沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組尾水管里襯及機(jī)殼安裝方法

楊森隆，余天才

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

1 工程概況

以禮河四級(jí)電站復(fù)建后總裝機(jī)容量為130 MW，按其裝機(jī)容量確定為中型三等工程。以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程裝有4臺(tái)沖擊式水輪發(fā)電機(jī)，水輪機(jī)型號(hào)：CJA1581-L-185/4×15.4。額定水頭517.5 m，最大水頭542.7 m，額定流量7.23 m3/s，最小水頭515.3 m，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速900 r/min，額定容量33.6 MW，旋轉(zhuǎn)方向?yàn)楦┮暷鏁r(shí)針。

2 尾水管里襯安裝

以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程水輪機(jī)組的尾水管里襯主要構(gòu)件包括尾水管底板、四周側(cè)板、穩(wěn)水柵等部分。各部件因設(shè)計(jì)尺寸和施工工藝等要求不同，實(shí)際到貨情況及相關(guān)參數(shù)如下所述：

（1）底板外形尺寸較大，為方便運(yùn)輸和施工，底板分3瓣出廠后現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接成整體，單臺(tái)總重2 280 kg。

（2）側(cè)板分上下兩個(gè)大段，下段由5塊組裝而成，上段由8塊組裝而成，均為分瓣到貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝形成整體，單臺(tái)機(jī)側(cè)板總重16 000 kg。

（3）穩(wěn)水柵包括主梁、次梁、軌道、格柵等構(gòu)件，單臺(tái)穩(wěn)水柵的重量為7 602 kg。

尾水管里襯整體結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖1所示。

圖1 尾水管里襯整體剖視圖

2.1 底板安裝

（1）底板分3瓣到貨后，按照設(shè)計(jì)圖紙和廠家出廠標(biāo)記的±X/Y軸線等控制要求在施工工位上組裝成整體，組裝時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)圖紙要求控制底板的外形組裝尺寸、整體平面度、組合處錯(cuò)臺(tái)等部位的尺寸。

（2）組裝驗(yàn)收合格后進(jìn)行焊接工序，尾水管里襯焊縫質(zhì)量要求較高，故在焊接工作前需對(duì)施焊人員進(jìn)行焊工考試，考試合格者方可進(jìn)行施焊作業(yè)。焊接時(shí)作業(yè)人員嚴(yán)格按照焊接工藝評(píng)定和規(guī)范要求進(jìn)行施工作業(yè)，不得擅自修改焊接參數(shù)，降低焊接施工質(zhì)量要求。

（3）焊接完成后，按圖紙要求對(duì)過(guò)水面進(jìn)行焊縫外觀打磨處理，保證焊縫表面光滑過(guò)渡。待焊縫冷卻時(shí)長(zhǎng)達(dá)到規(guī)范要求后進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)，無(wú)損檢測(cè)合格后方可進(jìn)行混凝土澆筑。

（4）底板因整體面積較大，澆筑過(guò)程中為避免產(chǎn)生空腔現(xiàn)象發(fā)生，故澆筑時(shí)需與設(shè)計(jì)和監(jiān)理等單位溝通好開(kāi)展相關(guān)的振搗孔，待混凝土澆筑完成后再采用相同的焊接施工工藝完成焊接作業(yè)。

2.2 下段側(cè)板的安裝

（1）下部里襯側(cè)板為“［”形結(jié)構(gòu)，下游側(cè)未封口。下部側(cè)板總高4 012 mm，分5瓣到貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接形成整體。下段里襯結(jié)構(gòu)見(jiàn)圖2所示。

圖2 下段里襯俯視圖

（2）底板混凝土養(yǎng)護(hù)期滿足要求后開(kāi)始下段側(cè)板的安裝，安裝前先找出設(shè)備廠家供貨時(shí)標(biāo)記的軸線并利用全站儀等設(shè)備在側(cè)板安裝周邊做好控制點(diǎn)標(biāo)記。

（3）側(cè)板均由廠房80 t橋機(jī)吊裝至組裝位置后開(kāi)始安裝，安裝時(shí)先安裝+Y方向的1瓣，側(cè)板吊入后就位于底板預(yù)先焊接完成的托板上，調(diào)整軸線位置，偏差控制在2 mm以內(nèi)。采用拉緊器拉緊調(diào)整側(cè)板的垂直度，確保垂直度不超過(guò)1 mm/m。待各項(xiàng)尺寸滿足要求后，用槽鋼與上游側(cè)廠房邊墻預(yù)埋插筋固定牢固。

