周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

CCS水電站沖擊式水輪機安裝工藝淺析

周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業(yè)部，云南 昆明 650032）

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站安裝8臺套單機容量為187.5 MW的立軸沖擊式水輪發(fā)電機組，總裝機容量為1 500 MW。該水電站水輪機單機容量目前位居國內(nèi)已建及在建單機容量最大的沖擊式機組首位。本文針對該電站高水頭、大容量立軸沖擊式水輪機組的結(jié)構(gòu)特點進行了介紹，對安裝施工工藝進行了詳細闡述，可供其它同類電站借鑒。

沖擊式水輪機；安裝；工藝

1 前言

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站（簡稱CCS水電站）位于厄瓜多爾東部的科卡河流域，電站壩址距首都基多約130 km，為引水式電站，共安裝8臺套單機容量為187.5 MW的6噴嘴立軸沖擊式水輪發(fā)電機組，總裝機容量為1 500 MW。

該電站工程由引水樞紐、輸水隧洞、調(diào)蓄水庫、壓力管道、地下廠房、進場交通洞、500 kV電纜洞、地面開關(guān)站及控制樓等組成。地下主廠房內(nèi)安裝8臺套立軸沖擊式水輪發(fā)電機組及其附屬設(shè)備，水輪機型號 CJ1176N-L-333.9/6X28；轉(zhuǎn)輪節(jié)圓直徑3349mm；噴嘴數(shù)6個；額定轉(zhuǎn)速300 r/min；額定功率188.266MW；額定流量33.7m3/s；額定水頭604.1m；最大水頭618.4 m；機組轉(zhuǎn)向：俯視順時針。

2 主要工藝流程

工藝流程圖見圖1。

圖1 沖擊式水輪機組安裝工藝流程圖

3 施工工藝

3.1 尾水底板及里襯安裝

（1）依據(jù)主廠房基準(zhǔn)坐標(biāo)布置基準(zhǔn)控制點及坐標(biāo)控制點。

（2）依據(jù)一期預(yù)埋圖紙預(yù)埋基礎(chǔ)板、錨鉤等基礎(chǔ)埋件，其基礎(chǔ)預(yù)埋板的高程偏差≤0～－5 mm；中心和分布位置偏差≤10 mm；水平偏差≤1 mm/m，所有組合縫的內(nèi)表面錯牙≤±1.0 mm，過流表面焊縫打磨平順并按圖紙要求進行無損探傷檢查。

（3）按圖紙確定其里襯的安裝位置，調(diào)整里襯的X、Y軸線與機組X、Y軸線偏差≤10 mm，中心高程偏差≤±10 mm。

（4）尾水里襯整體組裝、焊接加固完成，經(jīng)驗收合格后移交工作面進行混凝土澆筑。

3.2 穩(wěn)水柵安裝

（1）按照圖紙所示方位和角度在尾水里襯底板預(yù)埋的基礎(chǔ)板上安裝主梁支柱，利用支柱下部螺栓調(diào)整其高程。安裝時注意按照圖紙控制支柱的方位和垂直度。

（2）根據(jù)圖紙位置及現(xiàn)場情況配割尾水里襯側(cè)板，安裝穩(wěn)水柵主梁和輔梁。安裝完后施焊封堵。

3.3 配水環(huán)管安裝及水壓試驗

（1）使用全站儀在尾水里襯適當(dāng)位置設(shè)置配水環(huán)管安裝高程、中心線控制基準(zhǔn)點，并在機坑里襯側(cè)板上焊接控制點支架，測量出每個噴嘴法蘭控制點。

（2）按照出廠編號將第一分節(jié)先吊入安裝位置，此分節(jié)為定位節(jié)，調(diào)整其進口法蘭中心線與機組中心坐標(biāo)線（Y）的距離，偏差不大于進口法蘭直徑的±2%；進口法蘭面距機組坐標(biāo)中心線（X）偏差不大于進口法蘭直徑的±2%；法蘭垂直度偏差≤1 mm；進口法蘭中心高程偏差≤±2 mm；分流支管法蘭中心高程偏差≤±0.2 mm[1]。

（3）當(dāng)定位節(jié)初步調(diào)整完成后，依次吊入第二、第三、第四、第五、第六分節(jié)，調(diào)整各分節(jié)管口焊縫的內(nèi)表面錯牙＜2 mm；各分流支管法蘭中心高程偏差≤±0.5 mm、法蘭垂直度偏差≤0.2 mm、法蘭至轉(zhuǎn)輪輪廓圓切線長偏差≤±2 mm[2]。

