杰瑞-JIRAU電站水輪機的結構與安裝

孫 慶，張小軍，羅遠紅，高 彬

（東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞-JIRAU電站水輪機的結構與安裝

孫 慶，張小軍，羅遠紅，高 彬

（東方電機有限公司，四川 德陽 618000）

杰瑞電站是目前在建的單機容量最大以及裝機臺數最多的貫流式水輪發電機組。本文就水輪機的結構特點以及整個水輪機的安裝程序和方法進行簡要介紹。

貫流式水輪機；結構；安裝

1 電站概況

杰瑞水電站位于巴西北部朗多尼亞州（Rondonia）亞馬遜河的主要支流之一馬德拉（Madeira）河流域上。距離朗多尼亞州府波多韋柳市（Porto Velho）約160km。電站主要由左岸廠房和右岸廠房組成，全部建成后將安裝50臺單機容量75MW燈泡貫流式發電機組。其中左岸（供貨商DEC）22臺，右岸（供貨商Alstom，Voith，Andritz）28臺，總裝機容量 3750MW。

電站建設方為巴西可持續能源開發公司（Energia Sustentavel do Brasil），電站監理單位LEME/TRACTE BEL ENGINEERING，機電安裝單位ENESA ENGENHARIA S.A。

2 水輪機基本參數

3 尾水管的結構與安裝

安裝單位在后方營地先將每段裝焊成形后，再將三段運至廠房按順序吊入機坑組裝，并在機坑內進行環縫的焊接（見圖1）。

圖1 尾水管安裝

4 座環的結構與安裝

4.1 座環的結構

座環主要包括內環、外環以及上、下支柱，座環裝配總重約324t，座環裝配高度為22.5m。

座環下支柱重約41.5t，上支柱重約39.8t。上、下支柱在工地與內環進行焊接，焊縫在焊接后進行去應力退火。

4.2 座環的安裝

座環各部件均在上游流道內用大型汽車吊依次吊裝并焊接。具體裝配順序為∶下支柱就位→內環下瓣吊裝與焊接→下導流板裝焊→外環下部組裝→內環上瓣吊裝→上支柱吊裝與焊接→上導流板裝焊→水平支撐裝焊→外環上部組裝→外環焊接→座環整體測量調整→座環整體加固→混凝土澆筑→座環下游側法蘭面的測量與打磨。

座環安裝主要控制參數如下∶

（1）內環下游側法蘭面垂直平面度偏差控制在0.8mm（等分32點測量）；

（2）外環下游側法蘭面垂直平面度偏差控制在1.2mm（等分64點測量）。

（3）下游側內、外法蘭面間的距離偏差控制在1.0mm（等分64點測量）。

由于座環部件在現場焊接、調整以及混凝土澆筑的綜合影響，造成內、外環下游側法蘭面垂直平面度和內、外環法蘭面間的距離偏差均超過規范要求。因此在座環混凝土澆筑后根據實測數據對其法蘭面進行手工打磨處理以滿足導水機構的安裝。表1為其中部分座環混凝土澆筑后下游側法蘭面的打磨統計情況。

表1 部分座環下游側法蘭面打磨統計

5 導水機構的結構與安裝

5.1 導水機構的結構

導水機構主要由導葉外環、內環、導葉、控制環、重錘、接力器、轉輪室、補償節等組成，導水機構起吊總重量約220t。杰瑞導水機構的特點是使用單接力器操作，采用液壓開啟導葉，關閉時完全靠重錘重量機械關閉導葉。導葉正常關閉采用兩段關閉規律。

5.2 導水機構安裝

導水機構裝配中的導葉內、外環，導葉，傳動機構等部件在安裝間進行裝配后整體吊入機坑安裝就位。具體裝配順序為∶導葉外環組裝→導葉插裝→控制環組裝→導葉內、外環的組裝調整→導葉下端軸裝配→導葉端面間隙調整→導葉立面間隙調整→翻身起吊工具安裝→傳動機構靈活性驗證→整體吊入機坑→內、外環密封滲漏試驗。

導水機構安裝主要控制參數如下∶

（1）導葉內、外環同軸度偏差不大于0.5mm，方位偏差控制在±2mm；

（2）內、外環法蘭面間的距離控制在940±0.5mm；

（3）導葉立面間隙局部最大不超過0.20mm，累計長度不超過導葉瓣體的25%；

（4）導葉與外環端面間隙設計值為0.7～1.5mm，與內環端面間隙設計值2～2.8mm。

導水機構在安裝間組裝調整合格后，為防止已調整好的導葉立面和端面間隙在整體翻身起吊過程中發生變化，在相鄰導葉間設置專用工裝進行把合固定，并且在每個導葉端面與內環間塞入小楔子板。

杰瑞導水機構的安裝沒有采取其它貫流式機組常用的配車導葉內環的方法，而是通過打磨座環內、外環法蘭面使其垂直平面度滿足規范要求并且內、外法蘭面間的距離控制在基準值940±0.5mm范圍內。導水機構內、外環的距離在安裝間裝配時則以座環內、外環的實測基準為依據進行確定。最終在導水機構吊入機坑安裝就位后的密封滲漏試驗證明此措施能夠確保導葉內、外環法蘭的密封性能滿足規范要求。

