淺析水電站水輪機(jī)座環(huán)工地現(xiàn)場(chǎng)精加工工藝

何海軍

摘 要：文章詳述了水電站水輪機(jī)座環(huán)的施工過(guò)程，包括上、下部平臺(tái)的搭建、安裝與各部分部件的就位、焊接與安裝。對(duì)施工過(guò)程與施工工藝進(jìn)行了詳細(xì)的介紹與說(shuō)明。

關(guān)鍵詞：機(jī)座環(huán)；焊接；安裝；施工

1 施工概況

長(zhǎng)河壩水電站位于四川省甘孜藏族自治州康定縣境內(nèi)，為大渡河干流水電梯級(jí)開(kāi)發(fā)的第10級(jí)電站，工程區(qū)地處大渡河上游金湯河口以下約4km-7km河段上，壩址上距丹巴縣城82km，下距瀘定縣城49km。電站裝機(jī)4臺(tái)，單機(jī)容量650MW，總裝機(jī)容量2600MW。電站水輪機(jī)為立式混流式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為HLA974-LJ-670，額定水頭為200米，額定轉(zhuǎn)速為142.9r/min。

本座環(huán)工地精加工施工方案僅針對(duì)水電站1#、2#機(jī)組機(jī)坑內(nèi)現(xiàn)場(chǎng)精加工座環(huán)，加工設(shè)備使用C77110，由座環(huán)安裝單位進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)加工。機(jī)組座環(huán)部件包括上下環(huán)板、固定導(dǎo)葉、上下過(guò)渡板、上下法蘭板、基礎(chǔ)法蘭和錐段等等，為了運(yùn)輸方便，廠家將座環(huán)和基礎(chǔ)環(huán)均分為四瓣，在現(xiàn)場(chǎng)安裝間組裝焊接完成后，整體吊入機(jī)坑。

座環(huán)總重343.53T，基礎(chǔ)環(huán)重25.72T。組裝后最小內(nèi)徑6305mm，最大外徑11424mm。高3843mm，其結(jié)構(gòu)和主要尺寸見(jiàn)下圖1：

2 施工準(zhǔn)則

GB/8564-2003規(guī)范；

DL/T5113-2012規(guī)范；

ASME規(guī)范；

座環(huán)加工裝配圖（廠家提供）；

基礎(chǔ)環(huán)裝配圖（廠家提供）；

長(zhǎng)河壩座環(huán)工地裝焊工藝守則（廠家提供）。

3 前期準(zhǔn)備

設(shè)計(jì)、廠家、監(jiān)理、業(yè)主四方在安裝之前針對(duì)安裝過(guò)程中的相關(guān)技術(shù)與質(zhì)量要求及安全問(wèn)題注意事項(xiàng)進(jìn)行詳細(xì)的交底，對(duì)出現(xiàn)的相關(guān)問(wèn)題進(jìn)行解決。項(xiàng)目?jī)?nèi)部詳細(xì)講解各工藝要求及質(zhì)量控制程序。所有參加裝配、加工的施工人員必須提前對(duì)設(shè)計(jì)圖紙、工藝要求以及機(jī)床使用說(shuō)明手冊(cè)進(jìn)行熟悉。

依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙檢查座環(huán)X、Y方向管口中心線標(biāo)識(shí)正確與否，對(duì)座環(huán)的幾何尺寸進(jìn)行測(cè)量與記錄，檢查座環(huán)焊縫坡口是否合格，對(duì)座環(huán)的其他部分進(jìn)行檢查，核對(duì)圖紙是否有缺陷，并進(jìn)行記錄。如有問(wèn)題則按程序解決。

根據(jù)安裝位置找到機(jī)坑里襯與尾水錐管位置，安裝單位此附近搭建安全平臺(tái)，用于調(diào)整和安裝設(shè)備。同時(shí)在上支臂就位后在其下部附近設(shè)置工作平臺(tái)。

3.1 下部平臺(tái)的搭設(shè)

下平臺(tái)搭建距離下基座安裝設(shè)備平面1000mm（見(jiàn)圖4），用160×6.3×6.5mm槽鋼焊接錐管內(nèi)壁至牢固，槽鋼焊接方向呈8等分放射狀，加強(qiáng)筋使用60×10mm角鋼搭焊得到，所有焊角均大于或等于10mm，上面鋪設(shè)薄鋼板，厚度為5mm，有厚花紋。

