吳德印，梁明華

(中國水利水電第十一工程局有限公司，河南 鄭州 450001)

1 概 述

巴西朱比亞水電站建設(shè)于20世紀(jì)70年代，裝有14臺(tái)單機(jī)容量為10 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組，水導(dǎo)機(jī)構(gòu)由頂蓋、導(dǎo)葉、控制環(huán)等組成。導(dǎo)葉數(shù)量為24個(gè)，高度為3 360 mm，導(dǎo)葉分布圓直徑為φ10 275 mm。導(dǎo)葉為鑄焊結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉套筒為整體結(jié)構(gòu)，導(dǎo)葉上下軸套采用聚甲醛鋼背復(fù)合材料，具有自潤(rùn)滑功能。本次總裝主要包括：水輪機(jī)軸與轉(zhuǎn)輪組裝、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝、導(dǎo)葉上下軸套安裝測(cè)量、導(dǎo)葉立面間隙的檢查與調(diào)整、控制環(huán)安裝、水輪機(jī)發(fā)電機(jī)聯(lián)軸、接力器安裝與調(diào)整、水導(dǎo)軸承安裝、油氣水及相關(guān)管路安裝等。

2 施工條件

水輪機(jī)主軸與轉(zhuǎn)輪已經(jīng)組裝完畢，連接螺栓伸長(zhǎng)值合格；發(fā)電機(jī)上、下機(jī)架已經(jīng)預(yù)裝完成，發(fā)電機(jī)定子已經(jīng)完成組裝及全部試驗(yàn)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝工藝流程如圖1所示。

圖1 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝工藝流程圖

3 安裝程序與方案

3.1 安裝施工準(zhǔn)備

(1)準(zhǔn)備1個(gè)鋼平臺(tái)，平臺(tái)布置在轉(zhuǎn)輪室中部，用于轉(zhuǎn)輪室、座環(huán)圓度測(cè)量和調(diào)整等工作。

(2)在尾水錐管中部設(shè)置1個(gè)平臺(tái)，在測(cè)量機(jī)組中心時(shí)放置油盆、重錘等。

(3)制作1套中心測(cè)量架，用于布置、調(diào)整求心器。

(4)制作8個(gè)臨時(shí)支墩，10對(duì)調(diào)整楔子板，用于組合頂蓋、支持蓋等。

3.2 機(jī)坑測(cè)定、清理

(1)安裝前應(yīng)復(fù)測(cè)座環(huán)的水平、高程、圓度以及轉(zhuǎn)輪室的高程、圓度轉(zhuǎn)輪室與座環(huán)的同心度，保證整個(gè)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝質(zhì)量。

(2)使用角磨機(jī)、平磨機(jī)等工具徹底清理座環(huán)、過流面上的焊疤、水泥砂漿等，將座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室等安裝面打磨出金屬光澤，使用絲錐等工具清理檢查座環(huán)、頂蓋上的螺絲孔。

(3)將裝滿機(jī)油和重錘的油盆放置在尾水管平臺(tái)上，吊下中心測(cè)量架，搭設(shè)在下機(jī)架基礎(chǔ)上，要保證絕緣，將求心器放置在上面并掛上鋼琴線。

(4)使用內(nèi)徑千分尺，采用電測(cè)法測(cè)量座環(huán)上鏜口的圓度不超過1.5 mm，檢查轉(zhuǎn)輪室的圓度最大不超過0.60 mm；同時(shí)檢查座環(huán)與轉(zhuǎn)輪室的同心度不大于1.5 mm。

(5)根據(jù)監(jiān)理人提供的測(cè)量網(wǎng)點(diǎn)，復(fù)測(cè)座環(huán)水平、高程及方位偏差，復(fù)測(cè)合格后將平衡梁、架和臨時(shí)平臺(tái)吊出，進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝。

3.3 支持蓋安裝

(1)清理支持蓋各組合面，清理干凈后不應(yīng)有銹蝕、油污、毛刺存在；同時(shí)清洗試配組合面連接螺栓。

(2)在安裝間放置8個(gè)支墩，各支墩上部放置1對(duì)楔子板，利用水準(zhǔn)儀初調(diào)楔子板的水平偏差應(yīng)不大于0.50 mm。

