譚曉文（湖南省歐陽海灌區(qū)水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

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淺析豎井貫流式機組的安裝

譚曉文（湖南省歐陽海灌區(qū)水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

本文結(jié)合筆者工作實際，論述了豎井貫流式水輪發(fā)電機組的安裝及注意事項，以供參考。

豎井貫流式機組；安裝；注意事項

1　電站概況

（1）由中電國際技術(shù)股份有限公司總承包的巴斯坦Pak-Pattan水電站裝機2臺1410kW豎井貫流式機組，采用雙微機監(jiān)控系統(tǒng)，兩臺機組于2016年5月5日全部投產(chǎn)發(fā)電。

（2）機組基本參數(shù)

①水輪機

型號GZCB113-WS-260；

設(shè)計水頭Hp-4.2m；

最大水頭Hmax-5.41；

最小水頭Hmin-3.81；

設(shè)計流量QP-40m3/S；

設(shè)計出力N-1505kW；

額定轉(zhuǎn)速nr-173.6r/min；

臨界空腔蝕系數(shù)2.2；

出力范圍30%Mr～100%Nr；

在全部運行范圍內(nèi)，原型水輪機的最高效率保證值不低于92.19%，額定水頭時的比轉(zhuǎn)速1129m/kW。

②調(diào)速器

雙調(diào)節(jié)微機型數(shù)字式調(diào)速器，具有PIP調(diào)節(jié)規(guī)律。

主配壓閥直徑：50mm；

額定油壓：6.3MPa。

③發(fā)電機

型號：SFW-J1410-8/1430；

額定功率：1410kW；

額定電壓：6.3kV；

額定電流：161.5A；

額定功率因素：0.8（滯后）；

勵磁方式：微機可控磚靜止勵磁。

2　安裝基本程序

2.1流道預埋

尾水管分兩節(jié)四瓣，用吊車在抗內(nèi)組裝、焊接，要求中心壩軸線及高程相差不大于±1.5mm。廠房形成，電站配有35t電動葫蘆起重機，管形座的內(nèi)管形殼、外管形殼、下部豎井和上部豎井整體組裝后吊入機坑，調(diào)整管形座確保其中心與尾水管中心相同，其誤差在設(shè)計高程-1mm范圍以內(nèi)，因為在混凝土澆筑的時候管型座有上浮的可能。管型座外法蘭面垂直度保證在0.4mm。法蘭圓度保證在1mm以內(nèi)。管型座外法蘭面與尾水管法蘭面距離保證與設(shè)計距離誤差+1mm以內(nèi)（考慮到伸縮節(jié)的安裝）。管形座安裝是整個機組安裝的基準，尤為重要，用拉緊器及調(diào)整桿調(diào)整后加固，加固用的調(diào)整桿又要起到頂?shù)淖饔?，也有起到拉的作用。確保管型座法蘭面與尾水管法蘭面距離不會發(fā)生變化。管型座的形狀是上游的直徑大，下游的直徑小，為了考慮在混凝土澆筑的時候，混凝土有一部分的壓力對管型座往上游產(chǎn)生頂作用力，所以管型座的上游側(cè)要有足夠的支撐力，防止在混凝土澆筑的時候管型座往上游位移。管型座的內(nèi)配環(huán)和外配環(huán)的內(nèi)部要有足夠的加固支撐，保證內(nèi)配環(huán)法蘭面和外配環(huán)法蘭面的距離符合設(shè)計尺寸要求，其誤差保證在±0.50mm范圍以內(nèi)，還要防止在混凝土澆筑的時候圓度不會發(fā)生變化，進行可靠的加固，再對管型座分層澆注二期混凝土，澆注時要監(jiān)視其中心、垂直度和位置移動，專業(yè)人員要利用百分表全程嚴格監(jiān)視，發(fā)現(xiàn)問題及時調(diào)整混凝土的澆筑方法。澆完混凝土后要進行復測。

2.2機組安裝

水輪機的安裝：

（1）導水機構(gòu)在安裝場預裝，首先將外導水環(huán)安裝在合適的專用支墩上，調(diào)整其水平。安裝所有導葉軸承座（外導葉套筒），初步調(diào)整導葉軸承座的下端口面與外導環(huán)內(nèi)園平齊，將所有的導葉對號吊入相對應的導葉軸套內(nèi)，并且安裝相對應的導葉拐臂和其他零部件。將裝配好的外導流環(huán)套入內(nèi)導流環(huán)，準備預裝導水葉短軸。根據(jù)圖紙要求調(diào)整外導流環(huán)法蘭面與內(nèi)導流環(huán)法蘭面的距離。調(diào)整內(nèi)導流環(huán)與外導流環(huán)X和Y軸線重合。分別把導葉短軸安裝在導葉下軸承孔內(nèi)部，按照圖紙要求安裝其所有密封。按照圖紙要求安裝調(diào)速環(huán)。先調(diào)整導葉軸承座（外導葉套筒），調(diào)整墊片厚度使導水葉端面間隙合格，再調(diào)整導水葉立面間隙。利用專用工具翻身起吊組裝，中心誤差不能大于±0.3mm。

