李寶石

（遼寧西北供水有限責(zé)任公司，遼寧 鐵嶺 110006）

水電工程，設(shè)備的安裝往往貫穿整個(gè)工程建設(shè)周期，大型工程的機(jī)電設(shè)備安裝持續(xù)時(shí)間更久，甚至數(shù)年時(shí)間。水電設(shè)備安裝是一個(gè)系統(tǒng)、復(fù)雜的工程，涉及的專(zhuān)業(yè)面十分廣泛，在安裝過(guò)程中嚴(yán)格實(shí)行工程質(zhì)量管理，是提高機(jī)電設(shè)備安裝質(zhì)量的有效方法，對(duì)保障水電站的運(yùn)行安全有著十分重要的意義?；诖耍疚尼槍?duì)蹇家灣水電站機(jī)械設(shè)備安裝展開(kāi)分析。

1 工程概況

蹇家灣水電站位于四川省重慶市城口縣境內(nèi)，壩址位于任河一級(jí)支流蹇家溝灣上游約20 m處，距離與任河匯合口約1.3 km，河流長(zhǎng)度5.52 km，集雨面積約為10.7 km2,最大水頭為360.17 m，正常運(yùn)用洪水重現(xiàn)期為50年，洪峰流量3340 m3/s,非常運(yùn)用洪水期采用200年，洪峰流量4080 m3/s。消能建筑物洪水重現(xiàn)采用20年，洪峰流量2850 m3/s。根據(jù)水能計(jì)算，裝機(jī)3臺(tái)，單機(jī)容量700 kW，總裝機(jī)容量為2100 kW，年利用小時(shí)3504 h，年平均發(fā)電量736萬(wàn)kW·h。大壩為壩頂高程719.5 m，為碾壓混凝土重力壩，正常蓄水位1049 m，校核洪水位最高尾水位688.30 m，總庫(kù)容744萬(wàn)m3。

2 水電站機(jī)械設(shè)備安裝

2.1 水電站引水建筑物

引水建筑物由取水口和壓力鋼管組成。

（1）取水口布置于右岸擋水壩段，根據(jù)水庫(kù)地形、地質(zhì)及水庫(kù)淤積情況，發(fā)電引水管進(jìn)口底板高程確定為1044.70 m，較現(xiàn)狀地面高約2.5 m。

為了使水流平順的進(jìn)入引水管道，減少水頭損失，進(jìn)水口頂板采用四分之一圓弧曲線(xiàn)，方程為：X2/0.32+Y2/0.32=1。采用C20鋼筋砼襯砌，厚度為40 cm。

進(jìn)口設(shè)置一道攔污柵。攔污柵處流速控制在0.7 m/s左右，孔口凈尺寸為1.3 m×1.3 m（寬×高）。攔污柵啟閉設(shè)備平臺(tái)高程為1052.00 m。

進(jìn)口段攔污柵后接閘門(mén)段，閘門(mén)井尺寸為：1.1 m×1.1 m，采用C20鋼筋砼襯砌。閘門(mén)后設(shè)置一個(gè)通氣孔，直徑為0.40 m。閘門(mén)啟閉設(shè)備平臺(tái)高程為1052.00 m。

閘門(mén)井后接漸變段，由方形漸變到圓形，后接壓力鋼管，漸變段長(zhǎng)度為1.5 m。

（2）采用壓力引水鋼管直接從水庫(kù)引水至廠(chǎng)房發(fā)電。進(jìn)水口段后接壓力引水明鋼管，管徑0.6 m，管長(zhǎng)1447 m。進(jìn)廠(chǎng)前接3根卜型叉管，管徑為0.30 m，管長(zhǎng)分別為3.8 m、6 m和9.1 m。

2.2 電站建筑物

發(fā)電廠(chǎng)房位于任河右岸蹇家灣下游，只需要滿(mǎn)足發(fā)電任務(wù)即可，共布置3臺(tái)發(fā)電機(jī)組。電站總裝機(jī)2100 kW。選用沖擊式水輪機(jī)，機(jī)組的安裝高程為690.15 m。