（4）整體檢查各尺寸滿足設(shè)計及相關(guān)要求后進行焊接工作，在配水環(huán)管焊接前，每個分流支管法蘭的水平和垂直方向均架設(shè)百分表，監(jiān)測變形量，根據(jù)監(jiān)測變形情況立即改變焊接方式、焊接順序及焊接速度等，采取妥善措施，控制其變形。在進行定位焊和正式焊接前先進行預(yù)熱，預(yù)熱溫度不小于80℃，溫升控制≤50℃/h，焊接時層間溫度不大于220℃。焊接時嚴(yán)格按照廠家提供的技術(shù)參數(shù)和工藝要求進行，由兩名或兩名以上焊工采用對稱、分段、多層多道、退步焊接。首先焊接大坡口側(cè)，先采用Φ 3.2 mm焊條進行打底焊，焊2～3層后再使用Φ3.0 mm焊條進行填充焊，待大坡口側(cè)焊接至1/2～2/3厚度后進行背縫清根、打磨，清根時對定位焊進行清除、打磨，經(jīng)MT檢查合格后進行焊接。環(huán)縫兩側(cè)應(yīng)對稱交替施焊，焊縫蓋面時使用Φ 3.2 mm焊條進行。在焊接過程中除定位焊、首層打底焊及蓋面焊不能用錘擊消應(yīng)外，其余每層焊接均采用風(fēng)鏟錘擊消應(yīng)，風(fēng)鏟端頭應(yīng)磨成R＞5 mm的圓角，進行錘擊消應(yīng)時，應(yīng)均勻[3]。

（5）配水環(huán)管焊接完成24 h后，采用角磨機打磨焊縫及焊縫兩邊區(qū)域150 mm處，露出金屬光澤后進行無損檢測，無損檢測標(biāo)準(zhǔn)為 100%MT和100%TOFD。

（6）配水環(huán)管焊縫檢測及整體驗收完成后，按照圖紙要求進行配水環(huán)管的水壓試驗。水壓試驗壓力為額定工作壓力7.5 MPa的1.5倍，采用階梯式升壓方式進行[4]。

（7）水壓試驗合格后進行5.3 MPa的壓力進行保壓澆筑混凝土，在澆筑過程中隨時監(jiān)測配水環(huán)管壓力值[5]。

3.4 轉(zhuǎn)輪室及機殼安裝

（1）按照圖紙搭接順序分塊安裝、焊接機殼側(cè)壁。在機殼側(cè)壁組裝焊接后搭建臨時支撐用于下步機殼安裝。

（2）在安裝間進行機殼和斜板的整體組裝，機殼上部加工面水平度應(yīng)≤0.02 mm/m；組合面間隙用0.02 mm的塞尺檢查不能通過；組合縫處錯牙不得超過0.02 mm；機殼上部圓度偏差≤0.30 mm。

（3）利用橋機將機殼整體吊入機坑，按+X標(biāo)記放置于相應(yīng)的楔形板上，利用調(diào)整楔形板、千斤頂、拉緊器、壓板等進行調(diào)整，機殼上部加工面高程偏差≤0.5 mm，機殼上部加工面水平度≤0.02 mm/m，與機組X、Y基準(zhǔn)軸線偏差≤1 mm。

3.5 安裝機坑里襯

按照圖紙要求進行機坑里襯的組裝及安裝。調(diào)整機坑里襯中心偏差≤5 mm;高程偏差≤3 mm；水平偏差≤2 mm。

3.6 主軸吊裝及調(diào)整

（1）水輪機主軸安裝前，檢查法蘭面的光潔度、平面度。然后利用主廠房橋機將水輪機軸吊入機坑，并用專用支撐工具固定在機殼上。

（2）主軸上法蘭面低于實際高程約25mm，同時調(diào)整主軸中心偏差≤0.25mm；垂直度偏差≤0.02mm/m。

3.7 噴嘴安裝

（1）復(fù)查主軸上下法蘭面水平≤0.02 mm/m；高程 611.245 m（-25 mm）偏差≤0.5 mm，中心偏差≤±0.05 mm，并將主軸固定牢固，在圓周方向?qū)ΨQ架設(shè)4塊百分表進行監(jiān)測。

（2）檢查廠家提供的專用工具：模擬噴嘴、模擬轉(zhuǎn)輪、標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整墊板（厚度為30 mm）、測桿（長度為1 574 mm）等進行檢查，滿足圖紙要求。

（3）安裝模擬噴嘴及模擬轉(zhuǎn)輪，模擬轉(zhuǎn)輪的中心軸安裝時要與主軸同心度偏差≤0.05 mm，垂直度≤0.1 mm；模擬轉(zhuǎn)輪荷葉中心的安裝高程應(yīng)保證在611.10 m（0～+0.4 mm），同時保證模擬轉(zhuǎn)輪荷葉支架的水平。

