嚴(yán)平文

（廣東省源天工程有限公司，廣東 廣州 511340 ）

1 概述

新疆某電站位于新疆維吾爾自治區(qū)喀什地區(qū)境內(nèi)，下游主廠房安裝4×50 MW混流式機(jī)組，為確保葉爾羌河生態(tài)完整及右岸灌溉，設(shè)計(jì)在生態(tài)電站內(nèi)布置2×1 500 kW的軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組。水輪機(jī)型號(hào)為GZ007-WZ-200，轉(zhuǎn)輪直徑2 m，發(fā)電機(jī)型號(hào)為 SFW1500-24/2210。水輪機(jī)采用水平軸向布置，導(dǎo)葉與機(jī)組中心線成65°傾角。流道由進(jìn)水管、座環(huán)、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪室、尾水管和S型尾水肘管及尾水渠組成。該機(jī)組流道呈軸向布置，水流從上游流道沿水輪機(jī)軸軸向流向轉(zhuǎn)輪，并流入尾水管，然后流入S型尾水肘管從發(fā)電機(jī)正下方流出。上游來水，以盡可能少的水力損失、均勻地引入錐形導(dǎo)水機(jī)構(gòu)，形成理想的流量進(jìn)入轉(zhuǎn)輪室，然后高效地將水的勢(shì)能轉(zhuǎn)化為水輪機(jī)的機(jī)械能，通過水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸使發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能。水輪機(jī)主軸從肘管中水平穿過后與發(fā)電機(jī)軸連接，兩軸之間設(shè)置過渡法蘭，便于拆裝。發(fā)電機(jī)和水輪機(jī)軸承共用一個(gè)供油系統(tǒng)，集中供油。為保證機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定，發(fā)電機(jī)機(jī)坑底部距流道有足夠距離。調(diào)速器通過接力器與水輪機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)控制環(huán)相連，并通過控制環(huán)實(shí)現(xiàn)導(dǎo)葉的開關(guān)，實(shí)現(xiàn)機(jī)組的開機(jī)、并網(wǎng)、增減負(fù)荷和停機(jī)。

圖1 軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)結(jié)構(gòu)

2 機(jī)組安裝方法

2.1 軸伸貫流式機(jī)組安裝程序

本電站的軸伸貫流式機(jī)組與傳統(tǒng)的燈泡貫流式機(jī)組結(jié)構(gòu)不同，軸系和水輪機(jī)軸系布置發(fā)生了變化，一共需要3段軸進(jìn)行安裝調(diào)試，傳統(tǒng)的燈泡貫流式機(jī)組安裝順序無法滿足安裝進(jìn)度和調(diào)試精度要求，因此對(duì)機(jī)組安裝順序進(jìn)行了重新調(diào)整，調(diào)整后的安裝程序見圖2。