主廠(chǎng)房順任河布置，廠(chǎng)房軸線(xiàn)方向N31W；廠(chǎng)區(qū)尺寸為38.8 m×10 m+12 m×6.3 m，主機(jī)間建基高程689.51 m，安裝間建基高程689.51 m。主廠(chǎng)房?jī)?nèi)安裝三臺(tái)臥式機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)為：CJA475-W-98/1×7，發(fā)電機(jī)型號(hào)為：SFW700-8/850，相應(yīng)配置三臺(tái)CJWT-PLC-1/1-16型調(diào)速器，廠(chǎng)內(nèi)設(shè)一臺(tái)手動(dòng)單梁起重機(jī)，最大起重量為8 t，跨度Lk等于8.5 m。水輪機(jī)安裝高程為690.15 m，進(jìn)水管中心線(xiàn)高程為689.185 m，主廠(chǎng)房地坪高程為689.51 m，起重機(jī)軌頂高程為695.50 m。主廠(chǎng)房的空間尺寸為：28.4 m×8.5 m×8.84 m。廠(chǎng)房上游側(cè)布置調(diào)速器，滿(mǎn)足機(jī)組自身安裝、運(yùn)行、維修、交通等要求。

三臺(tái)機(jī)組的尾水均由尾水渠分別引入任河。每臺(tái)機(jī)組各設(shè)一條尾水渠，尾水渠軸線(xiàn)與河道垂直，尾水渠寬0.9 m，高1.2 m，出口底板高程為687.70 m。其中尾水出口與河床高差較大約13 m，尾水出口高程較高，出流不易受任河影響，出口結(jié)合廠(chǎng)區(qū)臨河側(cè)公路擋墻的布置，采用階梯消能。

2.2.1 水輪機(jī)安裝高程

沖擊式水輪機(jī)安裝高程的確定原則為，保證水輪機(jī)在最高水位時(shí)能正常運(yùn)行，按沖擊式水輪機(jī)排水高度要求：Hw≥（1.0～1.5）D1。

本電站水輪機(jī)的實(shí)際安裝高程為690.15 m。

2.2.2 電站調(diào)節(jié)保證

在水電站運(yùn)行中，負(fù)荷與機(jī)組出力達(dá)到平衡使機(jī)組轉(zhuǎn)速穩(wěn)定。但是由于各種突發(fā)事故，造成機(jī)組突然與系統(tǒng)解列，機(jī)組甩掉部分或全部負(fù)荷。在甩負(fù)荷時(shí)，由于導(dǎo)葉迅速的關(guān)閉，水輪機(jī)的流量急劇變化，因此在水輪機(jī)過(guò)水系統(tǒng)內(nèi)產(chǎn)生水擊。電站調(diào)節(jié)保證就是在電站初步設(shè)計(jì)階段計(jì)算出上述過(guò)程中最大轉(zhuǎn)速上升及最大壓力上升值。另外，電站調(diào)節(jié)保證計(jì)算的目的是使壓力升高和轉(zhuǎn)速升高不超過(guò)允許值，確保電站水機(jī)系統(tǒng)安全穩(wěn)定允許。

經(jīng)計(jì)算，Hr=330 m，D1=0.98 m，Nr=700 kW，GD2≥2 t·m2,nr=750 r/min，Qr=0.238 m3/s。

當(dāng)Hr=330 m，三臺(tái)機(jī)組甩全負(fù)荷時(shí)，ΣLV=1087 m2/s。

水輪機(jī)采用偏流器與噴針協(xié)聯(lián)動(dòng)作的雙重調(diào)節(jié)。在機(jī)組停機(jī)過(guò)程中，偏流器在2 s～3 s內(nèi)將噴嘴水流全部偏轉(zhuǎn)離開(kāi)水斗式轉(zhuǎn)輪，偏流器自動(dòng)關(guān)閉，快速截?cái)嗨骱?，反向制?dòng)噴嘴投入使用，可以防止機(jī)組轉(zhuǎn)速上升。噴針關(guān)閉時(shí)間是不影響機(jī)組轉(zhuǎn)速上升的，只是影響壓力上升。噴針全行程關(guān)閉時(shí)間一般在 10 s～20 s，甚至更長(zhǎng)[1]。

調(diào)節(jié)保證計(jì)算結(jié)果：當(dāng)Ts=6s時(shí)，ξmax=0.11；當(dāng)TP=2 s時(shí)，βmax=0.23。

計(jì)算結(jié)論：噴針和偏流器關(guān)閉規(guī)律均為直線(xiàn)關(guān)閉，噴針最小關(guān)閉時(shí)間Ts=6 s，偏流器關(guān)閉時(shí)間TP=2 s，可滿(mǎn)足電站最大壓力上升值ξmax≤25%，最大速率上升值βmax≤30%。