（2）轉(zhuǎn)輪室下半部分吊入，轉(zhuǎn)輪室下半部分吊入暫時就位，這次暫時就位要比運行位置低20mm以上，這樣不會影響后面轉(zhuǎn)輪吊入時連接轉(zhuǎn)輪內(nèi)部操作油管的工作。

（3）組裝組合軸承和水導軸承。檢查所有瓦的接觸面積和導瓦的間隙，要達到規(guī)程規(guī)范要求。把組合軸承全部組裝在水輪機大軸工作面上，用兩個螺旋千斤頂在反推力瓦的方向頂住組合軸承，使反推力瓦與鏡板相接觸，其間隙可靠保證為0.0mm。用百分表表座打在大軸上面，表的指針指在組合軸承的端面上，可以起到測量組合軸承的移動量數(shù)據(jù)，用另外兩個螺旋千斤在正推力瓦的方向頂住，慢慢松動反推力瓦方向的兩個螺旋千斤頂，正推力瓦方向的兩個螺旋千斤頂同時慢慢受力，待百分表讀數(shù)為0.75mm為止，也就是反向推拉瓦與鏡板這時的間隙為0.75mm，正向推力瓦與鏡板的間隙為“0”，調(diào)整每個正推力瓦的抗重螺栓，使每個推力瓦均勻受力在鏡板上面，用每個正推力瓦的抗重螺栓的鎖緊螺母把螺桿鎖緊，防止運行時候松動。調(diào)整水導瓦的運行位置，將水輪機主軸和組合軸承、水導軸承整體吊入就位。調(diào)整主軸的水平，建議組合軸承方向高每米0.06mm。

（4）水輪機其它部件安裝：組裝好轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪油壓試驗達到廠家設(shè)計要求，將轉(zhuǎn)輪裝配在大軸法蘭上。安裝主軸密封。吊入轉(zhuǎn)輪室上半部與下半部組合，把轉(zhuǎn)輪室整體安裝在導水機構(gòu)外導水環(huán)法蘭上，并且調(diào)整其轉(zhuǎn)輪室間隙，建議轉(zhuǎn)輪室間隙上部大10%。因為在運行情況下轉(zhuǎn)輪室受水的重力會下沉。安裝伸縮節(jié)，伸縮節(jié)與尾水管法蘭連接后，測量伸縮節(jié)法蘭與轉(zhuǎn)輪室的間隙，建議伸縮節(jié)法蘭與轉(zhuǎn)輪室-Y方向的間隙為0.00mm。利用行車轉(zhuǎn)動水輪機大軸，用百分表檢查水輪機大軸是否有軸折，如果有軸折，處理在0.08mm以內(nèi)。安裝增速器，增速器位置調(diào)整要以水輪機大軸中心為基準，調(diào)整其同心度和法蘭張口度。增速器與水輪機，增速器與發(fā)電機連接，都是齒輪連軸器，建議增速器大軸中心要比水輪機大軸的中心要高0.10mm左右（齒輪連軸器機構(gòu)），-Y張口不能比+Y張口小。

3　發(fā)電機安裝

發(fā)電機底板與發(fā)電機前后軸承底板整體吊入機坑，粗調(diào)底板位置然后將發(fā)電機轉(zhuǎn)子吊入工作位置，單獨盤車發(fā)電機轉(zhuǎn)子，以增速器主軸法蘭面為基準，粗調(diào)發(fā)電機、推力軸承及增速器底座后，再加固底板，將轉(zhuǎn)子吊回安裝間，澆注發(fā)電機底板二期混凝土，在安裝間將轉(zhuǎn)子套入定子中，整體吊入機坑再盤車，測量同心度不大于0.05mm，水平度不大0.02mm/m，調(diào)整轉(zhuǎn)子和定子磁力線的中心重合，調(diào)整發(fā)電機空氣間隙，保證發(fā)電機+Y方向的空氣間隙比-Y方向的空氣間隙不能小。

安裝中的幾個問題：

（1）軸線調(diào)整。機組由四條軸：水輪機主軸、發(fā)電機轉(zhuǎn)軸、受油器軸、轉(zhuǎn)輪體四部分組成，水輪機主軸和受油器是平面法蘭連接，受油器與增速器是齒輪連接器連接，增速器與發(fā)電機是齒輪連接器連接。共設(shè)七部軸承：水導軸承、組合軸承、受油器軸承、增速器兩個軸承、發(fā)電機兩個軸承。因此軸線調(diào)整是整個水輪發(fā)電機組安裝中的關(guān)鍵。以管形座中心為中心，以水導軸承為基準調(diào)整水輪機中心線。以水輪機大軸為基準，調(diào)整受油器位置，確定受油器大軸中心。以受油器大軸為基準，調(diào)整增速器的位置，確定增速器大軸的中心。以增速器大軸的中心調(diào)整發(fā)電機的位置，確定發(fā)電機轉(zhuǎn)子的中心。