2.2 機(jī)組主要部件安裝

2.2.1 轉(zhuǎn)輪及小軸安裝

轉(zhuǎn)輪裝配主要是由轉(zhuǎn)輪體、葉片、轉(zhuǎn)臂、操作機(jī)構(gòu)、護(hù)罩等組成，轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的重要部件，水流的勢(shì)能和動(dòng)能通過轉(zhuǎn)輪變?yōu)闄C(jī)組水輪機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)部件旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能，再通過主軸傳遞給發(fā)電機(jī)，通過發(fā)電機(jī)將機(jī)械能轉(zhuǎn)換為電能，貫流式機(jī)組基本上都采用軸流轉(zhuǎn)槳式轉(zhuǎn)輪，轉(zhuǎn)輪葉片在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的配合下根據(jù)水頭和負(fù)荷需求調(diào)整至最佳位置，以保證水輪機(jī)在高效率工況下運(yùn)行。常規(guī)貫流機(jī)組的轉(zhuǎn)輪葉片操作機(jī)構(gòu)采用活塞結(jié)構(gòu)，其均布置在轉(zhuǎn)輪體內(nèi)，通過受油器供油來控制活塞的位移，再經(jīng)過轉(zhuǎn)臂帶動(dòng)葉片的開關(guān)。而該機(jī)組的轉(zhuǎn)輪葉片操作機(jī)構(gòu)采用無油調(diào)槳操作裝置，其主要結(jié)構(gòu)包括：操作架、叉頭、銷、連桿、轉(zhuǎn)臂、切向鍵等組成，并采用連桿運(yùn)動(dòng)結(jié)構(gòu)。來自受油器開關(guān)腔的壓力油推動(dòng)接力器桿運(yùn)動(dòng)，從而帶動(dòng)操作架、連桿、轉(zhuǎn)臂操作葉片轉(zhuǎn)動(dòng)。在轉(zhuǎn)輪導(dǎo)向座內(nèi)設(shè)有10個(gè)導(dǎo)向塊，引導(dǎo)操作架的軸向運(yùn)動(dòng)。本操作機(jī)構(gòu)不在轉(zhuǎn)輪輪轂內(nèi)布置接力器，將接力器外移至水輪機(jī)錐形罩內(nèi)，解決了轉(zhuǎn)輪輪轂內(nèi)部布置活塞接力器，并有效避免了因輪轂內(nèi)充油而出現(xiàn)漏油現(xiàn)象。

轉(zhuǎn)輪、小軸和接力器桿在安裝間進(jìn)行組裝，組裝前將各部位進(jìn)行清掃和檢查，將轉(zhuǎn)輪體立放在支墩上安裝操作架、連桿、轉(zhuǎn)臂、葉片等，裝配時(shí)應(yīng)注意防止雜物落入轉(zhuǎn)輪體內(nèi)，然后將轉(zhuǎn)輪翻身平放在支架上，先安裝接力器桿再安裝小軸。

2.2.2 水導(dǎo)軸承安裝

在安裝間配裝水導(dǎo)軸承、刮研軸瓦，軸瓦研刮后，瓦面接觸應(yīng)均勻，每平方厘米面積上至少有1～3個(gè)接觸點(diǎn)；每塊瓦的局部不接觸面積，每處不應(yīng)大于5%，其總和不應(yīng)超過軸瓦總面積的15%，各項(xiàng)指標(biāo)達(dá)到要求后將水導(dǎo)軸承安裝在小軸上，檢查軸瓦與小軸間隙使其符合設(shè)計(jì)要求（0.28～0.45 mm）。水導(dǎo)軸承安裝完成后，將水導(dǎo)軸承連同轉(zhuǎn)輪吊裝就位，然后利用水導(dǎo)軸承底部的支架精確調(diào)整機(jī)組軸線的中心和水平，待機(jī)組軸線調(diào)整完畢后鉆銷釘孔。

2.2.3 受油器安裝

燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的受油器通常采用浮動(dòng)瓦的結(jié)構(gòu)給轉(zhuǎn)輪體活塞進(jìn)行供油，并同時(shí)起到導(dǎo)軸瓦的作用；受油器操作油管的擺度和浮動(dòng)瓦的安裝質(zhì)量要求很高，以及受油器座的調(diào)整精度要求較高，導(dǎo)致整個(gè)受油器的安裝工期較長(zhǎng)。而該結(jié)構(gòu)的機(jī)組的受油器由高速旋轉(zhuǎn)接頭、集油罩、活塞、缸體等組成，高速旋轉(zhuǎn)接頭將來自調(diào)速器主配壓閥的開關(guān)操作壓力油，通過操作油管與受油器活塞缸相通，推動(dòng)接力器桿軸向運(yùn)動(dòng)，從而通過接力器桿帶動(dòng)操作架、連桿、轉(zhuǎn)臂操作葉片轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)成操作葉片的動(dòng)力系統(tǒng)。轉(zhuǎn)輪葉片的轉(zhuǎn)角通過反饋裝置反饋給調(diào)速器，從而達(dá)到精準(zhǔn)控制槳葉開度的目的。這種結(jié)構(gòu)的受油器集接力器和受油功能為一體，整體的安裝難度較小，僅需要注意各部位密封件的安裝質(zhì)量及受油器座與接力器桿的同心度。

