(中國水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

桐子林水電站軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機由哈爾濱電機廠有限責任公司制造。水輪機型號ZZA1093-LH-1010，水輪機額定出力153.10MW，額定轉(zhuǎn)速66.7rpm，轉(zhuǎn)輪直徑10089mm；導水機構總重量約500t，由底環(huán)、32個活動導葉、頂蓋、支持蓋、導流錐、控制環(huán)等組成；自潤滑軸承、銷、拐臂、連桿、控制環(huán)和推拉桿等組成的導葉操作機構將導葉與接力器相連接，并設有剪斷銷、限位塊、摩擦襯套保護裝置等，通過液壓直缸接力器操作導葉及導葉操作機構，操作接力器的壓力油由調(diào)速器系統(tǒng)的油壓裝置供給，其額定工作油壓為6.3MPa。

2 導水機構安裝工藝過程

導水機構在正式安裝前，應進行預裝；各部件組裝前應清掃干凈、光潔、無毛刺，組合面把合時應涂密封膠，組合面間隙、錯牙應符合圖紙要求，組裝完成后應檢查各部件配合尺寸是否與圖紙相符；凡有坐標線和標示標記的零部件，應對廠家標識點進行實物與圖紙校驗并按校驗后的標示標記進行安裝。

2.1 機坑清掃測量

清掃機坑里襯、座環(huán)與頂蓋螺栓把合孔、座環(huán)上環(huán)板等部位；復測澆筑后的接力器基礎板高程，校驗澆筑后座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室方位、高程以及相對高程，測量座環(huán)和轉(zhuǎn)輪室的實際中心、水平、同心度和轉(zhuǎn)輪室的圓度；測量的同時做好記錄和控制標識，通過分析重新確認座環(huán)固定導葉中心線標識點，作為機組安裝的相對高程控制點。

2.2 座環(huán)切割修磨

機坑測量時將座環(huán)上法蘭內(nèi)徑加工量測定完成并做好樣點標識，測量標識點為16點。依據(jù)廠家圖紙尺寸要求，對座環(huán)上法蘭內(nèi)圓用火焰切割加工；為保證配合處密封效果，建議控制法蘭內(nèi)圓加工尺寸(13310mm±2mm)取負偏差，以保證切割后修磨量充足；加工后進行圓滑修磨處理，保證加工面垂直度、圓度。如圖1所示。

圖1 座環(huán)上環(huán)板加工示意

2.3 底環(huán)組裝、安裝

底環(huán)的組合面應清掃干凈、光潔、無毛刺，組合面把合時應按圖紙要求涂密封膠，組合面間隙、錯牙、組合螺栓扭力值等均應滿足圖紙技術要求；底環(huán)組裝過程應注意底環(huán)水平控制，組合完成之后，應進行圓度檢查和方位點校驗。底環(huán)吊裝應使用廠家提供的吊裝工具吊裝，底環(huán)安裝時應考慮澆筑后轉(zhuǎn)輪室相對于座環(huán)的方位偏差，應按座環(huán)方位點與轉(zhuǎn)輪室方位點的綜合偏差調(diào)整底環(huán)中心、方位，確認底環(huán)方位調(diào)整在最佳位置處；高程應按機坑測定時座環(huán)固定導葉中心線標示點調(diào)整底環(huán)的水平和高程。

2.4 導葉端面間隙測定

根據(jù)桐子林水電站水輪機機組結構形式，座環(huán)上法蘭立面不加工，導葉端面間隙和頂蓋安裝高程、水平由配刨墊圈加工控制。座環(huán)、底環(huán)開檔測量精度要求高，故選用兩種高精度測量方式進行校驗。測量前需先對座環(huán)面的頂蓋螺栓把合孔面進行找平：將配刨墊板放置在螺孔上，檢查其與座環(huán)面的配合間隙符合要求，用0.02mm塞尺檢查不能通過，若不合格需進行研磨處理螺栓把合孔。檢查合格后進行兩種方式測量校驗，校驗完成后根據(jù)計算數(shù)據(jù)進行配刨并對應編號。