(3)支持蓋各個(gè)組合面的間隙、錯(cuò)牙檢查合格后，可以對(duì)組合螺栓進(jìn)行點(diǎn)焊鎖定，安裝偏心套兩端的內(nèi)螺紋圓柱銷的擋板；同時(shí)對(duì)支持蓋過流表面進(jìn)行封焊，焊接后打磨光滑，進(jìn)行PT檢查。

(4)安裝支持蓋下部的轉(zhuǎn)輪抗磨環(huán)；將支持蓋吊入機(jī)坑，根據(jù)支持蓋上X、Y基準(zhǔn)線與頂蓋上的X、Y基準(zhǔn)線進(jìn)行找正，粗調(diào)支持蓋的中心，使得支持蓋X、Y基準(zhǔn)線與頂蓋上的X、Y基準(zhǔn)線的合成偏差不大于2 mm；此時(shí)應(yīng)保證支持蓋與頂蓋之間的間隙基本均勻。

(5)使用內(nèi)徑千分尺，以轉(zhuǎn)輪室中心為基準(zhǔn)，采用電測(cè)法測(cè)量支持蓋與轉(zhuǎn)輪室的同心度，利用千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)整支持蓋中心，使得支持蓋上φ2 750軸承安裝止口中心偏差小于0.30 mm；同時(shí)檢查支持蓋上φ7 290密封安裝止口中心偏差小于0.30 mm；且兩者的合成中心偏差不大于0.50 mm。利用框式水平儀檢查支持蓋上控制環(huán)滑動(dòng)槽4個(gè)方位的水平偏差不大于0.05 mm/m。

(6)上述檢查合格后，把緊50%支持蓋與頂蓋之間的組合螺栓，再次檢查支持蓋中心及控制環(huán)滑動(dòng)槽4個(gè)方位的水平偏差應(yīng)符合要求。

(7)鉆鉸支持蓋與頂蓋的4個(gè)定位銷孔，并試裝螺尾錐銷。

(8)拆除組合螺栓將支持蓋吊出機(jī)坑，在安裝間與轉(zhuǎn)輪、主軸組裝后隨轉(zhuǎn)輪、主軸整體吊入機(jī)坑。

3.4 導(dǎo)葉上下軸套安裝測(cè)量

(1)清理所有套筒裝配零附件，清理干凈后不應(yīng)有銹蝕、油污、毛刺存在；同時(shí)清洗套筒與頂蓋之間的組合螺栓和定位銷釘。

(2)在導(dǎo)葉中、上軸徑上涂抹黃油，將導(dǎo)葉下軸套安裝至座環(huán)相應(yīng)位置后安裝銷釘及螺栓，之后將頂蓋吊入機(jī)坑安裝上軸套并安裝螺栓及銷釘。

(3)上下軸套安裝完成之后需要通過求心器測(cè)量同心度，并達(dá)到技術(shù)規(guī)范相應(yīng)要求。

3.5 控制環(huán)安裝

(1)清理控制環(huán)各組合面，同時(shí)清洗雙頭螺栓M42×200及螺母，清洗干凈后進(jìn)行螺栓、螺母試裝。

(2)在安裝間放置8個(gè)支墩，各支墩上部放置1對(duì)楔子板，利用水準(zhǔn)儀初調(diào)楔子板的水平偏差應(yīng)不大于0.50 mm；支墩分布圓直徑為φ6 000 mm左右。

(3)組合時(shí)，在每瓣控制環(huán)上安裝2個(gè)M56的吊耳，將兩瓣控制環(huán)吊起放于楔子板上；利用楔子板調(diào)整控制環(huán)組合面，使得螺栓把合孔位置基本一致；安裝內(nèi)螺紋圓柱銷及雙頭螺栓、螺母，螺栓把緊后檢查分瓣面的間隙、錯(cuò)牙，分瓣面間隙一般為零，局部不大于0.10 mm，深度不超過測(cè)量部位深度的1/3，周向長(zhǎng)度不超過周長(zhǎng)的20%；螺栓把合處和定位銷釘處不能有間隙。