準(zhǔn)備吊裝工具，為保護(hù)加工表面，在吊工件過(guò)程中需加墊紫銅皮。將裝配現(xiàn)場(chǎng)做清潔處理，將工具準(zhǔn)備就緒，清理場(chǎng)地，留出充足的空間與運(yùn)輸?shù)缆贰?/p>

3.2 上部平臺(tái)的搭設(shè)

上平臺(tái)的形狀為半封閉的環(huán)形，寬2000mm，用60×10角鋼焊接錐管內(nèi)壁牢固，焊角均大于或等于10mm，用薄鋼板在上面鋪設(shè)，使用角鋼作為斜拉筋支撐平臺(tái)。

4 施工方案

4.1 設(shè)備安裝前準(zhǔn)備

座環(huán)焊接和澆注完畢，確定設(shè)備安裝基準(zhǔn)。

設(shè)備安裝中心以座環(huán)下環(huán)板內(nèi)圓為基準(zhǔn)，座環(huán)安裝單位清楚的將設(shè)備安裝的水平基準(zhǔn)和座環(huán)加工的平面基準(zhǔn)標(biāo)示在座環(huán)的固定導(dǎo)葉出水邊處，以此測(cè)量座環(huán)加工平面高程，同時(shí)確定平面加工余量。

在后序安裝完畢與座環(huán)加工開(kāi)始之間的這段時(shí)間內(nèi)對(duì)中心與水平基準(zhǔn)點(diǎn)進(jìn)行復(fù)查，全面測(cè)量并記錄座環(huán)。對(duì)工件的形狀和位置進(jìn)行檢查，確定是否有變化，檢查座環(huán)加工面是否有負(fù)區(qū)，如有問(wèn)題，與技術(shù)人員溝通確定解決方案，修補(bǔ)合格后進(jìn)行下一步流程。

4.2 安裝設(shè)備

4.2.1 基座位置確定。根據(jù)設(shè)備安裝的基座位置并參考工件的標(biāo)記位置，用水準(zhǔn)儀在圖紙中劃出上下各8個(gè)基座高度位置，8處基座的誤差小于或等于2mm，并處于同一平面內(nèi)。使用卷尺重新確定上下8處基座等分來(lái)進(jìn)行檢查，圓周等分角度誤差不大于0.5度。根據(jù)上下基座劃線位置，檢查座環(huán)專機(jī)安裝高程是否為H=9018mm，檢查基準(zhǔn)是座環(huán)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)中心線。

4.2.2 基座焊接。在尾水錐管內(nèi)壁已確定的設(shè)備位置上點(diǎn)焊8個(gè)下基座，檢查基座是否在同一平面，焊接后檢查焊縫質(zhì)量以及基座是否存在變形現(xiàn)象。對(duì)下基座焊縫進(jìn)行清潔處理后按照裝焊要求，與8個(gè)上基座分別焊接并進(jìn)行檢查，檢查通過(guò)后開(kāi)始安裝后續(xù)設(shè)備。在安裝廠房?jī)?nèi)將下支撐臂與下平臺(tái)裝配，吊入機(jī)坑安裝下平臺(tái)各部件，檢查并調(diào)整下平臺(tái)平面水平。

4.2.3 下平臺(tái)安裝。將8個(gè)下支撐臂與下平臺(tái)清理后在安裝廠房?jī)?nèi)先裝配，再吊入機(jī)坑安裝。

在機(jī)坑內(nèi)安裝下平臺(tái)各部件，將下平臺(tái)分別用可調(diào)墊鐵和固定螺釘固定在各基座支點(diǎn)上，以下平臺(tái)平面作為基準(zhǔn)，調(diào)整各支點(diǎn)上的調(diào)整墊鐵，用平尺和水平儀8點(diǎn)等分檢查，并調(diào)整下平臺(tái)平面水平，水平度按0.02mm/m，暫不緊固。

安裝下立柱支座，暫不把緊。在下立柱支座上裝配找正臺(tái)架，見(jiàn)圖4。

4.2.4 止漏環(huán)預(yù)就位。將止漏環(huán)與托快點(diǎn)焊接牢固，焊接結(jié)束后，為防止對(duì)后續(xù)加工產(chǎn)生影響，應(yīng)將止漏環(huán)內(nèi)圓處運(yùn)輸支撐工具拆除。在立柱支座內(nèi)裝配下空心軸，裝配體的安裝位置為下支撐平臺(tái)定位止口處，將旋轉(zhuǎn)立柱部件吊裝到機(jī)坑內(nèi)并與下支座上的空心軸裝配把合，上部暫時(shí)懸空，將橫梁滑座放至下部。