2.2.3 水輪機(jī)安裝

安裝時(shí)，先檢查混凝土基礎(chǔ)，安裝高程，各地腳螺釘（或預(yù)留孔）是否與安裝布置圖相符。如無(wú)問(wèn)題，待混凝土基礎(chǔ)干固后就可安裝。

（1）吊裝機(jī)座。將機(jī)座吊裝于基礎(chǔ)上，并對(duì)基礎(chǔ)預(yù)先拉好中心線(xiàn)，此時(shí)應(yīng)將機(jī)座組合面刷抹干凈，涂上鉛油，基座底用斜楔墊板，初調(diào)水平并鎖上地腳螺母（涂上黃油保護(hù)）和進(jìn)行基礎(chǔ)的第二次澆灌工作，待混凝土干固后即可安裝軸承。

（2）安裝軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)部件。本機(jī)采用滑動(dòng)軸承，安裝前應(yīng)將軸承底座刷抹干凈，按出廠(chǎng)前已調(diào)好的左右軸承座同軸度定位銷(xiāo)，將軸承座裝于機(jī)座兩端平臺(tái)上，并鎖緊軸承座螺釘，然后裝上軸瓦和轉(zhuǎn)動(dòng)部件。

軸瓦應(yīng)在電站精刮，主軸軸頸與軸瓦的接觸點(diǎn)應(yīng)符合技術(shù)要求，并檢查下部軸瓦在不小于60°的弧度內(nèi)應(yīng)與軸頸全長(zhǎng)接觸，其面積不得小于70%。油環(huán)表面應(yīng)光滑，無(wú)毛刺，接頭要平整，且能在軸上自由轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)溫度不得高于60°，若溫升增高，可以修刮軸瓦，減少接觸角。

軸承與轉(zhuǎn)動(dòng)件安裝后，精調(diào)機(jī)座水平，并保證主軸水平度符合技術(shù)要求，機(jī)座沿主軸垂直方向水平度符合技術(shù)要求，再擰緊地腳螺母和裝上機(jī)蓋。

（3）安裝噴嘴機(jī)構(gòu)、折向器開(kāi)度機(jī)構(gòu)等。鑒于工程安裝的技術(shù)系數(shù)要求，為確保裝配后無(wú)蹩頸現(xiàn)象，此次安裝采用分層次安裝，主機(jī)安裝完畢后，通過(guò)螺母裝上噴嘴機(jī)構(gòu)、折向器開(kāi)度機(jī)構(gòu)和在水泥坑內(nèi)裝上引水彎管、伸縮節(jié)、閘閥等。在安裝噴嘴機(jī)構(gòu)之前，檢查噴針桿保持平直，把噴針頂緊噴嘴口，裝后調(diào)整噴嘴中心線(xiàn)至轉(zhuǎn)輪中心線(xiàn)距離偏差應(yīng)符合技術(shù)要求。

（4）安裝發(fā)電機(jī)。為了確保機(jī)械構(gòu)造的完整性，發(fā)電機(jī)的安裝放在最后一個(gè)步驟。用千分表檢查水輪機(jī)聯(lián)軸器端面及發(fā)電機(jī)聯(lián)軸器端面跳動(dòng)應(yīng)小于0.06 mm，同軸度允差應(yīng)符合技術(shù)要求，再用塞尺檢查兩軸線(xiàn)偏差角允差應(yīng)符合技術(shù)[2]。

（5）折向器的調(diào)整。調(diào)整推拉桿的長(zhǎng)度，保證折向器在全開(kāi)位置時(shí)折向器迎水端面與噴嘴外端面之間距為10 mm，折向器在全關(guān)時(shí)，折向器下弦和噴針中心線(xiàn)相切[3]。

全部安裝完畢后，用手轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)軸器，主軸必須轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，如遇卡死，必須重新調(diào)整，至達(dá)到要求為止[4]。

3 結(jié)語(yǔ)

機(jī)械設(shè)備是水電站正常運(yùn)行的基礎(chǔ)，水電站機(jī)械設(shè)備安裝對(duì)于機(jī)械設(shè)備的正常運(yùn)行有重大的意義，保證機(jī)械設(shè)備安裝質(zhì)量可以降低水電站運(yùn)行過(guò)程中出現(xiàn)故障的概率。通過(guò)對(duì)蹇家灣水電站機(jī)械設(shè)備的安裝進(jìn)行探討，可為水電工程的建設(shè)和安全運(yùn)行提供參考，促進(jìn)水利行業(yè)健康持續(xù)發(fā)展。