（4）其余下部側(cè)板以+Y方向的側(cè)板為基準(zhǔn)，向兩側(cè)逐件順序安裝。

（5）下段側(cè)板各個(gè)部件整體組裝完成后應(yīng)在焊接之前進(jìn)行整體的幾何尺寸檢查，用拉緊器調(diào)整側(cè)板的X、Y軸線與機(jī)組X、Y軸線的偏差不超過(guò)10 mm，中心偏差不超過(guò)10 mm，各側(cè)板垂直度不超過(guò)1 mm/m，里襯內(nèi)切圓直徑偏差不超過(guò)±10 mm。

（6）下段側(cè)板整體尺寸檢查合格后將拉緊器點(diǎn)焊，并用槽鋼固定后開(kāi)始施焊作業(yè)。按照焊接工藝完成后進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)，檢測(cè)合格后里襯側(cè)板外側(cè)焊縫要做好防腐。

（7）在尾水管下段里襯內(nèi)部搭設(shè)腳手架用于內(nèi)部支撐，以防后續(xù)混凝土澆筑里襯變形，澆筑時(shí)要做好里襯整體尺寸檢測(cè)。若混凝土澆筑導(dǎo)致側(cè)板產(chǎn)生變形需及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整處理，保證其整體尺寸滿足規(guī)范控制要求。下段里襯具體的外部加固情況和內(nèi)部混凝土澆筑前的腳手架搭設(shè)詳見(jiàn)圖3所示。

圖3 下段里襯側(cè)板外圍加固及內(nèi)部支撐圖

2.3 上段里襯側(cè)板安裝

（1）上段側(cè)板為不規(guī)則6邊形，總高3 800 mm，分8瓣到貨，現(xiàn)場(chǎng)組裝焊接形成整體。尾水管里襯上段形狀詳見(jiàn)圖4所示。

圖4 上段里襯俯視圖

（2）上段里襯側(cè)板安裝時(shí)采用廠房橋機(jī)吊裝就位，安裝時(shí)先安裝+Y方向的1瓣。安裝前先在下部側(cè)板的外側(cè)焊縫連接處焊接擋塊，安裝時(shí)先調(diào)整上段里襯側(cè)板軸線位置，偏差控制在2 mm以內(nèi)，采用拉緊器調(diào)整其垂直度確保不超過(guò)1 mm/m，即可進(jìn)行點(diǎn)焊加固。待各項(xiàng)尺寸滿足要求后，用槽鋼與地面預(yù)留的錨筋固定牢固，加固方法與下段里襯側(cè)板一致。

（3）其余上段側(cè)板以+Y方向的側(cè)板為基準(zhǔn)，順時(shí)針逐件順序安裝，安裝時(shí)采用拉緊器、千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)整各側(cè)板的X、Y軸線與機(jī)組X、Y軸線的偏差不超過(guò)10 mm，中心偏差不超過(guò)10 mm，各側(cè)板垂直度不超過(guò)1 mm/m，里襯內(nèi)切圓直徑偏差不超過(guò)±10 mm。合格后將拉緊器點(diǎn)焊，并用槽鋼固定牢固。

（4）上段8塊側(cè)板全部安裝完成后進(jìn)行整體跨距尺寸測(cè)量，記錄好數(shù)據(jù)，驗(yàn)收合格后方可進(jìn)入下步施工工序。

（5）按照焊接工藝流程對(duì)上側(cè)板與下側(cè)板之間的環(huán)縫和上段側(cè)板之間的立焊進(jìn)行焊接，焊接完成按照?qǐng)D紙要求打磨平滑后進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)。

（6）同理需在尾水管上段里襯內(nèi)部搭設(shè)腳手架用于內(nèi)部支撐，以防后續(xù)混凝土澆筑里襯變形，澆筑時(shí)要做好里襯整體尺寸檢測(cè)。若混凝土澆筑導(dǎo)致側(cè)板產(chǎn)生變形需及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整處理，保證其整體尺寸滿足規(guī)范控制要求。

2.4 穩(wěn)水柵安裝

上段里襯內(nèi)部安裝軌道預(yù)埋件及穩(wěn)水柵主梁需在里襯上開(kāi)好相應(yīng)的孔，待開(kāi)孔完畢即可開(kāi)始主梁的安裝工作，主梁軌道安裝調(diào)整完成后，封焊好尾水里襯與主梁工字鋼的配割孔，堵板應(yīng)與尾水里襯過(guò)流面平齊，焊縫應(yīng)打磨光滑與其它焊縫一起進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)。待軌道和穩(wěn)水柵安裝焊接完成之后，與其它焊縫一起進(jìn)行焊縫無(wú)損檢測(cè)，焊縫檢測(cè)合格后進(jìn)行里襯側(cè)板外部焊縫的防腐工作，而上部里襯內(nèi)部同樣需搭設(shè)腳手架用作支撐，混凝土澆筑前后要做好檢測(cè)。

