孫 慶，張小軍，羅遠(yuǎn)紅，高 彬

（東方電機(jī)有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞-JIRAU電站水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)與安裝

孫 慶，張小軍，羅遠(yuǎn)紅，高 彬

（東方電機(jī)有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞電站是目前在建的單機(jī)容量最大以及裝機(jī)臺(tái)數(shù)最多的貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。本文就水輪機(jī)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及整個(gè)水輪機(jī)的安裝程序和方法進(jìn)行簡要介紹。

貫流式水輪機(jī)；結(jié)構(gòu)；安裝

1 電站概況

杰瑞水電站位于巴西北部朗多尼亞州（Rondonia）亞馬遜河的主要支流之一馬德拉（Madeira）河流域上。距離朗多尼亞州府波多韋柳市（Porto Velho）約160km。電站主要由左岸廠房和右岸廠房組成，全部建成后將安裝50臺(tái)單機(jī)容量75MW燈泡貫流式發(fā)電機(jī)組。其中左岸（供貨商DEC）22臺(tái)，右岸（供貨商Alstom，Voith，Andritz）28臺(tái)，總裝機(jī)容量 3750MW。

電站建設(shè)方為巴西可持續(xù)能源開發(fā)公司（Energia Sustentavel do Brasil），電站監(jiān)理單位LEME/TRACTE BEL ENGINEERING，機(jī)電安裝單位ENESA ENGENHARIA S.A。

2 水輪機(jī)基本參數(shù)

3 尾水管的結(jié)構(gòu)與安裝

安裝單位在后方營地先將每段裝焊成形后，再將三段運(yùn)至廠房按順序吊入機(jī)坑組裝，并在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行環(huán)縫的焊接（見圖1）。

圖1 尾水管安裝

4 座環(huán)的結(jié)構(gòu)與安裝

4.1 座環(huán)的結(jié)構(gòu)

座環(huán)主要包括內(nèi)環(huán)、外環(huán)以及上、下支柱，座環(huán)裝配總重約324t，座環(huán)裝配高度為22.5m。

座環(huán)下支柱重約41.5t，上支柱重約39.8t。上、下支柱在工地與內(nèi)環(huán)進(jìn)行焊接，焊縫在焊接后進(jìn)行去應(yīng)力退火。

4.2 座環(huán)的安裝

座環(huán)各部件均在上游流道內(nèi)用大型汽車吊依次吊裝并焊接。具體裝配順序?yàn)椤孟轮е臀弧鷥?nèi)環(huán)下瓣吊裝與焊接→下導(dǎo)流板裝焊→外環(huán)下部組裝→內(nèi)環(huán)上瓣吊裝→上支柱吊裝與焊接→上導(dǎo)流板裝焊→水平支撐裝焊→外環(huán)上部組裝→外環(huán)焊接→座環(huán)整體測量調(diào)整→座環(huán)整體加固→混凝土澆筑→座環(huán)下游側(cè)法蘭面的測量與打磨。

座環(huán)安裝主要控制參數(shù)如下∶

（1）內(nèi)環(huán)下游側(cè)法蘭面垂直平面度偏差控制在0.8mm（等分32點(diǎn)測量）；

（2）外環(huán)下游側(cè)法蘭面垂直平面度偏差控制在1.2mm（等分64點(diǎn)測量）。

（3）下游側(cè)內(nèi)、外法蘭面間的距離偏差控制在1.0mm（等分64點(diǎn)測量）。

由于座環(huán)部件在現(xiàn)場焊接、調(diào)整以及混凝土澆筑的綜合影響，造成內(nèi)、外環(huán)下游側(cè)法蘭面垂直平面度和內(nèi)、外環(huán)法蘭面間的距離偏差均超過規(guī)范要求。因此在座環(huán)混凝土澆筑后根據(jù)實(shí)測數(shù)據(jù)對(duì)其法蘭面進(jìn)行手工打磨處理以滿足導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝。表1為其中部分座環(huán)混凝土澆筑后下游側(cè)法蘭面的打磨統(tǒng)計(jì)情況。

表1 部分座環(huán)下游側(cè)法蘭面打磨統(tǒng)計(jì)

5 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)與安裝

5.1 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)主要由導(dǎo)葉外環(huán)、內(nèi)環(huán)、導(dǎo)葉、控制環(huán)、重錘、接力器、轉(zhuǎn)輪室、補(bǔ)償節(jié)等組成，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)起吊總重量約220t。杰瑞導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的特點(diǎn)是使用單接力器操作，采用液壓開啟導(dǎo)葉，關(guān)閉時(shí)完全靠重錘重量機(jī)械關(guān)閉導(dǎo)葉。導(dǎo)葉正常關(guān)閉采用兩段關(guān)閉規(guī)律。