測量方法1：使用高精度測微儀(精度0.10mm)；測量144個頂蓋螺栓把合孔面水平差和該面至底環(huán)面的相對高差，根據(jù)頂蓋的安裝高程、水平和導葉端面總間隙以及測量數(shù)據(jù)組計算出144配刨墊板的加工量。

測量方法2：使用內(nèi)徑千分尺(精度0.01mm)；把1m水平尺放在頂蓋螺栓把合孔上面，將該面的水平引出，在水平尺上面放一個框式水平儀調(diào)整水平尺的水平度在0.02mm/m內(nèi)并保持，用內(nèi)徑千分尺測量頂蓋螺栓把合面至底環(huán)面的相對高差。方法2布置如圖2所示。

2.5 導水機構預裝

2.5.1 導葉預裝

吊裝前，應對導葉、底環(huán)上平面進行徹底清掃和對導葉尺寸校驗，并將導葉下套軸頸涂上二硫化鉬或其它潤滑劑。吊裝時應嚴格控制水平和吊裝下落速度，避免破壞下軸頸軸套內(nèi)密封裝置，建議吊裝時使用10t手拉葫蘆配合調(diào)整水平。導葉預裝后不再吊出，因此，導葉吊裝前應按導水機構裝配圖，將導葉下軸頸軸套內(nèi)的密封等零部件安裝完成，建議全部導葉參加導水機構預裝。

圖2 導葉端面間隙測量方法二示意

2.5.2 頂蓋組裝、安裝

在頂蓋組裝工位布置12個1200mm高的支墩，同時在每個支墩上平面布置一對楔子板，用測微儀將每個支墩上的楔子板調(diào)至同一高程，精確到0.10mm之內(nèi)，如圖3所示。按設備方位標記用橋機將分瓣頂蓋分別對應方位吊放在支墩上，組合面間隙、錯牙、組合螺栓扭力值等均應滿足圖紙技術要求。組裝完成后檢查頂蓋水平、圓度，校驗方位點、軸套孔內(nèi)徑等。頂蓋吊裝前，清掃檢查座環(huán)面以及座環(huán)螺孔面，將配刨好的墊圈對應放入把合螺孔面上，活動導葉上軸套處應涂抹二硫化鉬或其它潤滑劑。使用廠家提供的頂蓋吊裝專用工具進行吊裝，吊裝時應調(diào)整頂蓋水平；吊裝至距離把合孔面約50mm處時，將頂蓋與座環(huán)的把合螺栓全部裝上，以防止墊圈位移。建議吊裝頂蓋前將導葉套筒全部裝入頂蓋，密封不安裝。頂蓋的調(diào)整：檢查導葉上端面進水邊和出水邊的間隙，使進水邊和出水邊間隙均勻，導葉不存在規(guī)律性的傾斜、且轉(zhuǎn)動靈活，即確定頂蓋與底環(huán)導葉軸套孔同軸度滿足規(guī)范要求的同時滿足頂蓋與底環(huán)的同軸度。頂蓋安裝定位后，復測32個導葉端面間隙，滿足設計端面總間隙要求后安裝全部導葉套筒密封。

圖3 導水機構工件組裝工位布置

2.5.3 支持蓋、導流錐組裝、預裝

由于組裝場地有限，支持蓋的組裝考慮在頂蓋組裝工位進行，如圖3所示，其組裝工藝與頂蓋類似。完成后檢查支持蓋水平、圓度、方位點，校驗相關配合尺寸。導流錐為整體到貨，設備清掃完成，仔細檢查相關控制點尺寸。導流錐在機坑外與支持蓋組合，組合完成后整體吊入機坑預裝；在頂蓋上布置球心器架，掛鋼琴線，以轉(zhuǎn)輪室為基準，測量調(diào)整導流錐中心在0.5mm同心度內(nèi)以保證水導軸承、主軸密封安裝中心；同時保證導流錐與支持蓋同軸度滿足設計要求；驗收合格后預緊1/2螺栓再配鉆所有支持蓋、導流錐定位銷釘。預裝完成后整體吊出導流錐和支持蓋，正式安裝時導流錐和支持蓋與轉(zhuǎn)輪整體吊入機坑安裝。