4.2.5 橫梁各部件安裝。在立柱上吊裝橫梁平衡裝置，安裝時(shí)在下平臺(tái)周圍設(shè)置支點(diǎn)，放置橫梁組件在立柱下部，通過(guò)墊片找平來(lái)固定旋轉(zhuǎn)立柱。

4.2.6 旋轉(zhuǎn)立柱與主傳動(dòng)裝置的安裝。根據(jù)設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)檢測(cè)并調(diào)整立柱回轉(zhuǎn)精度：手動(dòng)回轉(zhuǎn)立柱的同時(shí)保證立柱下支點(diǎn)不動(dòng)，調(diào)整并檢測(cè)圓跳動(dòng)，檢查立柱手動(dòng)是否能夠輕松回轉(zhuǎn)。合格后緊固主傳動(dòng)以定位。

4.2.7 橫梁上其余部件的安裝。依次吊裝將梁與橫梁體聯(lián)結(jié)起來(lái)，調(diào)整刀架橫梁水平并清洗，確定油管暢通后安裝橫梁與刀架。分別在橫梁滑座與刀架滑座上安裝升降走臺(tái)與活動(dòng)走臺(tái)，將二者聯(lián)接并調(diào)整至伸縮自如。

4.2.8 上平臺(tái)的安裝。（1）將8個(gè)上支撐臂與上平臺(tái)清理后進(jìn)行裝配組合（在安裝廠房?jī)?nèi)先裝配），把緊螺釘。（2）安裝上平臺(tái)各部件。上平臺(tái)和支臂安裝時(shí)，設(shè)有護(hù)欄的支臂進(jìn)口位置應(yīng)設(shè)在機(jī)坑進(jìn)入門(mén)上方附近，以方便設(shè)備檢修及安裝。（3）將上平臺(tái)分別可調(diào)墊鐵和固定螺釘固定在各基座支點(diǎn)上。（4）用吊鋼絲線的方法檢查并調(diào)整旋轉(zhuǎn)立柱的垂直度，然后根據(jù)旋轉(zhuǎn)立柱的上傳動(dòng)軸的位置，粗調(diào)整上平臺(tái)中心位置，并測(cè)量與上平臺(tái)內(nèi)孔距離和調(diào)整上平臺(tái)，使對(duì)點(diǎn)偏差應(yīng)不大于0.50mm。（5）以上平臺(tái)平面作為基準(zhǔn)，調(diào)整各支點(diǎn)上的調(diào)整墊鐵，用平尺和水平儀按8等分多方位檢查，并調(diào)整上平臺(tái)平面水平，水平度按0.02mm/m，暫不用緊固。（6）反復(fù)交替調(diào)整同心度、水平度，直至上平臺(tái)水平度和同心度均合格為止。（7）將上平臺(tái)緊固并頂緊固定螺釘，復(fù)查平臺(tái)水平度和同心度應(yīng)合格。（8）機(jī)電配合安裝拖鏈支架，吊裝主傳動(dòng)箱，然后緊固滑座鎖緊螺母，拆卸橫梁千斤頂或木方等支撐物。

4.2.9 旋轉(zhuǎn)立柱與主傳動(dòng)裝置的安裝。（1）主傳動(dòng)裝置在安裝前，先將各部件在安裝間清理、裝配好，以備整體吊裝。（2）裝設(shè)備頂部主傳動(dòng)裝置，調(diào)整頂緊螺釘，使中間旋轉(zhuǎn)立柱置鉛直狀態(tài)，檢查并調(diào)整旋轉(zhuǎn)立柱的垂直度，全長(zhǎng)應(yīng)不大于0.10mm，然后緊固立柱與下空心軸面聯(lián)結(jié)螺釘，使其定位。（3）按設(shè)備使用說(shuō)明書(shū)要求對(duì)立柱回轉(zhuǎn)精度進(jìn)行檢測(cè)和調(diào)整：即在立柱下支點(diǎn)不動(dòng)的前提下手動(dòng)回轉(zhuǎn)立柱，調(diào)整立柱上回轉(zhuǎn)支點(diǎn)，打表檢測(cè)圓跳動(dòng)，此時(shí)立柱手動(dòng)應(yīng)回轉(zhuǎn)輕松自如，合格后，壓緊壓板，緊固主傳動(dòng)以定位。（4）安裝主傳動(dòng)裝置其余部件。