2.2.4 發(fā)電機(jī)安裝

（1）發(fā)電機(jī)底板與導(dǎo)軸承安裝

本機(jī)組的發(fā)電機(jī)部分有兩部套筒式導(dǎo)軸承，其中Φ300 mm徑向瓦在定轉(zhuǎn)子上游側(cè)的組合軸承內(nèi)，Φ280 mm徑向瓦在定轉(zhuǎn)子下游側(cè)的座式軸承內(nèi)。它們的同軸度、水平、高程以及發(fā)電機(jī)底板牢固是整個(gè)機(jī)組安裝質(zhì)量的關(guān)鍵，是機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全、可靠運(yùn)行的保證。在尾水肘管安裝完成，混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，即可進(jìn)行發(fā)電機(jī)底板的預(yù)裝，將底板放置在楔子板上，初調(diào)好底板高程、水平和中心。吊座式導(dǎo)軸承下半部落在底板上，用鋼琴線、水準(zhǔn)儀、內(nèi)徑千分尺，以水輪機(jī)座環(huán)處軸承座和肘管中心為基準(zhǔn)測(cè)量出兩軸承座的高程、中心、水平。各項(xiàng)測(cè)量數(shù)據(jù)指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求后澆筑發(fā)電機(jī)底板二期混凝土，待混凝土的強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，復(fù)測(cè)發(fā)電機(jī)兩個(gè)導(dǎo)軸承和定子的中心及高程。（2）定轉(zhuǎn)子安裝

把定子吊放在安裝間能滿足轉(zhuǎn)子穿入的適當(dāng)位置上，用雙梁橋式起重機(jī)主鉤（32 t）起吊轉(zhuǎn)子（轉(zhuǎn)子已熱套在發(fā)電機(jī)軸上），吊轉(zhuǎn)子時(shí)利用轉(zhuǎn)子吊裝工具起吊（若廠家未配吊梁可采用Φ219 mm×1 500 mm×12 mm無縫鋼管自制簡(jiǎn)易吊梁），以防止起吊轉(zhuǎn)子時(shí)鋼絲繩損壞磁極。將轉(zhuǎn)子的發(fā)電機(jī)軸緩慢穿入定子，使轉(zhuǎn)子盡量靠近定子，粗調(diào)定、轉(zhuǎn)子間的間隙，然后落在預(yù)先放置的鋼支架上，將發(fā)電機(jī)軸墊牢固定后松鉤。用主鉤起吊定子，在定子套入轉(zhuǎn)子時(shí)用自制的8條1 200 mm×20 mm×3 mm絕緣板均布拉動(dòng)，檢查定轉(zhuǎn)子的氣隙情況，避免定子鐵芯和轉(zhuǎn)子磁極碰撞。定子吊裝就位后，整體吊裝定轉(zhuǎn)子，調(diào)整發(fā)電機(jī)軸前后端位置落放在轉(zhuǎn)子軸承座下半部上。

精調(diào)轉(zhuǎn)子前后的位置，復(fù)核、調(diào)整發(fā)電機(jī)的空氣間隙，滿足設(shè)計(jì)要求后安裝定、轉(zhuǎn)子前后的導(dǎo)軸承和組合軸承及其他附件，重點(diǎn)確保導(dǎo)軸瓦和推力瓦的間隙、空氣間隙均應(yīng)符合設(shè)計(jì)要求。

圖4 定轉(zhuǎn)子套裝

2.2.5 軸系盤車調(diào)整

常規(guī)的貫流式機(jī)組通常采用水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)共用一條軸，而該電站軸系采用小軸（轉(zhuǎn)輪上游側(cè)）、水輪機(jī)軸（轉(zhuǎn)輪下游側(cè)）和發(fā)電機(jī)軸共3段，相對(duì)其他機(jī)組盤車調(diào)整軸系的難度增大，現(xiàn)對(duì)該機(jī)組軸系盤車調(diào)整做簡(jiǎn)單的介紹。