（4）在模擬噴嘴和模擬轉(zhuǎn)輪安裝調(diào)整完成后，進行噴嘴調(diào)整墊板加工量的測量。首先調(diào)整鋼琴線與模擬轉(zhuǎn)輪荷葉的夾角為90°，檢查模擬轉(zhuǎn)輪荷葉與鋼琴線是否垂直；然后檢查標(biāo)準(zhǔn)調(diào)整墊板與模擬噴嘴法蘭間隙，并做好記錄，用模擬噴嘴法蘭上的4個頂絲調(diào)整模擬噴嘴，使鋼琴線在模擬噴嘴管口居中，記錄百分表變化量△-X、△+Y、△+X、△-Y；再用塞尺檢查兩法蘭間隙，至少8個點并記錄。并找出最大、最小間隙M、N，標(biāo)記最大、最小間隙點的位置在配水環(huán)管法蘭上，用卷尺量出+Y點到最大、最小點弧長L大、L小，最大間隙點位置即為B點，最小間隙點位置為C點，B、C點即為調(diào)整墊板的最厚點及最薄點。最后根據(jù)所測得間隙值計算調(diào)整墊板的加工余量進行加工。

（5）將噴嘴從轉(zhuǎn)輪吊物孔吊至轉(zhuǎn)輪進人門上游側(cè)通道位置，通過轉(zhuǎn)輪運輸小車倒運至轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)輪室尾水柵平臺上。復(fù)查噴嘴調(diào)整墊板加工合格。利用機殼上的吊點和手拉葫蘆吊裝至安裝位置進行安裝。6個噴嘴依次逐個安裝完成后整體復(fù)測噴嘴的相關(guān)尺寸滿足設(shè)計要求。

3.8 水輪機軸與發(fā)電機軸連接

（1）將發(fā)電機整體受力由制動器承重受力轉(zhuǎn)換為推力軸承承重受力，并檢查發(fā)電機軸的垂直度滿足要求。

（2）檢查水輪機軸與發(fā)電機軸連接法蘭面的光潔度，用刀口直尺檢查法蘭面應(yīng)無高點。對稱安裝2顆專用連接螺栓及拉伸工具，并測量兩法蘭之間的間隙，逐漸緩慢提升連接螺栓，確保法蘭水平上升直到兩法蘭面把合；然后按照出廠編號穿入永久連接螺栓，并檢查連接螺桿的長度；分三次、對稱逐步進行拉伸直到達到設(shè)計伸長值；最后檢查所有連接螺栓伸長值滿足設(shè)計要求后安裝主軸法蘭護蓋。

3.9 轉(zhuǎn)輪安裝

（1）在安裝間工位將轉(zhuǎn)輪清掃干凈，利用主廠房橋機將轉(zhuǎn)輪翻轉(zhuǎn)豎立后通過吊物孔吊入至轉(zhuǎn)輪室上游運輸通道內(nèi)，利用預(yù)埋吊點和橋機將轉(zhuǎn)輪翻轉(zhuǎn)水平擺放在轉(zhuǎn)輪運輸專用小車上；通過運輸小車運至轉(zhuǎn)輪室主軸下方。

（2）連接前在聯(lián)結(jié)法蘭面噴涂摩擦劑，應(yīng)按其噴涂操作規(guī)范進行，保證配料比例正確，噴涂均勻無漆瘤，干燥后用5～10倍的放大鏡檢查，摩擦劑分布符合要求。

（3）利用主廠房橋式起重機從整個機組大軸中心穿過一個具有足夠強度和長度的專用吊帶，通過轉(zhuǎn)輪中心掛裝在轉(zhuǎn)輪專用吊裝工具的吊環(huán)上，然后平穩(wěn)的吊起整個轉(zhuǎn)輪[7]。在轉(zhuǎn)輪與水輪機法蘭面靠近時全部穿入連軸螺栓，用專用工具分三次、對稱逐步進行拉伸直到達到設(shè)計伸長值；最后檢查所有連接螺栓伸長值滿足設(shè)計要求后安裝主軸法蘭護蓋。

3.1 0軸線調(diào)整

（1）采用人工盤車，在發(fā)電機軸端部安裝專用盤車工具，投入高壓油減載裝置以人力驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)。

（2）在轉(zhuǎn)輪下法蘭面、水輪機導(dǎo)軸承工作位置、水輪機法蘭、發(fā)電機法蘭、下導(dǎo)軸承工作位置、上導(dǎo)軸承工作位置、推力頭、集電環(huán)等部位的同一軸線位置設(shè)置百分表，并記錄百分表初始值。

（3）投入高壓油減載裝置，旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)子周向共8個點，每轉(zhuǎn)動1個點時停一次，關(guān)閉高壓油減載裝置，百分表讀數(shù)穩(wěn)定后記錄讀數(shù)，為了校核測量數(shù)據(jù)，每次盤車轉(zhuǎn)子需旋轉(zhuǎn)360°，根據(jù)盤車記錄，計算各測量部位擺度、同心度，繪制軸線折彎圖，各部位擺度、同心度應(yīng)滿足規(guī)定要求。