5.2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配中的導(dǎo)葉內(nèi)、外環(huán)，導(dǎo)葉，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件在安裝間進(jìn)行裝配后整體吊入機(jī)坑安裝就位。具體裝配順序?yàn)椤脤?dǎo)葉外環(huán)組裝→導(dǎo)葉插裝→控制環(huán)組裝→導(dǎo)葉內(nèi)、外環(huán)的組裝調(diào)整→導(dǎo)葉下端軸裝配→導(dǎo)葉端面間隙調(diào)整→導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整→翻身起吊工具安裝→傳動(dòng)機(jī)構(gòu)靈活性驗(yàn)證→整體吊入機(jī)坑→內(nèi)、外環(huán)密封滲漏試驗(yàn)。

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝主要控制參數(shù)如下∶

（1）導(dǎo)葉內(nèi)、外環(huán)同軸度偏差不大于0.5mm，方位偏差控制在±2mm；

（2）內(nèi)、外環(huán)法蘭面間的距離控制在940±0.5mm；

（3）導(dǎo)葉立面間隙局部最大不超過0.20mm，累計(jì)長度不超過導(dǎo)葉瓣體的25%；

（4）導(dǎo)葉與外環(huán)端面間隙設(shè)計(jì)值為0.7～1.5mm，與內(nèi)環(huán)端面間隙設(shè)計(jì)值2～2.8mm。

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在安裝間組裝調(diào)整合格后，為防止已調(diào)整好的導(dǎo)葉立面和端面間隙在整體翻身起吊過程中發(fā)生變化，在相鄰導(dǎo)葉間設(shè)置專用工裝進(jìn)行把合固定，并且在每個(gè)導(dǎo)葉端面與內(nèi)環(huán)間塞入小楔子板。

杰瑞導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝沒有采取其它貫流式機(jī)組常用的配車導(dǎo)葉內(nèi)環(huán)的方法，而是通過打磨座環(huán)內(nèi)、外環(huán)法蘭面使其垂直平面度滿足規(guī)范要求并且內(nèi)、外法蘭面間的距離控制在基準(zhǔn)值940±0.5mm范圍內(nèi)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)內(nèi)、外環(huán)的距離在安裝間裝配時(shí)則以座環(huán)內(nèi)、外環(huán)的實(shí)測基準(zhǔn)為依據(jù)進(jìn)行確定。最終在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)吊入機(jī)坑安裝就位后的密封滲漏試驗(yàn)證明此措施能夠確保導(dǎo)葉內(nèi)、外環(huán)法蘭的密封性能滿足規(guī)范要求。

6 主軸的結(jié)構(gòu)與安裝

水輪發(fā)電機(jī)組采用一根軸結(jié)構(gòu)，主軸中心孔內(nèi)裝配有內(nèi)、外操作油管。軸長9858mm，主軸裝配起吊重量（包括水導(dǎo)軸承）約116t。

在安裝間將內(nèi)、外操作油管裝配于主軸中心孔內(nèi)，并用透平油循環(huán)清潔主軸以及操作油管。水導(dǎo)軸承與主軸套裝并測量、調(diào)整至間隙合格。主軸采用專用吊具進(jìn)行吊裝，整體從封水蓋板處吊入機(jī)坑并放于移動(dòng)滑車上，通過移動(dòng)牽引、輔助工具支撐和吊車主吊點(diǎn)位置的變換等措施，最終實(shí)現(xiàn)主軸安全、平穩(wěn)就位（見圖 2、圖 3）。

圖2 主軸裝配起吊

圖3 主軸吊入機(jī)坑內(nèi)

7 轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)與安裝

7.1 轉(zhuǎn)輪的結(jié)構(gòu)

轉(zhuǎn)輪在制造廠完成裝配檢查、動(dòng)作及壓力試驗(yàn)，采用不帶葉片整體運(yùn)輸方式，運(yùn)輸前輪轂腔灌裝FBT-4T防銹油。轉(zhuǎn)輪裝配不帶葉片起吊重量約75t。

7.2 轉(zhuǎn)輪安裝

轉(zhuǎn)輪體整體運(yùn)至電站，在安裝前將腔內(nèi)防銹油排空并化驗(yàn)檢查油質(zhì)情況，用內(nèi)窺鏡檢查轉(zhuǎn)輪體內(nèi)部有無銹蝕情況。完成后將轉(zhuǎn)輪體吊入機(jī)坑與主軸進(jìn)行聯(lián)接。

在主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接完成后，起吊第一個(gè)葉片在機(jī)坑內(nèi)與轉(zhuǎn)輪體進(jìn)行把合。安裝其余葉片時(shí)，在主軸上纏繞軟質(zhì)吊帶后啟動(dòng)高壓油頂起裝置并用倒鏈拉動(dòng)吊帶轉(zhuǎn)動(dòng)主軸逐個(gè)進(jìn)行葉片的裝配。同時(shí)為防止安裝過程中轉(zhuǎn)輪葉片不平衡力矩產(chǎn)生的竄動(dòng)，轉(zhuǎn)動(dòng)主軸時(shí)，將吊帶捆綁在已安裝好的葉片上并用橋機(jī)掛住。