4.2.10 橫梁上其余部件的安裝。在立柱中間段依次吊裝下列部件：橫梁與刀架部件；刀架進(jìn)給箱；橫梁走臺(tái)等部件。（1）安裝橫梁。安裝前，清洗橫梁導(dǎo)軌面、壓板面、絲桿等，同時(shí)在橫梁導(dǎo)軌面、絲桿、立柱導(dǎo)軌面涂上一薄層二硫化鉬，然后先吊裝聯(lián)結(jié)梁，再吊裝橫梁體。（2）安裝橫梁后，裝橫梁上的拉桿機(jī)構(gòu)，并利用拉桿調(diào)整刀架橫梁水平。（3）清洗刀架，將二硫化鉬涂于絲桿上，將刀架裝在橫梁導(dǎo)軌上。（4）安裝橫梁與刀架集中潤(rùn)滑站，檢查每根油管是否暢通。（5）安裝橫梁平衡裝置重物，配置橫梁平衡。（6）安裝升降走臺(tái)于橫梁滑座上，用螺釘固定。將活動(dòng)走臺(tái)安裝于刀架滑座上，聯(lián)結(jié)活動(dòng)走臺(tái)與固定走臺(tái)，并調(diào)整使之伸縮自如。安裝完成后見(jiàn)圖6。

4.2.11 機(jī)床電氣的安裝與布置。機(jī)床電柜分主控制柜與副電柜兩個(gè)部分安裝布置，橫梁走臺(tái)上安裝設(shè)有手持盒的操縱箱，主傳動(dòng)箱頂部的旋轉(zhuǎn)電路裝置同樣配裝手持盒，負(fù)責(zé)總電源輸入與信號(hào)傳輸。

4.2.12 旋轉(zhuǎn)立柱及各項(xiàng)精度的調(diào)整檢查。將主傳動(dòng)系統(tǒng)低速運(yùn)轉(zhuǎn)，保證座環(huán)內(nèi)圓加工余量足夠的情況下檢查旋轉(zhuǎn)立柱精度。對(duì)橫梁及刀架精度進(jìn)行檢查與調(diào)整，保證機(jī)床安裝精度。

4.3 設(shè)備安裝檢查

對(duì)座環(huán)平面和內(nèi)圓各加工余量進(jìn)行檢查，檢查機(jī)床的切削性能和加工精度。如有缺陷立即聯(lián)系施工人員，解決問(wèn)題。設(shè)備開(kāi)動(dòng)前清理干凈工具和雜物，在機(jī)床廠家的指導(dǎo)下對(duì)首臺(tái)設(shè)備進(jìn)行安裝與設(shè)備調(diào)試，并按說(shuō)明書(shū)完成后續(xù)工作。

4.4 座環(huán)加工

4.4.1 粗車。（1）刀架成垂直狀態(tài)，粗車安裝底環(huán)平面，留3mm加工余量；（2）粗車安裝頂蓋平面，留3mm加工余量；（3）其余平面和圓粗車，單邊留3mm余量；（40確認(rèn)各加工面余量情況，如有不足需提前補(bǔ)焊；（5）橫梁下降至座環(huán)與底環(huán)安裝面上方時(shí)，利用刀架軸向走刀進(jìn)給加工。按圖紙Z1a002408，放大圖I對(duì)止漏環(huán)安裝前平面和圓尺寸精車，滿足裝配前要求。

4.4.2 止漏環(huán)安裝。（1）卸止漏環(huán)。移動(dòng)機(jī)床設(shè)備到立柱上方，磨開(kāi)止漏環(huán)與托塊焊縫、割除8個(gè)托塊，此時(shí)用螺旋千斤頂支撐或手拉葫蘆吊扶；（2）清理基礎(chǔ)環(huán)裝止漏環(huán)前各面及圓，以便裝配止漏環(huán)；（3）裝配止漏環(huán)前，檢查止漏環(huán)外圓精加工尺寸，并根據(jù)外圓變形情況，利用固定止漏環(huán)的斜面上支撐塊，用千斤頂支頂止漏環(huán)，使其安裝到位；（4）按圖紙要求裝焊止漏環(huán)；（5）清理、打磨焊縫表面，按圖紙要求對(duì)焊縫表面部位進(jìn)行PT探傷。

4.4.3 精度復(fù)查。（1）底環(huán)安裝平面半精車留1mm余量；（2）對(duì)底環(huán)安裝平面的平面度和表面粗糙度進(jìn)行檢測(cè)；（3）復(fù)查機(jī)床精度，如有偏差對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)整精度。