3.1 1主軸密封及水導(dǎo)軸承安裝

（1）按照出廠裝配編號和設(shè)計圖紙裝配抗磨環(huán)，要求抗磨環(huán)的外側(cè)與主軸支撐止口外側(cè)邊緣緊貼，用0.02 mm的塞尺檢查不能通過；用框式水平儀檢查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺檢查抗磨環(huán)分瓣接頭位置無錯臺。組裝密封環(huán)和浮動環(huán)，組裝時注意組合面按照圖紙要求涂抹l 515平面密封膠，組裝完成后用0.02 mm塞尺檢查不能通過，并在浮動環(huán)側(cè)面安裝封堵螺塞。最后安裝蓋板及相關(guān)附件。

（2）根據(jù)水導(dǎo)瓦的數(shù)量按照水導(dǎo)瓦的方位布置10塊百分表，監(jiān)測水導(dǎo)瓦調(diào)整與主軸接觸情況，水導(dǎo)瓦調(diào)整時采用對稱2塊瓦為一組同時對稱調(diào)整方式進行，通過壓板、調(diào)整螺桿和斜楔調(diào)整水導(dǎo)瓦與主軸的接觸情況，對稱緊固調(diào)整螺桿上的調(diào)整螺母，當(dāng)發(fā)現(xiàn)彼此對方百分表指針有輕微變動時表明此2塊瓦抱緊，再轉(zhuǎn)入下一組，直到全部調(diào)整完成，最后用0.02 mm塞尺檢查水導(dǎo)瓦與主軸軸領(lǐng) 確保接觸。用內(nèi)徑千分尺測量10塊壓板的厚度，再用深度尺測量斜楔頂部與壓板頂部的距離，根據(jù)斜楔的比例1：50及水導(dǎo)瓦需調(diào)整的間隙0.24mm，計算需加工套管的長度值。計算公式為：斜楔頂部與壓板頂部的距離－壓板的厚度－需調(diào)整瓦間隙（0.24mm）換算的長度（套管總長為12mm）=套管加工后的長度。

套管加工后用游標(biāo)卡尺進行復(fù)測，若有少量偏差進行修磨處理。拆除之前調(diào)整時安裝的壓板，將套管套入調(diào)整螺桿，再回裝壓板，然后通過旋緊調(diào)節(jié)螺桿上的螺帽將斜楔提起，直到套管在斜楔與壓板之間壓緊為止，最后鎖緊定位螺帽。

3.12 水輪機附件安裝

按照圖紙要求安裝油位計、油溫計、油混水位計、空氣濾清器、觀察窗等相關(guān)附件，并滿足要求。

4 小結(jié)

厄瓜多爾CCS水電站安裝8臺套單機容量為187.5 MW的立軸沖擊式水輪發(fā)電機組，目前位居國內(nèi)已建及在建單機容量最大的沖擊式機組首位。該電站立軸沖擊式水輪發(fā)電機組為6噴嘴22個水斗，單機容量大、水頭高，并且轉(zhuǎn)輪在有壓及無壓兩種工況下運行，安裝精度要求高。在安裝工程中不斷地進行安裝方案優(yōu)化，按照此施工工藝完全保證了安裝質(zhì)量要求，目前厄瓜多爾CCS水電站8臺機組已投入運行，機組各部位振動最大值29 μm，擺度最大值71 μm，其他各項性能指標(biāo)均滿足設(shè)計及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，并且運行穩(wěn)定、可靠。

[1]李思全.金窩水電站大容量沖擊式水輪機組安裝技術(shù)[J].四川水利，2012（6）：5-8.

[2]何定全.冶勒水電站沖擊式水輪機配水環(huán)管安裝[J].四川水力發(fā)電，2005（6）：73-75.

[3]石啟勝，陳漫天.金窩水電站水輪機配水環(huán)管安裝[J].四川水力發(fā)電，2008（3）：86-89.

[4]李思全.金窩水電站配水環(huán)管水壓試驗[J].水電站機電技術(shù)，2010（5）：45-47.

[5]孫慶.高橋電站沖擊式水輪機的結(jié)構(gòu)與安裝[J].東方電機，2006（1）：13-18.

[6]鄧少華.冶勒水電站沖擊式水輪機安裝與調(diào)整[J].水力發(fā)電，2004（11）：38-39.

TV547.3

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1672-5387（2017）10-0001-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.001

2017-07-21

周玉龍（1980-），男，工程師，從事水電站機電設(shè)備安裝工程技術(shù)、質(zhì)量管理工作。