(4)控制環(huán)組合面的間隙、錯(cuò)牙檢查合格后，可以對(duì)組合螺栓進(jìn)行點(diǎn)焊鎖定?？刂骗h(huán)與自身抗磨板之間的局部間隙不大于0.50 mm，抗磨板的把合螺釘不得凸出抗磨板表面。

(5)吊裝控制環(huán)就位后控制環(huán)應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，不得有蹩勁現(xiàn)象，安裝控制環(huán)止跳壓板，同時(shí)測(cè)量止跳壓板與控制環(huán)之間的間隙，使得間隙為1～2 mm；如果間隙大于2 mm時(shí)應(yīng)處理壓板下平面；如果間隙小于1 mm時(shí)可在壓板下平面加銅皮；總之處理后壓板與控制環(huán)之間的間隙應(yīng)為1～2 mm。

3.6 接力器安裝調(diào)整

(1)清掃接力器基礎(chǔ)板平面及螺栓孔，在基礎(chǔ)板上標(biāo)出垂直中線及水平中線，在機(jī)坑內(nèi)掛機(jī)組中心基準(zhǔn)線。

(2)在接力器坑襯上懸掛導(dǎo)鏈并用千斤頂配合使接力器就位，緊固基礎(chǔ)螺栓。

(3)使用倒鏈拖動(dòng)活塞移動(dòng)，測(cè)量活塞的全開、全關(guān)行程并做好標(biāo)記，接力器與空使館連接后調(diào)整接力器壓緊行程。

(4)等導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整完畢，捆綁導(dǎo)葉的鋼絲繩未松時(shí)，聯(lián)結(jié)雙聯(lián)臂。雙聯(lián)臂聯(lián)結(jié)時(shí)先將控制環(huán)與接力器活塞一起拖至全關(guān)位置并固定牢靠。

3.7 導(dǎo)葉立面間隙的檢查與調(diào)整

(1)導(dǎo)葉立面間隙的檢查在導(dǎo)葉未裝盤根的情況下進(jìn)行。先將導(dǎo)葉全部關(guān)閉，再在蝸殼內(nèi)用倒鏈及鋼絲繩捆綁導(dǎo)葉外圍的中間部分，使導(dǎo)葉均勻受力關(guān)閉。在捆緊導(dǎo)葉時(shí)，一邊拉緊倒鏈，一邊用大錘敲打?qū)~，使各導(dǎo)葉立面靠緊、間隙分配均勻。

(2)先用燈光初步檢查立面間隙，而后再用0.05 mm塞尺逐個(gè)檢查，使每個(gè)導(dǎo)葉立面都有接觸點(diǎn)，并將測(cè)量的間隙標(biāo)記在導(dǎo)葉上，以便進(jìn)行打磨。

(3)導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整合格后，安裝導(dǎo)葉盤根，檢查導(dǎo)葉應(yīng)關(guān)閉嚴(yán)密、各處立面間隙符合規(guī)范要求。

(4)立面間隙處理完畢后，安裝雙聯(lián)臂，拆除鋼絲繩和吊耳等。

3.8 機(jī)組聯(lián)軸及盤車

(1)在轉(zhuǎn)子吊裝前，徹底清掃、檢查和測(cè)量主軸法蘭面。

(2)測(cè)量主軸連接螺栓的外徑與主軸連接法蘭上的螺栓孔內(nèi)徑，復(fù)核螺栓與螺栓孔的標(biāo)記相符，并進(jìn)行預(yù)裝配。

(3)機(jī)組聯(lián)軸用制造廠專聯(lián)軸工具進(jìn)行，主軸提起后，穿入聯(lián)軸螺栓，對(duì)稱緊固螺栓，再進(jìn)行螺栓的拉伸，拉伸值符合廠家要求。

(4)機(jī)組盤車采用電動(dòng)盤車方法進(jìn)行，水導(dǎo)處擺度不超過0.4 mm。

3.9 主軸密封安裝

(1)主軸密封系統(tǒng)安裝前，調(diào)整好轉(zhuǎn)動(dòng)部分中心位置，主軸定位，測(cè)量轉(zhuǎn)動(dòng)部分與固定部分的間隙均勻，作好記錄。

