)險(xiǎn)。

1.2 方式2 吊裝及回裝

方式2 為轉(zhuǎn)輪、支持蓋分開(kāi)吊運(yùn)。在轉(zhuǎn)輪葉片和基礎(chǔ)環(huán)上開(kāi)設(shè)懸掛孔，將鋼索從懸掛孔中穿過(guò)，轉(zhuǎn)輪重量由基礎(chǔ)環(huán)承受。然后用起重機(jī)構(gòu)將支持蓋吊出，再吊運(yùn)轉(zhuǎn)輪?；匮b先將轉(zhuǎn)輪吊入基坑，用鋼索固定，再吊運(yùn)支持蓋。吊裝完成之后，為了不影響機(jī)組安全運(yùn)行，再將懸掛孔封住。

這種吊裝方式的缺陷在于封堵懸掛孔后會(huì)影響葉片過(guò)流面的型線和表面粗糙度，易使懸掛孔周?chē)斐蓢?yán)重的磨損和空蝕破壞，影響水輪機(jī)的正常運(yùn)行。例如，我國(guó)的萬(wàn)安、沙灣電站均采用此吊裝方式。

2 優(yōu)化措施

新方式需8 個(gè)支墩，8 個(gè)20 t 吊帶。

2.1 支墩制作

支墩設(shè)計(jì)見(jiàn)圖2。

圖2 支墩設(shè)計(jì)圖

在其上方設(shè)置尼龍板，防止與支持蓋接觸導(dǎo)致支持蓋接觸面損傷。在280 mm 高位置開(kāi)孔，安裝支持蓋螺栓固定避免支墩掉入尾水管。將支墩安裝在頂蓋上，用螺栓固定，用于支撐支持蓋?，F(xiàn)場(chǎng)準(zhǔn)備20 t 吊帶8 根，安裝方式見(jiàn)圖3。

圖3 采用新裝置示意

2.2 使用方法

（1）在水導(dǎo)軸承座處安裝轉(zhuǎn)輪支撐。由裝輪支撐來(lái)承受水輪發(fā)電機(jī)整體重量。

（2）使用專用工具拆除發(fā)電機(jī)與轉(zhuǎn)子連接螺栓，吊出發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子。

（3）拆除發(fā)電機(jī)軸與操作油管并吊出。

（4）將起重吊具與主軸連接；將吊帶的一端與起重吊具連接。

（5）將轉(zhuǎn)輪提升一定高度，拆除轉(zhuǎn)輪支撐。

（6）起重吊具將轉(zhuǎn)輪緩慢升高，支持蓋的重量由轉(zhuǎn)輪止推裝置承受，然后將軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)整體升高超過(guò)支墩高度。

（7）將支墩安裝于頂蓋與支持蓋組合法蘭處，采用支持蓋螺栓固定，起重吊具下降將支持蓋置于支墩上。

（8）起重吊具將主軸與轉(zhuǎn)輪緩慢下降，使支持蓋與轉(zhuǎn)輪分離一定距離（吊帶能安裝在支持蓋上），提升轉(zhuǎn)輪與主軸，使支持蓋重量由吊帶全部承受，然后吊運(yùn)至安裝間，拆除轉(zhuǎn)輪。

（9）在轉(zhuǎn)輪、主軸和支持蓋在安裝間檢修組裝完成后，用起重裝置將轉(zhuǎn)輪與主軸、支持蓋吊運(yùn)至基坑，將支持蓋放在支墩上，支墩完全承受支持蓋重量后，拆除吊帶。整體提升轉(zhuǎn)輪、支持蓋及主軸超過(guò)支墩，此時(shí)支持蓋重量由轉(zhuǎn)輪承受，拆除支墩。

（10）轉(zhuǎn)輪、支持蓋整體下降至支持蓋與頂蓋連接止口后，將水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪下降至轉(zhuǎn)輪室，安裝轉(zhuǎn)輪支撐，即可拆除起重吊具。

通過(guò)增加支墩后，首先將軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)采用起重吊具吊起，然后將支墩安裝在頂蓋上支撐支持蓋，起重吊具將主軸下降使轉(zhuǎn)輪與支持蓋具有一定的距離，最后起重吊具將主軸、轉(zhuǎn)輪和支持蓋運(yùn)回安裝間拆除檢修即可。本文提供的新的裝置方法與現(xiàn)有的相比，吊帶不需要人員拉動(dòng)，支墩制作成本較低，安裝支墩的時(shí)間相比于向上拉動(dòng)手拉葫蘆的時(shí)間較短，因此節(jié)約了時(shí)間，且主軸在下降的過(guò)程中是通過(guò)支墩將支持蓋支撐的，吊帶是不受力的，吊帶長(zhǎng)度是一致的，因此不存在受力不均勻的情況，且不需要很多人來(lái)拉動(dòng)手拉葫蘆，節(jié)約了人力，同時(shí)也縮短了吊裝時(shí)間；并且這種方式不會(huì)對(duì)水輪機(jī)槳葉葉片有任何損傷，安裝質(zhì)量得到保證。

3 結(jié)語(yǔ)

提出對(duì)水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪吊裝采用一種新型裝置及方法，取消手拉葫蘆，采用吊帶時(shí)受力均勻，不存在葫蘆不同步的過(guò)程，對(duì)工人的勞動(dòng)強(qiáng)度有效的進(jìn)行了控制，有效地從整體上改善了現(xiàn)場(chǎng)人員和設(shè)備的安全性。此外，采用新設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪吊裝裝置及方法后，實(shí)際使用達(dá)到了設(shè)計(jì)的目標(biāo)，吊運(yùn)轉(zhuǎn)輪時(shí)間縮短至1/3，所需工人減少至1/8，工作效率明顯、簡(jiǎn)單操作、方便易懂，具有推廣價(jià)值。