董博

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，陜西西安713206）

沖擊式機(jī)組噴嘴加工墊板數(shù)據(jù)的測(cè)量

董博

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝分公司，陜西西安713206）

沖擊式機(jī)組打破了常規(guī)機(jī)組的安裝方式，其重點(diǎn)核心與特殊性在于噴嘴的安裝控制，噴嘴安裝的優(yōu)劣直接關(guān)系到機(jī)組的有效功率。一般沖擊式機(jī)組常見(jiàn)于六噴嘴型式，因前期配水環(huán)管的安裝焊接及混凝土澆筑，對(duì)噴嘴的連接法蘭面造成不可受控的變化，因此廠家提出，根據(jù)法蘭面的變化情況通過(guò)加工調(diào)整法蘭對(duì)法蘭面進(jìn)行補(bǔ)償，因此噴嘴的調(diào)整法蘭加工數(shù)據(jù)測(cè)量成為噴嘴安裝的一大難點(diǎn)。文章介紹了在現(xiàn)場(chǎng)利用廠家提供的配套專(zhuān)用測(cè)量工具對(duì)噴嘴調(diào)整法蘭加工數(shù)據(jù)的測(cè)量，達(dá)到安裝要求的方式。

模擬轉(zhuǎn)輪；單面止口；調(diào)整法蘭；數(shù)據(jù)測(cè)量；配割方法

1　工程概況

科卡科多-辛克雷水電站總裝機(jī)容量150萬(wàn)kW，共8臺(tái)機(jī)組，單機(jī)容量為18.75萬(wàn)kW，是厄瓜多爾目前最大的水電站，年發(fā)電量88億kW·h，額定水頭604.1 m、額定轉(zhuǎn)速300 r/min的沖擊立軸水輪發(fā)電機(jī)組，本電站具有額定水頭高、六噴嘴、轉(zhuǎn)輪水斗數(shù)量多等特點(diǎn)。

轉(zhuǎn)輪外徑為Φ4190.5mm，轉(zhuǎn)輪切圓為Φ3349mm，噴嘴折向器與轉(zhuǎn)輪處徑最小距離為65 mm，廠內(nèi)提供的測(cè)量工具為測(cè)量法蘭和測(cè)量管。測(cè)量法蘭厚度30mm，直徑1 330 mm，測(cè)量管與測(cè)量法蘭總長(zhǎng)度1 604 mm，模擬轉(zhuǎn)輪節(jié)圓半徑1 674.5 mm。

2　測(cè)量方法的理念

刻意性的調(diào)整測(cè)量工具中的模擬射流中心線(xiàn)，與模擬轉(zhuǎn)輪內(nèi)節(jié)圓（Φ3 329）相切（90°），使6個(gè)噴嘴的射流中心相切點(diǎn)在轉(zhuǎn)輪內(nèi)節(jié)圓形成統(tǒng)一平面，再調(diào)整模擬射流中心線(xiàn)的中心，使模擬射流線(xiàn)絕對(duì)性的居中；次模擬狀態(tài)為噴嘴安裝的標(biāo)準(zhǔn)，然后測(cè)量調(diào)整法蘭與配水環(huán)管法蘭面所產(chǎn)生的間隙，通過(guò)計(jì)算就可以獲得所需要加工的數(shù)據(jù)。

3　配套測(cè)量工具測(cè)量特點(diǎn)

3.1直觀性

這套測(cè)量工具直接體現(xiàn)了噴嘴安裝所需控制的射流中心與轉(zhuǎn)輪相切，直接性的測(cè)量計(jì)算出相切點(diǎn)與配水環(huán)管法蘭面的距離（3 994 mm）。

3.2精確性

測(cè)量工具中的調(diào)整法蘭自帶單面止口與配水環(huán)管把合，保證了測(cè)量墊板與配水環(huán)管法蘭面同心。

測(cè)量過(guò)程中的相切點(diǎn)校核：針對(duì)性的取點(diǎn)，利用三角形勾股定理來(lái)判定節(jié)圓必須相切。

測(cè)量墊板間隙的測(cè)量：百分表在同一節(jié)圓上讀間隙值，保證計(jì)算斜率的準(zhǔn)確性。

3.3關(guān)聯(lián)性

模擬轉(zhuǎn)輪的高程偏差，測(cè)量工具的變形，鋼琴線(xiàn)的打折、彎曲，測(cè)量墊板的毛刺等因素誤差累計(jì)都會(huì)直接影響到測(cè)量結(jié)果。