(2)提起檢修密封座，安裝空氣圍帶。

(3)檢修密封安裝好后，安裝工作密封，符合要求后，鉸刀進(jìn)行打孔絞孔，完畢后打入銷釘。

4 主要質(zhì)量控制指標(biāo)

主要質(zhì)量控制指標(biāo)如表1所示。

表1 主要質(zhì)量控制指標(biāo)

5 問題發(fā)現(xiàn)及解決

此處電站的上下軸套均是完整的鑄焊部件，內(nèi)加自潤(rùn)滑軸套，在運(yùn)行過程中被水浸濕后會(huì)更加的潤(rùn)滑，能夠增加上下軸套的使用性能及年限。根據(jù)安裝手冊(cè)及驗(yàn)收項(xiàng)表格，導(dǎo)葉上下軸套同心度為±0.2 mm才能滿足設(shè)計(jì)要求。

在首臺(tái)機(jī)24個(gè)下軸套安裝完成后，將頂蓋吊入機(jī)坑上軸套安裝，然后開始進(jìn)行上下軸套同心度驗(yàn)證；但是首次測(cè)量結(jié)果卻不能符合設(shè)計(jì)要求，具體數(shù)據(jù)如圖2所示。

圖2 首次測(cè)量結(jié)果

從以上數(shù)據(jù)可以看出，下軸套加工存在明顯質(zhì)量缺陷，不能夠達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在經(jīng)過技術(shù)討論達(dá)成意見一致之后，準(zhǔn)備對(duì)下軸套進(jìn)行旋轉(zhuǎn)調(diào)整來達(dá)到最適值，這種方法如果成立能夠有效降低返工時(shí)間。對(duì)每個(gè)下軸套進(jìn)行7次旋轉(zhuǎn)之后的數(shù)據(jù)如圖3所示。

圖3 7次旋轉(zhuǎn)之后的測(cè)量數(shù)據(jù)

從以上數(shù)據(jù)可以看出，通過此方法并不能達(dá)到設(shè)計(jì)要求的同心度；之后再次組織全部技術(shù)施工人員討論下一步對(duì)策。此處下軸套和座環(huán)之間為銷釘定位螺栓把合，下軸套和座環(huán)之間僅有0.1 mm的間隙；上軸套和頂蓋間也是銷釘定位螺栓把合，間隙僅0.1 mm。因?yàn)樯陷S套與頂蓋安裝接觸高度達(dá)到1 200 mm，下軸套與座環(huán)安裝接觸高度僅160 mm，所以為了節(jié)省加工時(shí)間及達(dá)到最好的同心度，對(duì)下軸套與座環(huán)的外徑接觸面進(jìn)行車削加工，最終對(duì)24個(gè)下軸套外徑車削5 mm。

加工完成之后下軸套與座環(huán)之間存在間隙，根據(jù)上軸套中心垂鋼琴線來調(diào)整下軸套的中心。當(dāng)數(shù)據(jù)達(dá)到設(shè)計(jì)要求時(shí)用螺栓將下軸套和座環(huán)把緊，之后在下軸套下法蘭面打兩個(gè)成135°的φ10的銷釘來固定；24個(gè)下軸套完成調(diào)整后復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)如圖4所示。

圖4 復(fù)測(cè)數(shù)據(jù)

最終，調(diào)整后的上下軸套同心度完全符合設(shè)計(jì)要求。從發(fā)現(xiàn)問題到完全解決問題僅用了5 d時(shí)間，在有效縮短工期的同時(shí)也滿足了設(shè)計(jì)要求和電廠的實(shí)際運(yùn)行需求。

6 結(jié) 語

在實(shí)際操作中還應(yīng)把握重點(diǎn)，如轉(zhuǎn)輪安裝、導(dǎo)葉間隙調(diào)整都要達(dá)到或優(yōu)于質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這對(duì)機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行非常重要，直接關(guān)系到機(jī)組的安全運(yùn)行；要認(rèn)真細(xì)心地對(duì)待，將理論和實(shí)踐相結(jié)合，使其能夠更加穩(wěn)定、安全地運(yùn)行。