基于大型水電站水輪機導水機構主要結構特點及安裝標準的研究與探討

馮紹彬

一般來說，水電站水輪機的導水機構是由底環、頂蓋、導葉以及相應的導葉調節裝置這四大部件共同組成的，這對于大型水電站的水輪機導水機構而言同樣如此。ALSTOM／HEC水輪機發電機組位于三峽水電站的左岸電廠，是整個水電站運行系統的核心。同時這種ALSTOM／HEC水輪機發電機機組也是當前世界范圍內尺寸最大、單機容量最大的立式混流式機組。筆者現結合實踐工作經驗，對以三峽ALSTOM／HEC水輪機發電機機組為代表的大型水電站水輪機導水機構的結構特點與安裝標準問題談談自己的看法與體會。

1ALsTOM／HEc水輪機發電機機組的基本概況分析

正如上文所述，ALSTOM／HEC水輪機是當前世界范圍內尺寸與單機容量最大的水電站水輪機系統。而三峽水電站作為我國規模最大的現存水電站運行系統，也賦予了水輪機更為完整的職能。筆者翻閱相關數據資料總結出當前整個水輪機發電機組在水電站運行系統中的各項指標參數，其基本數據表現形式如下表所示(見表1)。

ALSTOM／HEC水輪機的導水機構由底環、頂蓋、控制環、括動導葉以及導葉傳動組織這幾大部分共同構成。其中，底環、頂蓋與控制環需要在施工作業現場組裝，并采用專業吊具吊人機坑進行安裝作業，特別需要注意的是，導水機構的底環與頂蓋需要在過流面的材料架構中選用耐腐蝕、耐磨損性能較好的不銹鋼式材料。整個ALSTOM／HEC水輪機導水機構的系統構成情況如圖1所示。2水輪機導水機構主要結構特點分析

由圖l的ALSTOM／HEC水輪機導水機構系統構成情況剖面示意圖，我們不難發現這種ALSTOM／HEC水輪機乃至整個大型水電站水輪機導水機構都存在一定的結構特點。相關工作人員只有對這種結構特點作出詳細的分析與認識。才能使導水系統后續安裝作業能夠穩定、高效的運行。以ALSTOM／HEC水輪機導水機構為例，其結構特點可以歸納為以下幾個方面。

(I)ALSTOM／HEC水輪機座環的精加工作業不是在制造場地進行的，它與導水機構基礎環、底環的安裝需要在導水系統施工現場進行作業。在這一過程中，現場實配與加工的墊片是調整整個機座環與基礎環、頂蓋之間銜接關系的最有效途徑。在此基礎上使用高強度螺栓對機座環銜接程度作出進一步加固。ALSTOM／HEC水輪機導水機構的這一結構特點不僅減輕了設備裝置制造廠商的加工負擔，同時也最大限度的避免了機座環在施工現場焊接、混凝土建筑作業影響下產生的各種程度變形，進而使得導水機構機座環在安裝過程中的作業流程得到較為顯著的簡化。

(2)ALSTOM／HEC水輪機導水機構采用徑向式密封手段對底環、頂蓋以及座環進行密封作業。當導水機構座環的安裝及定位工作順利完成之后，相關工作人員需要采用火焰式切割手段對導水系統上下導口進行切割與手工打磨作業，特別需要在手工打磨作業中控制好打磨厚度以及打磨裝置于頂蓋、底環之間的徑向間隔實時數據。

(3)ALSTOM／HEC水輪機導水機構與傳統意義上水電站水輪機導水機構最大的區別在于它取消分瓣鍵在連接導葉與拐臂中的應用，而改以脹銷裝置技術對其實施連接。這種結構特性在水電站水輪機實際運行過程中最大的優點在于：首先，脹銷裝置干分瓣鍵裝置相比起來，其連接性能更容易實現，從而簡化了導葉與拐臂連接裝置的加工、安裝作業步驟。其次，若采用脹銷裝置技術對導葉與拐臂進行連接，相關工作人員僅需要在確保導葉端部上下間隙均符合相關標準的基礎上，做到管套內錐銷的壓緊與上部螺釘的釘緊作業，就可以完成導葉與拐臂的連接作業，而傳統意義上使用分瓣鍵進行安裝的連接作業，往往需要在重復數次以上的壓緊、拆裝、再壓緊作業之后才能達到水輪機導水機構的安裝要求。

3水輪機導水機構安裝標準分析

針對上述有關ALSTOM／HEC水輪機導水機構所呈現出的結構特點分析，筆者認為，在水電站，特別是大型水電站水輪機導水機構的安裝施工作業中，要想使導水機構各項裝置設備的安裝使用均能夠達到預期目標，我們就需要在充分遵循導水機構各種結構特點的基礎之上，建立起一套導水機構安裝作業的規范化、標準化施工制度。筆者現從底環定位與頂蓋定位這兩個方面對其安裝標準做簡要說明。

(1)整個水電站水輪機導水機構要想安全、穩定的運行，首先就需要做好底環的定位工作。基于ALSTOM／HEC水輪機導水機構底環內搪口是在施工現場進行切割與打磨作業的，其定位軸線標記存在較為明顯的誤差。因此，在大型水電站水輪機導水機構底環作業過程中，我們可以采取如下的安裝標準：一方面，底環高程的定位可以采用固定導葉中心作為安裝高程，另一方面，底環中心的定位可以采用測量底環機座環下搪口與底環之間的間隔數值來確定。特別需要注意的是，墊片厚度的確定還需要充分考慮到底環高度、底環導葉中心距以及基礎環導葉中心距等因素影響。

(2)在上述底環定位工作完成之后，頂盞的定位工作就勢必會對整個水輪機導水機構導葉與頂蓋之間實際間隔距離的確定產生最為直接的影響。而這一過程中，最值得引起相關工作人員關注的無非是頂蓋墊片的測量與定位工作，下圖即為頂蓋定位中墊片裝置的測量作業示意圖(見圖2)。

相關工作人員需要在對頂蓋定位墊片裝置系統測量的基礎上，以底環裝置上固定止漏環的所在位置為基準，懸掛頂蓋中心定位測量線，分別觀測這一基準中心與導水機構導葉上部、中部、下部軸套座之間的間隔數據，進而對該頂蓋中心定位點作出相應的調整與優化，使其最終達到水電站水輪機運行系統規范及標準規定。

4結語

我們認識到：水輪機導水機構的質量與運行效率在整個水電站，尤其是大規模水電站運行系統安全穩定運行過程中所占據的地位日益重要。水電站水輪機導水機構的結構特點及其安裝工藝技術標準已成為我們在水電站建設維護中特別需要關注的問題之一。只有兼顧這兩項工作，以導水機構的結構特點分析促進安裝標準的規范完善，以安裝標準的制定反應導水機構所存在的結構特點，進而推動整個導水機構在大型水電站水輪機系統中的安壘穩定以及高效運行。