4　配套測(cè)量工具的數(shù)據(jù)測(cè)量

4.1噴嘴擋水板必須焊接驗(yàn)收完成

數(shù)據(jù)測(cè)量前必須排除所有對(duì)法蘭面的影響因素，不然所測(cè)量數(shù)據(jù)無(wú)法體現(xiàn)其準(zhǔn)確性，擋水板的焊接潛在的存在配水環(huán)管法蘭變形，因此必須確保擋水板焊接工作結(jié)束，配水環(huán)管法蘭為最終狀態(tài)，無(wú)干擾因素。

4.2中心軸線(xiàn)及高程確定

沖擊式機(jī)組不存在常規(guī)機(jī)組的座環(huán)，基礎(chǔ)環(huán)，而是以上部機(jī)殼為整個(gè)機(jī)組的安裝基準(zhǔn)，以上部機(jī)殼精加工面N面為整個(gè)機(jī)組的安裝高程基準(zhǔn)點(diǎn)，利用水準(zhǔn)儀從上部機(jī)殼N面返高程點(diǎn)在尾水里襯側(cè)板上，做好保護(hù)，此基準(zhǔn)點(diǎn)即為以后的轉(zhuǎn)輪安裝、噴嘴安裝的高程控制基準(zhǔn)點(diǎn)，確保噴嘴中心線(xiàn)與上部機(jī)殼N面保證圖紙要求的開(kāi)檔尺寸（2110±0.5 mm）。見(jiàn)圖1：

圖1　噴嘴中心線(xiàn)與上部機(jī)殼N面開(kāi)檔尺寸示意圖

上部機(jī)殼的中心為整個(gè)機(jī)組安裝的基準(zhǔn)中心，預(yù)存水導(dǎo)軸承體在上部機(jī)殼上，調(diào)整水導(dǎo)軸承體與上部機(jī)殼內(nèi)鏜口同心，打緊把合螺栓、配鉆銷(xiāo)釘孔、定位水導(dǎo)軸承。借助廠家提供的主軸支撐工具將主軸吊裝至水導(dǎo)軸承上，調(diào)整與軸承體同心對(duì)稱(chēng)差值≤0.05 mm，主軸上下法蘭面水平度控制在0.02 mm/m，主軸垂直度控制在0.02 mm/m，因主軸與轉(zhuǎn)輪連接為止口緊配合方式，因此調(diào)整好的主軸中心即為轉(zhuǎn)輪的安裝中心。

4.3測(cè)量工具的安裝與調(diào)整

軸向架設(shè)百分表在模擬轉(zhuǎn)輪上，指針向上指向主軸下精加工面，圓周勻速轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)輪，檢查轉(zhuǎn)輪與主軸的圓周相對(duì)水平度，如不滿(mǎn)足要求可通過(guò)模擬支座加墊的方式針對(duì)性的調(diào)整。模擬轉(zhuǎn)輪高程調(diào)整，以尾水里襯側(cè)板上的基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，用水準(zhǔn)儀測(cè)量調(diào)整模擬轉(zhuǎn)輪的設(shè)計(jì)高程。中心與水平的調(diào)整要反復(fù)進(jìn)行，要綜合性分析考慮調(diào)整，具體兩者的調(diào)整先后順序以現(xiàn)場(chǎng)施工人員自行判斷，無(wú)絕對(duì)性要求。模擬轉(zhuǎn)輪貫穿于6個(gè)噴嘴測(cè)量工作的開(kāi)始至結(jié)束一成不變，因此可以在模擬裝輪的安裝調(diào)整上多下工夫，將其調(diào)整至最佳狀態(tài)。

全面清理配水環(huán)管法蘭面、螺孔、調(diào)整法蘭的組合面、螺孔及止口，用刀口尺對(duì)各法蘭面進(jìn)行仔細(xì)檢查，絕對(duì)不允許有任何高點(diǎn)、毛刺存在，檢查合格后開(kāi)始安裝調(diào)整法蘭，利用現(xiàn)場(chǎng)手拉葫蘆將調(diào)整法蘭吊裝到位，用把合螺栓與配水環(huán)管法蘭把緊，然后用0.02 mm塞尺檢查把合縫是否有間隙存在，除非調(diào)整法蘭自身變形，否則必須拆開(kāi)再次檢查，直到間隙消除。檢查法蘭與配水環(huán)管法蘭是否同心，用塞尺檢查調(diào)整法蘭與配水環(huán)管的4個(gè)對(duì)稱(chēng)方向的止口間隙，必須確保兩法蘭同心。然后安裝測(cè)量法蘭，同樣要求保證兩法蘭充分接觸，兩法蘭同心，因調(diào)整法蘭與測(cè)量法蘭存在軸承配合，因此在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量法蘭一般是滿(mǎn)足同心要求的，無(wú)需刻意調(diào)整，但兩法蘭面把合時(shí)上部蓋好白布，小心雜物吊入而影響測(cè)量精度。安裝測(cè)量管、頂絲、百分表、穿模擬射流鋼絲線(xiàn)，檢查確保鋼絲線(xiàn)無(wú)彎曲打折現(xiàn)象，模擬鋼絲線(xiàn)與調(diào)整好的模擬轉(zhuǎn)輪連接，用1T手拉葫蘆在射流線(xiàn)相反位置對(duì)模擬轉(zhuǎn)輪形成外力牽制，所有測(cè)量工具安裝完成，整套測(cè)量系統(tǒng)完成。