4.4.4 半精車、精車。（1）底環(huán)安裝平面精車滿足圖紙Z1a001613要求；（2）刀架旋轉(zhuǎn)90°，調(diào)整成水平狀態(tài)，檢查刀架精度，滿足機(jī)床精度要求；（3）頂蓋安裝面半精、精車滿足圖紙要求（注意：精車頂蓋安裝面前，需確認(rèn)頂蓋、底環(huán)、導(dǎo)葉相關(guān)檢查記錄數(shù)據(jù)，如尺寸合格，則可按圖紙要求加工，并盡量按上差加工）。（4）其余平面半精、精車；（5）精車止漏環(huán)內(nèi)圓和平面等部位滿足圖紙Z1a002408要求；（6）內(nèi)圓、圓角等各部位半精、精車滿足圖紙要求。

4.4.5 檢查和修車。（1）打表檢查頂蓋安裝面內(nèi)圓Ф9040尺寸，如因安裝、焊接超差，則按圖紙公差修車高點(diǎn)變形（如超差過(guò)大，無(wú)法滿足圖紙要求，在技術(shù)人員指導(dǎo)下進(jìn)行）；（2）打表檢查上環(huán)板內(nèi)圓Ф8978.6尺寸，如因安裝、焊接超差，則按圖紙公差修車高點(diǎn)變形；（3）修車圖紙Z1a002408放大圖中I，R10圓角，局部無(wú)法加工到部位則由手工打磨至圖紙要求，座環(huán)主要部件加工示意圖見(jiàn)圖7。

粗車后安裝止漏環(huán)，復(fù)查精度，復(fù)查結(jié)果無(wú)誤后進(jìn)行半精車與精車，按照?qǐng)D紙檢查和修車。

4.5 檢查要求

（1）座環(huán)各內(nèi)圓尺寸的測(cè)量以旋轉(zhuǎn)立柱中心刻線為基準(zhǔn)，倒尺測(cè)量，要求至少測(cè)量8點(diǎn)，對(duì)點(diǎn)計(jì)算后，記錄詳細(xì)結(jié)果，測(cè)量方法見(jiàn)圖8；（2）采用銦鋼尺和數(shù)字經(jīng)緯儀檢查座環(huán)與頂蓋、底環(huán)接觸平面的平面度，滿足圖紙要求；（3）裝止漏環(huán)前測(cè)量各內(nèi)圓尺寸，檢查裝配前尺寸情況，并作好記錄，如工件變形尺寸超差應(yīng)與技術(shù)人員協(xié)商，確定是否應(yīng)修車；（4）檢查各加工面表面粗糙度應(yīng)滿足圖紙要求；（5）座環(huán)上法蘭面靠平尺，用內(nèi)徑尺測(cè)量?jī)善矫娴母叨炔?，檢查加工面高度尺寸合格；（6）對(duì)所有加工部位進(jìn)行聯(lián)合檢查和測(cè)量，最終通過(guò)驗(yàn)收（注：L值以機(jī)床設(shè)備手冊(cè)提供的數(shù)據(jù)為準(zhǔn)，測(cè)量前實(shí)測(cè)L值確認(rèn)）。

以旋轉(zhuǎn)立柱中心刻線為基準(zhǔn)測(cè)量座環(huán)各內(nèi)圓的尺寸，測(cè)量點(diǎn)數(shù)不少于8點(diǎn)，計(jì)算并記錄詳細(xì)結(jié)果；聯(lián)合檢查和測(cè)量所有加工部位，最終通過(guò)驗(yàn)收。

4.6 收尾工作

將工件上的加工毛刺、飛邊、搭焊、工件補(bǔ)焊處以及止漏環(huán)焊縫等處打磨清理干凈；將各加工面與非加工面的光滑過(guò)渡打磨出來(lái)，依據(jù)圖紙要求對(duì)導(dǎo)軌面和導(dǎo)向面進(jìn)行拋修；對(duì)缺漏處補(bǔ)焊磨平，全面清潔設(shè)備并按先裝后拆的順序進(jìn)行拆除。若長(zhǎng)時(shí)間不使用，應(yīng)將拆除的設(shè)備裝箱并作好防銹措施。

5 安全文明施工

對(duì)全體員工進(jìn)行安全教育與培訓(xùn)，并定期考核，不定期抽查，旨在提高人員安全意識(shí)，保證安全，盡可能杜絕安全隱患。對(duì)所有施工人員，禁止無(wú)證上崗，每組設(shè)置安全員，對(duì)組內(nèi)安全事宜負(fù)責(zé)。高空作業(yè)時(shí)做好相關(guān)防護(hù)措施，加工座環(huán)的過(guò)程中，無(wú)關(guān)人員離場(chǎng)。如有人員需要進(jìn)場(chǎng)，加工設(shè)備必須停止。