8 軸承的結(jié)構(gòu)與安裝

軸瓦在安裝間與主軸套裝測量總間隙合格后，安裝軸承支架工具與主軸一同吊入機(jī)坑安裝就位。

9 密封結(jié)構(gòu)與安裝

密封裝配包括空氣圍帶檢修密封，水壓端面工作密封和徑向盤根工作密封（見圖4）。在機(jī)組運(yùn)行時(shí)，水壓端面密封和徑向盤根密封通入0.1～0.4MPa壓力水。杰瑞水輪機(jī)的工作密封將常用的橡膠平板密封改為水壓端面密封，改善了自身的補(bǔ)償調(diào)節(jié)性能，在機(jī)組的實(shí)際運(yùn)行中也證明了其良好的密封效果。

圖4 密封裝配

密封裝配的大部分零部件均為分瓣結(jié)構(gòu)，在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行組裝。其安裝主要控制參數(shù)如下∶

（1）空氣圍帶裝配后在未充氣的狀態(tài)下測量圍帶與轉(zhuǎn)輪護(hù)蓋間的單側(cè)間隙應(yīng)符合設(shè)計(jì)值1.5～2.0mm。充氣后再次測量該間隙值一般應(yīng)為0。在0.7～1.0MPa壓力下保壓30min，壓降不大于10%。

（2）盤車測量水壓端面密封中的抗磨板，端面跳動(dòng)量不大于0.15mm。

（3）盤車測量徑向工作密封中的轉(zhuǎn)環(huán)，擺度值不大于0.30mm。

10 受油器結(jié)構(gòu)與安裝

受油器主要包括受油器體、轉(zhuǎn)軸、浮動(dòng)環(huán)以及操作油管等。受油器在制造廠裝配成整體運(yùn)輸至電站。相比其它機(jī)組，杰瑞水輪機(jī)受油器浮動(dòng)環(huán)采用非鑄鋁青銅材質(zhì)，常溫下浮動(dòng)環(huán)與轉(zhuǎn)軸間總間隙略大。受油器支撐由焊接固定在發(fā)電機(jī)錐體內(nèi)改為把合固定在定子內(nèi)支撐上。

受油器整體運(yùn)至電站，安裝前需解體。受油器主要安裝步驟∶

（1）首先將外操作油管、轉(zhuǎn)軸依次與主軸連接，盤車測量轉(zhuǎn)軸上與浮動(dòng)環(huán)接觸位置處的擺度值，要求不大于0.08mm。

（2）將浮動(dòng)環(huán)套裝于轉(zhuǎn)軸上，測量其總間隙值，應(yīng)滿足0.25～0.30mm要求。

（3）將浮動(dòng)環(huán)及浮動(dòng)環(huán)座裝配在受油器體內(nèi)，整體與轉(zhuǎn)軸套裝。調(diào)整受油器體位置，測量與轉(zhuǎn)軸的軸向位置符合481±3mm；測量前端浮動(dòng)環(huán)座與轉(zhuǎn)軸間隙應(yīng)均勻，偏差不大于0.20mm；測量后端滑動(dòng)軸承與轉(zhuǎn)軸單側(cè)間隙，應(yīng)滿足0.20±0.05mm要求。

11 機(jī)組試運(yùn)行

杰瑞電站首臺(tái)機(jī)組于2013年8月4日首次開機(jī)試運(yùn)行，隨后進(jìn)行了各項(xiàng)試運(yùn)行試驗(yàn)，于8月31日完成當(dāng)時(shí)水頭下帶最大負(fù)荷熱穩(wěn)定試驗(yàn)，并成功投入商業(yè)運(yùn)行。表2為機(jī)組帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行后的數(shù)據(jù)。

表2 帶負(fù)荷穩(wěn)定運(yùn)行后數(shù)據(jù)

12 結(jié)束語

巴西杰瑞電站是目前世界上單機(jī)容量最大的貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，也是中國迄今為止單個(gè)項(xiàng)目出口機(jī)組臺(tái)數(shù)最多、合同金額最大的出口水電機(jī)組。杰瑞電站首臺(tái)機(jī)組的成功發(fā)電是東方電機(jī)在國際一流水電行業(yè)同臺(tái)競爭中的完美表現(xiàn)，是東方電機(jī)在設(shè)計(jì)研發(fā)、生產(chǎn)制造、現(xiàn)場技術(shù)服務(wù)和項(xiàng)目管理的綜合能力的集中體現(xiàn)。同時(shí)，通過杰瑞項(xiàng)目的實(shí)施，進(jìn)一步改進(jìn)了大型貫流式機(jī)組的產(chǎn)品品質(zhì)，提升了東方電機(jī)的國際影響力。

TK733+.8

B

1672-5387（2014）02-0006-04

2013-12-18

孫 慶（1973-），男，高級(jí)工程師，從事水輪機(jī)安裝技術(shù)服務(wù)工作。