4.4數(shù)據(jù)測(cè)量

4.4.1高程值測(cè)量

用水準(zhǔn)儀測(cè)量校核模擬轉(zhuǎn)輪的絕對(duì)高程，以上部機(jī)殼返下來(lái)的基準(zhǔn)點(diǎn)為基準(zhǔn)，懸掛卷尺測(cè)量3個(gè)點(diǎn)：左、中、右三點(diǎn)。中點(diǎn)為射流鋼絲線(xiàn)與模擬轉(zhuǎn)輪的相切點(diǎn)，左右測(cè)量主要是防止模擬轉(zhuǎn)輪在葫蘆牽制過(guò)程中，模擬轉(zhuǎn)輪發(fā)生扭變形。要求是以切點(diǎn)測(cè)量值為準(zhǔn)，但3點(diǎn)測(cè)量值也必須相等，對(duì)個(gè)別微小差異的調(diào)整，可以通過(guò)廠家提供的模擬轉(zhuǎn)輪頂絲來(lái)微量調(diào)整。

4.4.2射流線(xiàn)相切點(diǎn)90°的調(diào)整

現(xiàn)場(chǎng)在模擬轉(zhuǎn)輪上分出中心線(xiàn)，用角尺校核轉(zhuǎn)輪中心線(xiàn)與射流鋼絲線(xiàn)是否直角，這種方法直觀，但誤差較大，因此可以采用數(shù)學(xué)里的勾股定理來(lái)找出直角關(guān)系，即相切點(diǎn)。從模擬轉(zhuǎn)輪的中心線(xiàn)邊緣起點(diǎn)，在鋼絲線(xiàn)上找出1 674.5 mm做好標(biāo)記，然后測(cè)量模擬轉(zhuǎn)輪中心線(xiàn)末端到此點(diǎn)的距離，是否滿(mǎn)足等腰直角三角形的斜邊數(shù)據(jù)（2 368 mm），如果不滿(mǎn)足對(duì)模擬轉(zhuǎn)輪做出針對(duì)性的前后調(diào)整，找出絕對(duì)的直角關(guān)系（即相切點(diǎn)），再用角尺校核，兩種方法反復(fù)交叉進(jìn)行，減少調(diào)整誤差（見(jiàn)圖2）。

圖2　射流線(xiàn)相切點(diǎn)90°示意圖

4.4.3墊板間隙值測(cè)量

鑿出的這朵牡丹花，規(guī)模決不會(huì)比石佛小?？砷_(kāi)鑿石佛，是在光天化日之下，在群山之間，舉嘉州全州之力，預(yù)備好的百年功業(yè)，哪怕是日后西巡成都的皇帝，也不敢奢望自己能有放舟岷江青衣江大渡河三江，得窺佛祖真容的一天，好在大唐千秋萬(wàn)代，子孫中總有一個(gè)陛下會(huì)有去揭幕剪彩的運(yùn)氣。工圣僧一行他老人家，帶領(lǐng)著他的弟子們，鑿空山腹，由實(shí)在的石頭里，鑿出子虛烏有的山洞，山洞里危危欲綻的牡丹花，牡丹花惟妙惟肖，好像在等待一只巨大的彩蝶，在火光里振翼飛來(lái)一般，這是如何做到的？

首先檢查測(cè)量法蘭圓周上分布的4塊百分表是否0位，然后以測(cè)量管管口圓度為基準(zhǔn)，借助300mm鋼板尺，針對(duì)性的用頂絲頂開(kāi)測(cè)量法蘭，調(diào)整射流中心線(xiàn)在管口中心，上下，左右反反復(fù)復(fù)測(cè)量，確保射流中心絕對(duì)的中心，然后讀取百分表數(shù)據(jù)變化值，即產(chǎn)生的間隙值，也可以用塞尺檢查校核，在與百分表同一節(jié)圓上用塞尺測(cè)量這4點(diǎn)，做相應(yīng)的對(duì)比，做好記錄。