盤車前對(duì)發(fā)電機(jī)軸的水平進(jìn)行檢查，確保其水平度在0.02 mm/m以內(nèi)，清理水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸的法蘭面，調(diào)整水輪機(jī)軸的位置使其發(fā)電機(jī)軸位置一致，按照編號(hào)安裝銷釘和連軸螺栓。在水輪機(jī)軸上游側(cè)法蘭和發(fā)電機(jī)下游側(cè)軸承位置+X、+Y 方向分別架設(shè)一塊百分表，在水輪機(jī)軸上游側(cè)法蘭面位置（Z向）單獨(dú)架設(shè)一塊百分表，將主軸沿圓周方向等分成8份，并做好標(biāo)記，啟動(dòng)發(fā)電機(jī)軸承油系統(tǒng)，利用人工或主廠房橋機(jī)旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)軸，先旋轉(zhuǎn)1～2周確保各部位無碰撞后將各百分表調(diào)至零位，再次旋轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)軸，每到一個(gè)測(cè)量點(diǎn)位置應(yīng)做短暫停留，直到百分表的讀數(shù)不再發(fā)生變化時(shí)才能進(jìn)行讀數(shù)，以此類推旋轉(zhuǎn)一周后將記錄的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，應(yīng)確保X、Y方向百分表的擺度趨勢(shì)一致，Z方向的百分表無較大的竄動(dòng)。通過計(jì)算核實(shí)水輪機(jī)軸上游側(cè)法蘭的擺度值是否超過設(shè)計(jì)和規(guī)范要求，同時(shí)對(duì)發(fā)電機(jī)下游側(cè)導(dǎo)軸瓦處的擺度進(jìn)行復(fù)核，以確保發(fā)電機(jī)軸的加工質(zhì)量，同時(shí)應(yīng)對(duì)水輪機(jī)軸的水平度進(jìn)行復(fù)核。綜合考慮水輪機(jī)軸上游側(cè)法蘭的擺度和水輪機(jī)軸的水平度，以確定是否需要在水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸法蘭面之間進(jìn)行加墊處理，如果需要進(jìn)行加墊處理，應(yīng)按照上述盤車流程進(jìn)行檢查，直到水輪機(jī)軸的擺度和水平度達(dá)到設(shè)計(jì)和規(guī)范要求。

水輪機(jī)軸盤車檢查合格后將水輪機(jī)軸與轉(zhuǎn)輪體進(jìn)行連軸，按照上述同樣的方法檢查、調(diào)整小軸水導(dǎo)軸承位置的擺度，使其滿足設(shè)計(jì)和規(guī)范要求；同時(shí)在盤車檢查時(shí)水輪機(jī)軸上游側(cè)法蘭位置X、Y方向的百分表應(yīng)保留，以便對(duì)整個(gè)軸系進(jìn)行復(fù)核。最終應(yīng)確保水導(dǎo)軸承位置的相對(duì)擺度不超過 0.05 mm，整個(gè)軸系的水平度不超過 0.02 mm,水輪機(jī)軸和發(fā)電機(jī)軸連接處、水輪機(jī)軸（軸向）架設(shè)百分表，注意觀察主軸的Z向（軸向）竄動(dòng)，如果竄動(dòng)值超過推力瓦的間隙，應(yīng)重新調(diào)整、復(fù)核推力瓦的間隙，直至滿足要求為止。

3 結(jié)束語

對(duì)軸伸貫流式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝流程和主要安裝工藝進(jìn)行仔細(xì)的研究和分析，將傳統(tǒng)的施工流程進(jìn)行了優(yōu)化，調(diào)整了施工的先后順序，避免了不必要的重復(fù)作業(yè)，大大縮短了施工工期；同時(shí)對(duì)機(jī)組的關(guān)鍵工藝進(jìn)行了改進(jìn)，確保了機(jī)組安裝的精度，避免了不必要的返工，提高了工作效率，為同類型機(jī)組及三支點(diǎn)臥式機(jī)組安裝提供可借鑒的經(jīng)驗(yàn)。