王 東，楊元普，徐彥卿，張寧寧

(中國(guó)水利水電第五工程局有限公司機(jī)電制造安裝分局，四川雙流 610225)

1 工程概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆維吾爾自治區(qū)克孜勒蘇柯?tīng)柨俗巫灾沃莅⒖颂湛h境內(nèi)。該電站是蓋孜河中游河段梯級(jí)電站中的第一級(jí)水電站，電站總裝機(jī)容量200 MW，引水式開(kāi)發(fā)，裝設(shè)3臺(tái)單機(jī)容量為67 MW、額定水頭607 m的水斗式立軸6噴嘴水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為 CJ(PV6)－L－205/6×16.6，額定流量 12.6 6 m3/s，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，水斗數(shù)量22個(gè)，轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑2.05 m，額定工況射流直徑166 mm。

2 配水環(huán)管安裝創(chuàng)新工藝

在設(shè)計(jì)水斗式水輪機(jī)結(jié)構(gòu)時(shí)，為使運(yùn)行時(shí)獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益，設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循水輪機(jī)“轉(zhuǎn)數(shù)第一”的設(shè)計(jì)原則，但配水環(huán)管的安裝精度偏差將直接影響到水輪機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)效率和機(jī)組振動(dòng)，如噴嘴射流中心線是否在同一個(gè)節(jié)圓的切點(diǎn)上?其高程是否能夠保證射流中心正對(duì)水斗分水刃高程中心?如果射流中心不在同一個(gè)節(jié)圓的切點(diǎn)上，那么，轉(zhuǎn)輪運(yùn)行過(guò)程中，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生不均衡力，將影響水輪機(jī)的運(yùn)行效率，同時(shí)會(huì)使水輪機(jī)導(dǎo)軸承的軸瓦受力不均，產(chǎn)生振動(dòng)，從而影響水輪機(jī)的安全壽命;如果射流中心不能正對(duì)水斗分水刃高程中心，水流將在水斗上下工作面造成較大的扭矩，使機(jī)組產(chǎn)生振動(dòng)，嚴(yán)重時(shí)會(huì)由于扭轉(zhuǎn)疲勞造成水斗裂紋和破壞。由此可見(jiàn)，作為基礎(chǔ)的配水環(huán)管安裝及管口調(diào)整精度極其重要，是機(jī)組安裝的核心基準(zhǔn)工序。

在大多數(shù)沖擊式水輪機(jī)配水環(huán)管安裝時(shí)，制造廠家為使現(xiàn)場(chǎng)安裝工作變得更為簡(jiǎn)便與精確，通常提供一套工具轉(zhuǎn)輪(直徑為轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑)和一套工具噴嘴模擬運(yùn)行轉(zhuǎn)輪和噴嘴用以調(diào)整配水環(huán)管法蘭的各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)，而公格爾水電站由于業(yè)主方前期招標(biāo)時(shí)未做明確要求，故廠家未提供任何安裝調(diào)整用的工具。

安裝工具的短缺并沒(méi)有影響項(xiàng)目部的安裝工作，技術(shù)人員充分發(fā)揮主觀能動(dòng)性，成功研制了一套配水環(huán)管安裝和調(diào)整創(chuàng)新工藝并成功實(shí)施，各項(xiàng)安裝尺寸數(shù)據(jù)優(yōu)良。

2.1 測(cè)量基準(zhǔn)設(shè)置

配水環(huán)管測(cè)量基準(zhǔn)布置如圖1所示。

圖1 配水環(huán)管測(cè)量基準(zhǔn)布置圖

(1)為了保證測(cè)放到基準(zhǔn)鋼板上的每個(gè)切點(diǎn)的精度，減少全站儀精平對(duì)中的誤差、減少后視棱鏡精平對(duì)中的誤差、減少受溫度和大氣壓強(qiáng)對(duì)全站儀測(cè)距所造成的誤差，本次測(cè)量放樣采用Topcon全站儀(標(biāo)稱測(cè)角精度為±2")，測(cè)距精度為±(2 mm+2 mm/km D)。按照設(shè)計(jì)圖紙上機(jī)組X、Y軸線到切線的角度進(jìn)行角度測(cè)量外加經(jīng)過(guò)校準(zhǔn)的卷尺(線紋寬度0.15 mm、最小刻度為mm、可估讀至0.5 mm)進(jìn)行量距來(lái)準(zhǔn)確定位每個(gè)切點(diǎn)。在調(diào)整每個(gè)切點(diǎn)高程的時(shí)候采用Leica精密水準(zhǔn)儀(標(biāo)稱±0.7 mm/km)進(jìn)行測(cè)量，最后再采用全站儀對(duì)每個(gè)切點(diǎn)的絕對(duì)坐標(biāo)和高程進(jìn)行校核，如和前次所測(cè)數(shù)據(jù)不同，應(yīng)分析找出原因，重新測(cè)量直至數(shù)據(jù)誤差在允許范圍內(nèi)。