3 機(jī)殼安裝

機(jī)殼位于分流管內(nèi)，由機(jī)殼上段、斜板、側(cè)板構(gòu)成，總重13 400 kg。機(jī)殼上段整體到貨，機(jī)殼斜板分8瓣到貨，現(xiàn)場(chǎng)組焊形成機(jī)殼整體。機(jī)殼機(jī)構(gòu)詳見(jiàn)圖5所示。

圖5 機(jī)殼正視圖

3.1 機(jī)殼側(cè)板安裝

（1）機(jī)殼側(cè)板安裝前需先把尾水管里襯側(cè)板多余部分進(jìn)行切割。而且側(cè)板安裝要在分流管安裝焊接完成后才具備安裝條件，因?yàn)闄C(jī)殼側(cè)板與分流管4個(gè)岔管是相連接的，在安裝過(guò)程中要注意機(jī)殼側(cè)板與分流管連接的位置，安裝時(shí)優(yōu)先安裝與分流管岔管相連的4塊側(cè)板。機(jī)殼側(cè)板與分流管岔管連接情況詳見(jiàn)圖6所示。

圖6 機(jī)殼側(cè)板俯視圖

（2）安裝前先在上段里程側(cè)板的外側(cè)焊縫連接處焊接擋塊，再用廠房80 t橋機(jī)把側(cè)板吊到指定位置。

（3）側(cè)板與分流管岔管組裝后用工具調(diào)整好側(cè)板的軸向及垂直度，軸線方位偏差不超過(guò)±10 mm，垂直度不超過(guò)1 mm/m。調(diào)整好后先在側(cè)板與尾水里程連接處用定位焊加固好，外側(cè)再用槽鋼進(jìn)行支撐即可。

（4）與分流管相連的4塊側(cè)板組裝調(diào)整完成后進(jìn)行剩下4塊的組裝，按順序組裝完成后把側(cè)板相連接部位進(jìn)行定位焊。

（5）側(cè)板整體安裝完成檢查跨距偏差控制在±7 mm內(nèi)，機(jī)殼側(cè)板的中心方位偏差控制在±10 mm，用拉緊器和槽鋼進(jìn)行外部加固支撐，側(cè)板連接處和側(cè)板與里程板焊縫連接處點(diǎn)焊加固。

（6）由于分流管在機(jī)殼側(cè)板安裝完成后才進(jìn)行水壓試驗(yàn)，所以與岔管法蘭相連處焊縫在分流管水壓試驗(yàn)前先不進(jìn)行加固焊接，以免試驗(yàn)過(guò)程中機(jī)殼受分流管影響發(fā)生有害變形，等分流管水壓試驗(yàn)進(jìn)入保壓階段再進(jìn)行連接焊縫的焊接。

（7）機(jī)殼側(cè)板焊縫焊接完成后打磨光滑進(jìn)行無(wú)損檢測(cè)，合格后機(jī)殼側(cè)板外側(cè)焊縫做好防腐，機(jī)組本輪埋件安裝完成即可開(kāi)始分流管的混凝土保壓澆筑，本輪只澆筑到分流管腰線所以可以等本輪澆筑完成后再來(lái)安裝機(jī)殼斜板和機(jī)殼上部法蘭。

3.2 機(jī)殼斜頂和上部法蘭安裝

機(jī)殼斜頂和上部法蘭結(jié)構(gòu)詳見(jiàn)圖7所示。

圖7 機(jī)殼上部俯視圖

3.2.1 機(jī)殼斜板安裝

（1）機(jī)殼斜板安裝前先按照設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)焊接一個(gè)組裝工件，將8瓣斜板鋪設(shè)在基礎(chǔ)骨架上進(jìn)行點(diǎn)焊，再用連接塊進(jìn)行加固。

（2）單個(gè)固定焊縫長(zhǎng)度在100 mm～200 mm，因?yàn)楹罄m(xù)要把成型的斜頂直接吊裝到機(jī)組與機(jī)殼側(cè)板組合，所以焊接強(qiáng)度必須足以支撐整個(gè)吊裝過(guò)程才行。

（3）斜頂?shù)跹b過(guò)程中做好標(biāo)記對(duì)照好軸線方向，確保軸線方向的正確性再進(jìn)行斜頂?shù)墓潭ㄕ{(diào)整，調(diào)整完成后先固定好再進(jìn)行斜頂與機(jī)殼側(cè)板連接焊縫的焊接。