（2）受油器安裝。受油器安裝關(guān)鍵要確保浮動瓦的間隙，保證浮動瓦與受油器大軸的間隙在0.08～0.14之間。保證浮動瓦在運行期間能夠自由整定自己的位置，不能自整位會產(chǎn)生燒瓦。受油器與基礎(chǔ)板之間建議增加一塊12mm的調(diào)整墊，方便受油器的間隙調(diào)整。

（3）轉(zhuǎn)輪組裝。轉(zhuǎn)輪組裝嚴格要安裝廠家預裝編號裝配，轉(zhuǎn)輪葉片密封嚴格把握裝配工藝?？刂坪脻{葉連接部位的可靠，防止在運行期間銷釘脫落。校核活塞的行程，符合設(shè)計要求。測量漿葉開度，檢查漿葉開度均勻和開度達到設(shè)計尺寸要求。油壓試驗按照規(guī)程規(guī)范要求，檢查轉(zhuǎn)輪油壓試驗的漏油情況，漏油量不能超過設(shè)計要求或者不漏油。在油壓試驗過程當中，油壓試驗期間每小時漿葉全開全關(guān)全行程兩次，檢查漿葉全開全關(guān)過程之中動作平穩(wěn)，沒有異常響聲。

（4）豎井貫流式機組供油系統(tǒng)調(diào)整。豎井貫流式機組軸承多，這個機型有七座軸承，供油要嚴格調(diào)整，如果調(diào)整不當，會產(chǎn)生有的瓦溫過高。每個軸承的進油方向都要安裝調(diào)整閥門。調(diào)整每個軸承的進油流量，可以從兩個方向進行：①考慮軸承受力的大小。②考慮轉(zhuǎn)動速的高低。一般考慮受力大的軸承和轉(zhuǎn)速高的軸承調(diào)整供油流量大一些。相反調(diào)整供油流量小一些。最后觀察每座瓦的溫度情況，瓦溫高的供油流量重新調(diào)整大一些，瓦溫低一些的軸承供油流量調(diào)整小一些。還要調(diào)整低位油箱單臺供油泵的供油流量要與軸承工作用油量相平衡。最后調(diào)整結(jié)果，發(fā)電機的供油量要比水輪機的供油量大，因為發(fā)電機的轉(zhuǎn)速高于水輪機的轉(zhuǎn)速，發(fā)電機的環(huán)境溫度要比水輪機的環(huán)境溫度高。待所有的軸承供油閥門調(diào)整好了以后，把所有的軸承供油閥門的調(diào)整手輪全部鎖住，防止供油閥門意外開關(guān)變化，影響低位油箱供油與軸承工作用油量不平衡，或者產(chǎn)生可能燒瓦。

（5）發(fā)電機二期混凝土澆筑，發(fā)電機安裝在機架上面，機架四面密封，發(fā)電機定子有一部分在機架上平面以下。如果發(fā)電機混凝土底板可能積水，對發(fā)電機產(chǎn)生危險，建議在發(fā)電機機架與一期混凝土之間埋設(shè)一根排水管，如果發(fā)電機混凝土板滲水，就從這個排水管排入集水井，保證發(fā)電機的安全。

（6）充水試驗。充水建議先充尾水，尾水充水合格再充進水。在充尾水之前在轉(zhuǎn)輪室+Y和-Y方向安裝百分表，用來監(jiān)視轉(zhuǎn)輪室在充水期間+Y和-Y的變化情況，在整個尾水沖水期間觀察其百分表的讀數(shù)，以充水期間轉(zhuǎn)輪室的變化量與轉(zhuǎn)輪室和轉(zhuǎn)輪葉片的間隙相綜合考慮，確定轉(zhuǎn)輪室與轉(zhuǎn)輪葉片有足夠的間隙，保證運行的時候轉(zhuǎn)輪與轉(zhuǎn)輪室絕對不會碰撞。

4　結(jié)束語

豎井貫流式機組是開發(fā)低水頭大流量的一種結(jié)構(gòu)簡單，安裝維護方便的機型，發(fā)電機移出燈泡體外露在水輪機外部，功率可增大，體積小，安裝維護十分方便，廠房開挖量小，還可采用各種形式的增速裝置，以利選用常規(guī)發(fā)電機，對中小型機組優(yōu)越性更強，便于在小型設(shè)備廠家加工制造，國外有不少電站選用堅井貫流式機組，在低水頭，小容量范圍內(nèi)有逐步取代軸伸貫流式機組趨勢，其安裝維護比軸伸貫流式機組還簡單容易，目前國內(nèi)丘陵地區(qū)低水頭，大流量資源相當豐富，各地區(qū)在十三五規(guī)劃中均有小水電開發(fā)項目，應用前景廣闊。

譚曉文（1974-），男，工程師，二級建造師，大學本科，主要從事水電站機電設(shè)備安裝、調(diào)試及試驗工作。

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2095-2066（2016）17-0043-02

2016-6-1