2.6 導水機構安裝

2.6.1 導葉操作機構安裝

支持蓋和導流錐與轉(zhuǎn)輪整體吊入機坑后，打入頂蓋與支持蓋銷釘，預緊頂蓋與座環(huán)、頂蓋與支持蓋全部螺栓。導葉操作機構、導葉臂等清掃干凈、無毛刺后對應編號吊裝，吊裝時部件水平應用手拉葫蘆調(diào)整，配合部位涂抹二硫化鉬或其它潤滑劑，吊裝完成后裝附件；同時組裝控制環(huán)，控制環(huán)在頂蓋組裝場地組裝，組裝方式與頂蓋類似，組合面間隙、錯牙、組合螺栓扭力值等均應滿足圖紙技術要求，并校驗相關配合尺寸；控制環(huán)組裝完成后吊入機坑，吊裝前將支持蓋與控制環(huán)接觸部位清理干凈、無毛刺等，檢查控制環(huán)把合抗磨板的螺釘不得高出抗磨板；為方便導葉立面間隙調(diào)整時控制環(huán)與導葉連接板尺寸，吊裝時應事先確認控制環(huán)基本處于全關位置。

2.6.2 導水機構調(diào)整

轉(zhuǎn)動部分整體吊裝后，機組導水機構、轉(zhuǎn)動部分重量承重于座環(huán)上環(huán)板處；測量導葉端面總間隙，根據(jù)端面總間隙值，按照圖紙要求進行端面上下間隙分配；提導葉端面間隙使用自備的9mm墊圈，在墊圈上平面均布三個點安放φ6mm鉛墊，在底環(huán)上架設百分表監(jiān)控導葉端面間隙提取量，端面間隙到達分配值后應用500mm塞尺檢查，分配端面間隙測量數(shù)據(jù)在0.05mm偏差范圍內(nèi)再計算配車墊圈配車數(shù)據(jù)；配車完成后，安裝配車墊圈并在導葉全關和80%開度兩位置復查32個導葉端上、下端面間隙，并記錄測量結果，同時用導葉轉(zhuǎn)動專用工具轉(zhuǎn)動導葉，檢查其靈活性，每個活動導葉應轉(zhuǎn)動靈活。導葉立面密封為聚氨酯材料，密封可壓縮性不同于鋼性密封；調(diào)整導葉關閉線圓度，利用1m鋼板尺測量圓度偏差在±1mm范圍內(nèi)，使導葉全部關緊和控制環(huán)處于全關位置的情況后，測量導葉臂與控制環(huán)、控制環(huán)與接力器相對高差，對補償墊片進行加工，通過連接板連接導葉臂與控制環(huán)、控制環(huán)與接力器，利用連接板偏心銷調(diào)整立面間隙，偏心銷調(diào)整量為7mm；調(diào)整完成后檢查確認，導水機構附件安裝完成后方可進行調(diào)試工作。

3 對比優(yōu)化方法

3.1 頂蓋密封性控制改進

火焰切割機加工控制難度大，不易操作，中心梁調(diào)整同心度精度低，桐子林電站座環(huán)上環(huán)面不加工，高低差約5mm，火焰切割機行走機構平面不在同一水平截面，引起加工后有部分垂直度超標約2.5mm，修正打磨后1#機座環(huán)上環(huán)上平面實測數(shù)據(jù)為13309mm～13311mm，座環(huán)上環(huán)下平面實測數(shù)據(jù)為13309mm～13312.5mm；其間隙滿足頂蓋吊裝條件，但是下部分間隙局部為25.5mm，比頂蓋與座環(huán)密封盤根直徑還大0.5mm，比盤根槽設計間隙23mm±1mm還大1.5mm，在密封盤根安裝時存在局部小段密封壓縮量偏小的情況，安裝時在密封盤根下平面增加2mm厚壓板以滿足密封條填充量。根據(jù)1#機施工經(jīng)驗，將切割定位點放小為13309mm±1mm，嚴格控制加工步驟，每加工500mm檢查垂直度不超過1.5mm，若超過便及時調(diào)整火焰切割機槍嘴垂直度，修正打磨前也做好測量與劃線工作；2#機座環(huán)上環(huán)上、下平面加工后實測數(shù)據(jù)為13308.5mm～13311mm之間，滿足頂蓋吊裝條件，安裝頂蓋密封盤根與1#機相比速度快、效率高，做滲漏實驗一次性通過。

