公格爾水電站配水環管安裝工藝簡述

王 東，楊元普，徐彥卿，張寧寧

(中國水利水電第五工程局有限公司機電制造安裝分局，四川雙流 610225)

1 工程概述

布侖口-公格爾水電站位于新疆維吾爾自治區克孜勒蘇柯爾克孜自治州阿克陶縣境內。該電站是蓋孜河中游河段梯級電站中的第一級水電站，電站總裝機容量200 MW，引水式開發，裝設3臺單機容量為67 MW、額定水頭607 m的水斗式立軸6噴嘴水輪發電機組，水輪機型號為 CJ(PV6)－L－205/6×16.6，額定流量 12.6 6 m3/s，額定轉速500 r/min，水斗數量22個，轉輪節圓直徑2.05 m，額定工況射流直徑166 mm。

2 配水環管安裝創新工藝

在設計水斗式水輪機結構時，為使運行時獲得最佳的經濟效益，設計嚴格遵循水輪機“轉數第一”的設計原則，但配水環管的安裝精度偏差將直接影響到水輪機的轉動效率和機組振動，如噴嘴射流中心線是否在同一個節圓的切點上?其高程是否能夠保證射流中心正對水斗分水刃高程中心?如果射流中心不在同一個節圓的切點上，那么，轉輪運行過程中，勢必會產生不均衡力，將影響水輪機的運行效率，同時會使水輪機導軸承的軸瓦受力不均，產生振動，從而影響水輪機的安全壽命;如果射流中心不能正對水斗分水刃高程中心，水流將在水斗上下工作面造成較大的扭矩，使機組產生振動，嚴重時會由于扭轉疲勞造成水斗裂紋和破壞。由此可見，作為基礎的配水環管安裝及管口調整精度極其重要，是機組安裝的核心基準工序。

在大多數沖擊式水輪機配水環管安裝時，制造廠家為使現場安裝工作變得更為簡便與精確，通常提供一套工具轉輪(直徑為轉輪節圓直徑)和一套工具噴嘴模擬運行轉輪和噴嘴用以調整配水環管法蘭的各項尺寸數據，而公格爾水電站由于業主方前期招標時未做明確要求，故廠家未提供任何安裝調整用的工具。

安裝工具的短缺并沒有影響項目部的安裝工作，技術人員充分發揮主觀能動性，成功研制了一套配水環管安裝和調整創新工藝并成功實施，各項安裝尺寸數據優良。

2.1 測量基準設置

配水環管測量基準布置如圖1所示。

圖1 配水環管測量基準布置圖

(1)為了保證測放到基準鋼板上的每個切點的精度，減少全站儀精平對中的誤差、減少后視棱鏡精平對中的誤差、減少受溫度和大氣壓強對全站儀測距所造成的誤差，本次測量放樣采用Topcon全站儀(標稱測角精度為±2")，測距精度為±(2 mm+2 mm/km D)。按照設計圖紙上機組X、Y軸線到切線的角度進行角度測量外加經過校準的卷尺(線紋寬度0.15 mm、最小刻度為mm、可估讀至0.5 mm)進行量距來準確定位每個切點。在調整每個切點高程的時候采用Leica精密水準儀(標稱±0.7 mm/km)進行測量，最后再采用全站儀對每個切點的絕對坐標和高程進行校核，如和前次所測數據不同，應分析找出原因，重新測量直至數據誤差在允許范圍內。

(2)首先將自制立柱吊放到機殼內平水柵上點焊加固。

(3)將鋼板吊放到立柱上，粗調鋼板高程后與立柱點焊加固牢固。

(4)測量人員測放出機組X、Y基準軸線，測放出機組中心點坐標，將中心點坐標測放至將螺帽點焊固定到鋼板上的螺桿尾部(目的是可擰動螺桿微調高程)，然后通過順時針、逆時針擰動螺桿調整高程至設計高程。

(5)機組中心點測放完成后，根據圖紙所示尺寸計算出切點相對坐標并測放到基準鋼板上的各切點螺帽上，擰動螺桿可調整高程至設計高程。

2.2 配水環管的安裝與調整

中心和各切點坐標測放完成后，即可開始進行配水環管的安裝調整。

(1)按照《水輪發電機組安裝技術規范》GB/T 8564—2003要求，射流中心對分水刃中心(也就是噴嘴法蘭中心)允許誤差為±3 mm。

(2)以已澆筑完成的機殼為基礎，焊接一個角鋼支架平行于法蘭管口位置，在角鋼支架調整螺栓上測放出法蘭內圓中心偏移點，但必須在同一射流切線上(圖2)。

圖2 管口法蘭測量調整示意圖

(3)到貨的配水環管法蘭面與部分管體連為一體并已焊接，法蘭盤外圓、盤面均為機械加工，外圓尺寸實測值與設計值(670 mm)偏差為±0.5 mm，可不做測量誤差考慮，與內圓同心度偏差2 mm，此值誤差較大，但僅牽涉法蘭鉛垂面垂直度和水平面平行度調整控制，應利用CAD結合圖紙所示法蘭內外圓尺寸(包括倒角尺寸)在電腦上計算出各項尺寸數據，用于控制法蘭實際垂直度和平行度，注意圖3中的2581長度尺寸數據是需修正數據，根據鋼卷尺線紋寬度、估讀誤差和累積誤差2581的值可精確至2 mm以內，由此依據勾股定理，使用簡單的三角函數即可計算出法蘭在鉛垂面和水平面的轉角誤差最大為0.423°。

(4)利用28號鋼琴線(直徑為0.376 mm)使切點、管口角鋼支架中心、法蘭管口內圓中心點(兩點決定一條直線)在同一條直線上，測量切線長度、機組中心及法蘭面中心線長度符合圖紙數據2 550 mm，即說明管口法蘭中心位置正確(圖3)。

圖3 管口法蘭測量調整示意圖(單位:mm)

(5)管口法蘭垂直度調整可采用吊鋼琴線(28#、直徑0.376 mm)或者從射流切點位置量取至法蘭上、下、左、右中心點線段長度，如長度符合2.2(3)計算出的各項實際數據，則說明管口法蘭垂直度符合要求(圖4)。

圖4 管口法蘭垂直度調整示意圖

安裝完畢，按圖紙復核各控制尺寸數據，誤差均在規范及設計允許誤差范圍內，完全滿足設計要求。

3 結語

在大型沖擊式水輪機組安裝工作中，配水環管的安裝作為機組安裝基準部件，控制中心位置十分關鍵。通過公格爾水電站配水環管的安裝，為在不具備專用工具的條件下保證機組安裝質量進行了成功的實踐。