4.4.4最大值、最小值測(cè)量

用塞尺在同一節(jié)圓上測(cè)量最大間隙值，并測(cè)量最大間隙的弧長(zhǎng)值，做好記錄，相應(yīng)的檢查測(cè)量最小間隙值，一般情況下通過(guò)圓心在最大值對(duì)面，并且0.02 mm塞尺無(wú)法劃過(guò)。

4.4.5測(cè)量管口至相切點(diǎn)的距離

理論配水環(huán)管的標(biāo)準(zhǔn)鉛垂面到轉(zhuǎn)輪的內(nèi)切圓距離為3 994 mm，因焊接及混凝土澆筑干擾因素產(chǎn)生的法蘭面變形，因此測(cè)量每個(gè)噴嘴的管口至切點(diǎn)距離都是不同的，測(cè)量管長(zhǎng)度1 604 mm，跟據(jù)廠家提供的加工法蘭厚度40mm，加工余量10mm，因此測(cè)量管口至切點(diǎn)的理論長(zhǎng)度為：3994-1604=2390 mm。如圖2所示。

4.5調(diào)節(jié)法蘭配割量計(jì)算

現(xiàn)以厄瓜多爾水電站3號(hào)機(jī)噴嘴實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為例：

正向法蘭（正對(duì)噴嘴），上為+Y，右為+X；

下面數(shù)據(jù)分別對(duì)應(yīng)+Y、+X、-Y、-X：

1號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0.07、0、0.05、0.65

2號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0.92、0、0.30、2.60

3號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0.45、1.15、0.23、0

4號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0、1.35、0.30、0

5號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0、1.50、0.88、0

6號(hào)噴嘴間隙測(cè)量：0、0.80、0.85、0

管口至轉(zhuǎn)輪內(nèi)切圓切點(diǎn)的距離：2 390.5 mm。

以下就3號(hào)機(jī)3號(hào)噴嘴測(cè)量值為例進(jìn)行配割量計(jì)算；

管口至轉(zhuǎn)輪內(nèi)切圓切點(diǎn)的距離：2 390.5 mm，測(cè)量最大點(diǎn)間隙1.28 mm，最大點(diǎn)弧長(zhǎng)1 002 mm，最小點(diǎn)為對(duì)稱(chēng)點(diǎn)間隙為0 mm。

（1）噴嘴墊板加工后最大厚度計(jì)算公式

最大點(diǎn)厚度=（30+測(cè)量最大點(diǎn)間隙）+（管口至轉(zhuǎn)輪切點(diǎn)距離2390）

最小點(diǎn)厚度=（30+測(cè)量最小點(diǎn)間隙）+（管口至轉(zhuǎn)輪切點(diǎn)距離2390）

（2）最大厚度點(diǎn)的弧長(zhǎng)必須測(cè)量準(zhǔn)確，而且在加工法蘭上標(biāo)記明確，最大的位置取點(diǎn)直接影響加工墊板的斜率，從而導(dǎo)致噴嘴射流中心的偏差，因此要認(rèn)真仔細(xì)測(cè)量。

5　結(jié)語(yǔ)

該測(cè)量方法實(shí)用于模型轉(zhuǎn)輪與測(cè)量管相配合的測(cè)量方式，該方法簡(jiǎn)單、操作靈活、更實(shí)用、更具有技術(shù)經(jīng)濟(jì)價(jià)值，是一種更簡(jiǎn)便、更直觀的測(cè)量方法，可予以推廣。

以往調(diào)節(jié)法蘭的測(cè)量都采用傳統(tǒng)的實(shí)際預(yù)裝方式進(jìn)行測(cè)量，具有反復(fù)測(cè)量且工作量較大、運(yùn)輸成本高、工期時(shí)間長(zhǎng)、投入人力資源大等特點(diǎn)，本文根據(jù)廠家提供的配套測(cè)量工具、現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況及施工經(jīng)驗(yàn)所提出的調(diào)整法蘭加工計(jì)算公式，直觀準(zhǔn)確的計(jì)算出所需加工的余量，改變了以往一成不變的傳統(tǒng)理念，避免了噴嘴配割后的往復(fù)安裝、拆卸，使得安裝噴嘴工作一步到位，節(jié)約時(shí)間。

厄瓜多爾電站共計(jì)8臺(tái)水輪機(jī)，共計(jì)48個(gè)調(diào)節(jié)法蘭，其所有調(diào)節(jié)法蘭均按此方法進(jìn)行測(cè)量、計(jì)算、配割，配割后的所有調(diào)節(jié)法蘭與噴嘴安裝后測(cè)量數(shù)據(jù)一次性達(dá)到設(shè)備控制精度要求，一次合格率達(dá)到100%。

TK735

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1672-5387（2016）09-0034-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.012

2016-04-15

董博（1985-），男，助理工程師，從事水電站水輪機(jī)組安裝工作。