3.2.2 機(jī)殼上部法蘭安裝

機(jī)殼上法蘭與水輪機(jī)水導(dǎo)軸承主軸配合，直接關(guān)系到整個(gè)水輪機(jī)后續(xù)各部件的安裝和機(jī)組運(yùn)行工作，故其安裝精度高，設(shè)計(jì)圖紙要求其整體水平度在0.04 mm/m。故機(jī)殼上法蘭的安裝是質(zhì)量檢驗(yàn)的主控關(guān)鍵工序之一。

（1）安裝前先搭設(shè)可以支撐起機(jī)殼上法蘭的支撐工件，先從穩(wěn)水柵搭設(shè)4根強(qiáng)度可以支撐機(jī)殼上部法蘭的鋼管，并用固定長(zhǎng)度的鋼條連接固定好4根鋼管的位置，安裝過(guò)程中要確保鋼管不傾斜，并在鋼管頂部用水平尺測(cè)量架設(shè)4臺(tái)大小相同水平度一致的千斤頂點(diǎn)焊固定好。

（2）利用水平儀將4個(gè)千斤頂?shù)母叱陶{(diào)至圖紙上的高程832.60 m，現(xiàn)場(chǎng)吊裝至機(jī)組與機(jī)殼斜板進(jìn)行組裝，吊裝過(guò)程中要對(duì)照?qǐng)D紙確保機(jī)殼上法蘭軸線方向正確再下落組裝，下落到千斤頂上即可開(kāi)始調(diào)整。

（3）調(diào)整好機(jī)殼上法蘭與機(jī)組的同心度，調(diào)整前先在斜頂上架設(shè)可推動(dòng)機(jī)殼上部法蘭的千斤頂來(lái)進(jìn)行同軸度調(diào)整，確保同軸度偏差不超過(guò)1 mm。

（4）上法蘭高程的調(diào)整，調(diào)整前把原先分流管的中心線上引至機(jī)殼側(cè)板上部合適位置，再在機(jī)殼內(nèi)部合適位置架設(shè)水準(zhǔn)儀來(lái)測(cè)量，對(duì)機(jī)殼上法蘭各軸線方向進(jìn)行高程調(diào)整測(cè)量，確保分流管中心高程到機(jī)殼法蘭高程偏差不超過(guò)±0.5 mm。

（5）上法蘭水平度調(diào)整，上法蘭水平度調(diào)整前先清理好法蘭，并在法蘭4個(gè)軸線方向上用水砂紙打磨出可以架設(shè)框式水平儀的位置，并用千斤頂進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整至各軸線方向的水平度均不超過(guò)0.04 mm/m。法蘭水平度調(diào)整完成后需再?gòu)?fù)測(cè)高程確保高程偏差不超過(guò)±0.5 mm。

（6）高程、水平同軸度調(diào)整完成后機(jī)殼內(nèi)部用拉緊器對(duì)上部法蘭軸線方向進(jìn)行固定支撐。此時(shí)再調(diào)整斜板高程，斜頂此時(shí)只有底部是焊接了，要把其他位置的定位焊縫、搭板切割開(kāi)，再來(lái)調(diào)整斜板高程，高程調(diào)至一致后再用搭板進(jìn)行固定。

（7）為確保數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性調(diào)整后會(huì)用2種及以上的方法來(lái)復(fù)測(cè)驗(yàn)收。驗(yàn)收合格后即可開(kāi)始焊接準(zhǔn)備，焊接過(guò)程中要注意焊條的選用且焊條需要進(jìn)行烘烤才能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)焊接工作。斜頂與機(jī)殼上部法蘭焊縫焊接采用的是對(duì)稱(chēng)焊接，兩個(gè)焊工同時(shí)進(jìn)行施焊，避免焊接變形。

（8）焊接過(guò)程中要檢測(cè)好機(jī)殼整體高程、機(jī)殼上法蘭水平、機(jī)殼上法蘭與機(jī)組同心度的數(shù)據(jù)，看數(shù)據(jù)是否在偏差范圍，如有偏差先進(jìn)行調(diào)整再進(jìn)行焊接，焊接完成后將機(jī)殼內(nèi)部焊縫打磨光滑然后進(jìn)行焊縫無(wú)損探傷，合格后機(jī)殼外部焊縫應(yīng)按要求做好防腐。

4 總結(jié)

通過(guò)對(duì)以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程32.5 MW沖擊式水輪尾水管里襯和機(jī)殼的組裝順序、調(diào)整和焊接方法的介紹，綜合闡述了尾水管里程的安裝順序、安裝質(zhì)量控制范圍、焊接及過(guò)程注意事項(xiàng)，希望對(duì)同類(lèi)型的機(jī)組安裝提供有益的幫助。