(2)首先將自制立柱吊放到機(jī)殼內(nèi)平水柵上點(diǎn)焊加固。

(3)將鋼板吊放到立柱上，粗調(diào)鋼板高程后與立柱點(diǎn)焊加固牢固。

(4)測(cè)量人員測(cè)放出機(jī)組X、Y基準(zhǔn)軸線，測(cè)放出機(jī)組中心點(diǎn)坐標(biāo)，將中心點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)放至將螺帽點(diǎn)焊固定到鋼板上的螺桿尾部(目的是可擰動(dòng)螺桿微調(diào)高程)，然后通過(guò)順時(shí)針、逆時(shí)針擰動(dòng)螺桿調(diào)整高程至設(shè)計(jì)高程。

(5)機(jī)組中心點(diǎn)測(cè)放完成后，根據(jù)圖紙所示尺寸計(jì)算出切點(diǎn)相對(duì)坐標(biāo)并測(cè)放到基準(zhǔn)鋼板上的各切點(diǎn)螺帽上，擰動(dòng)螺桿可調(diào)整高程至設(shè)計(jì)高程。

2.2 配水環(huán)管的安裝與調(diào)整

中心和各切點(diǎn)坐標(biāo)測(cè)放完成后，即可開(kāi)始進(jìn)行配水環(huán)管的安裝調(diào)整。

(1)按照《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》GB/T 8564—2003要求，射流中心對(duì)分水刃中心(也就是噴嘴法蘭中心)允許誤差為±3 mm。

(2)以已澆筑完成的機(jī)殼為基礎(chǔ)，焊接一個(gè)角鋼支架平行于法蘭管口位置，在角鋼支架調(diào)整螺栓上測(cè)放出法蘭內(nèi)圓中心偏移點(diǎn)，但必須在同一射流切線上(圖2)。

圖2 管口法蘭測(cè)量調(diào)整示意圖

(3)到貨的配水環(huán)管法蘭面與部分管體連為一體并已焊接，法蘭盤(pán)外圓、盤(pán)面均為機(jī)械加工，外圓尺寸實(shí)測(cè)值與設(shè)計(jì)值(670 mm)偏差為±0.5 mm，可不做測(cè)量誤差考慮，與內(nèi)圓同心度偏差2 mm，此值誤差較大，但僅牽涉法蘭鉛垂面垂直度和水平面平行度調(diào)整控制，應(yīng)利用CAD結(jié)合圖紙所示法蘭內(nèi)外圓尺寸(包括倒角尺寸)在電腦上計(jì)算出各項(xiàng)尺寸數(shù)據(jù)，用于控制法蘭實(shí)際垂直度和平行度，注意圖3中的2581長(zhǎng)度尺寸數(shù)據(jù)是需修正數(shù)據(jù)，根據(jù)鋼卷尺線紋寬度、估讀誤差和累積誤差2581的值可精確至2 mm以內(nèi)，由此依據(jù)勾股定理，使用簡(jiǎn)單的三角函數(shù)即可計(jì)算出法蘭在鉛垂面和水平面的轉(zhuǎn)角誤差最大為0.423°。

(4)利用28號(hào)鋼琴線(直徑為0.376 mm)使切點(diǎn)、管口角鋼支架中心、法蘭管口內(nèi)圓中心點(diǎn)(兩點(diǎn)決定一條直線)在同一條直線上，測(cè)量切線長(zhǎng)度、機(jī)組中心及法蘭面中心線長(zhǎng)度符合圖紙數(shù)據(jù)2 550 mm，即說(shuō)明管口法蘭中心位置正確(圖3)。

圖3 管口法蘭測(cè)量調(diào)整示意圖(單位:mm)

(5)管口法蘭垂直度調(diào)整可采用吊鋼琴線(28#、直徑0.376 mm)或者從射流切點(diǎn)位置量取至法蘭上、下、左、右中心點(diǎn)線段長(zhǎng)度，如長(zhǎng)度符合2.2(3)計(jì)算出的各項(xiàng)實(shí)際數(shù)據(jù)，則說(shuō)明管口法蘭垂直度符合要求(圖4)。

圖4 管口法蘭垂直度調(diào)整示意圖

安裝完畢，按圖紙復(fù)核各控制尺寸數(shù)據(jù)，誤差均在規(guī)范及設(shè)計(jì)允許誤差范圍內(nèi)，完全滿足設(shè)計(jì)要求。

3 結(jié)語(yǔ)

在大型沖擊式水輪機(jī)組安裝工作中，配水環(huán)管的安裝作為機(jī)組安裝基準(zhǔn)部件，控制中心位置十分關(guān)鍵。通過(guò)公格爾水電站配水環(huán)管的安裝，為在不具備專(zhuān)用工具的條件下保證機(jī)組安裝質(zhì)量進(jìn)行了成功的實(shí)踐。