3.2 座環(huán)上環(huán)板軸向變形，端面間隙預留增大

導葉端面總間隙設計值在1.5mm～2.5mm之間；1#機導葉安裝與頂蓋吊裝調(diào)整完成后，端面總間隙測量結果為1.6mm～2.8mm；發(fā)電機軸與水輪機聯(lián)軸后，此時轉(zhuǎn)輪、主軸、發(fā)電機軸、頂蓋、水導軸承、主軸密封、導葉及導葉操作機構等全部承重座環(huán)上環(huán)板，端面總間隙測量結果為0.5mm～1.25mm；轉(zhuǎn)子聯(lián)軸后，此時頂蓋、水導軸承、主軸密封、導葉及導葉操作機構等承重座環(huán)上環(huán)板，端面總間隙測量結果為0.5mm～1.25mm；哈電廠家通過計算確認了座環(huán)上環(huán)板軸向變形約為1.0mm左右，并組織廠內(nèi)設計、總師及相關部門專家研究后，確定1#機導葉下部預留30%端面總間隙、上部預留70%端面總間隙進行分配調(diào)整對機組運行不會產(chǎn)生影響。因此安裝設計要求進行導葉端面間隙分配調(diào)整，后期調(diào)試運行證明了廠家設計研究結果是科學的。根據(jù)1#機經(jīng)驗，2#機預留端面總間隙量增大，控制在3.7mm；2#機導葉端面總間隙調(diào)整最終結果在1.7mm～2.5mm，滿足設計圖紙要求。

3.3 導水機構預裝方位點累計誤差的校驗

2#機導水機構在廠內(nèi)未參加預裝，現(xiàn)場安裝時頂蓋方位調(diào)整完成，導葉調(diào)整無規(guī)律性傾斜后約46根M64×690頂蓋與座環(huán)把合螺栓錯孔、螺栓不能帶入。后將頂蓋、導葉吊出，經(jīng)仔細復核頂蓋、底環(huán)、座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室方位點，發(fā)現(xiàn)各部件廠家方位樣點均存在1mm～2mm偏差，設備安裝方位偏差也有1mm～2mm且滿足安裝規(guī)程規(guī)范，累計同一方向偏差引起錯孔情況；后進行導水機構預裝方位控制點校驗，將存在偏差的控制點進行重新分點放樣，消除累計誤差，并在安裝過程檢查導水機構把合螺栓和導葉軸套等的分布圓是否匹配等。

4 結語

桐子林水電站2#機組的安全穩(wěn)定運行驗證了導水機構的安裝質(zhì)量。通過1#、2#機導水機構安裝工序工藝介紹、對比分析，為同類型機組導水機構安裝提供了一定的參考價值，主要體現(xiàn)在：

(1)在安裝過程中，研究、尋找、解決與設計圖紙不符或施工控制不足等情況；

(2)在首臺機安裝完成后，總結經(jīng)驗與控制要點，為后續(xù)機組安裝提供高效可行方案；

(3)通過安裝工序規(guī)劃，合理布置工位，解決現(xiàn)場安裝期間工位緊張、工期緊的矛盾；

(4)一般來講，現(xiàn)在的設備制造廠家在設備上均做了標示標記的裝配控制點，對于大型機組標示標記仍然存在偏差，標示標記的校驗顯得極其重要；

(5)機電設備安裝圖紙明確為裝配圖，因此在設備安裝前應先對配合位置進行配裝。