6 主軸的結構與安裝

水輪發電機組采用一根軸結構，主軸中心孔內裝配有內、外操作油管。軸長9858mm，主軸裝配起吊重量（包括水導軸承）約116t。

在安裝間將內、外操作油管裝配于主軸中心孔內，并用透平油循環清潔主軸以及操作油管。水導軸承與主軸套裝并測量、調整至間隙合格。主軸采用專用吊具進行吊裝，整體從封水蓋板處吊入機坑并放于移動滑車上，通過移動牽引、輔助工具支撐和吊車主吊點位置的變換等措施，最終實現主軸安全、平穩就位（見圖 2、圖 3）。

圖2 主軸裝配起吊

圖3 主軸吊入機坑內

7 轉輪的結構與安裝

7.1 轉輪的結構

轉輪在制造廠完成裝配檢查、動作及壓力試驗，采用不帶葉片整體運輸方式，運輸前輪轂腔灌裝FBT-4T防銹油。轉輪裝配不帶葉片起吊重量約75t。

7.2 轉輪安裝

轉輪體整體運至電站，在安裝前將腔內防銹油排空并化驗檢查油質情況，用內窺鏡檢查轉輪體內部有無銹蝕情況。完成后將轉輪體吊入機坑與主軸進行聯接。

在主軸與轉輪聯接完成后，起吊第一個葉片在機坑內與轉輪體進行把合。安裝其余葉片時，在主軸上纏繞軟質吊帶后啟動高壓油頂起裝置并用倒鏈拉動吊帶轉動主軸逐個進行葉片的裝配。同時為防止安裝過程中轉輪葉片不平衡力矩產生的竄動，轉動主軸時，將吊帶捆綁在已安裝好的葉片上并用橋機掛住。

8 軸承的結構與安裝

軸瓦在安裝間與主軸套裝測量總間隙合格后，安裝軸承支架工具與主軸一同吊入機坑安裝就位。

9 密封結構與安裝

密封裝配包括空氣圍帶檢修密封，水壓端面工作密封和徑向盤根工作密封（見圖4）。在機組運行時，水壓端面密封和徑向盤根密封通入0.1～0.4MPa壓力水。杰瑞水輪機的工作密封將常用的橡膠平板密封改為水壓端面密封，改善了自身的補償調節性能，在機組的實際運行中也證明了其良好的密封效果。

圖4 密封裝配

密封裝配的大部分零部件均為分瓣結構，在機坑內進行組裝。其安裝主要控制參數如下∶

（1）空氣圍帶裝配后在未充氣的狀態下測量圍帶與轉輪護蓋間的單側間隙應符合設計值1.5～2.0mm。充氣后再次測量該間隙值一般應為0。在0.7～1.0MPa壓力下保壓30min，壓降不大于10%。

（2）盤車測量水壓端面密封中的抗磨板，端面跳動量不大于0.15mm。

（3）盤車測量徑向工作密封中的轉環，擺度值不大于0.30mm。

10 受油器結構與安裝

受油器主要包括受油器體、轉軸、浮動環以及操作油管等。受油器在制造廠裝配成整體運輸至電站。相比其它機組，杰瑞水輪機受油器浮動環采用非鑄鋁青銅材質，常溫下浮動環與轉軸間總間隙略大。受油器支撐由焊接固定在發電機錐體內改為把合固定在定子內支撐上。

受油器整體運至電站，安裝前需解體。受油器主要安裝步驟∶

（1）首先將外操作油管、轉軸依次與主軸連接，盤車測量轉軸上與浮動環接觸位置處的擺度值，要求不大于0.08mm。

（2）將浮動環套裝于轉軸上，測量其總間隙值，應滿足0.25～0.30mm要求。

（3）將浮動環及浮動環座裝配在受油器體內，整體與轉軸套裝。調整受油器體位置，測量與轉軸的軸向位置符合481±3mm；測量前端浮動環座與轉軸間隙應均勻，偏差不大于0.20mm；測量后端滑動軸承與轉軸單側間隙，應滿足0.20±0.05mm要求。

11 機組試運行

杰瑞電站首臺機組于2013年8月4日首次開機試運行，隨后進行了各項試運行試驗，于8月31日完成當時水頭下帶最大負荷熱穩定試驗，并成功投入商業運行。表2為機組帶負荷穩定運行后的數據。

表2 帶負荷穩定運行后數據

12 結束語

巴西杰瑞電站是目前世界上單機容量最大的貫流式水輪發電機組，也是中國迄今為止單個項目出口機組臺數最多、合同金額最大的出口水電機組。杰瑞電站首臺機組的成功發電是東方電機在國際一流水電行業同臺競爭中的完美表現，是東方電機在設計研發、生產制造、現場技術服務和項目管理的綜合能力的集中體現。同時，通過杰瑞項目的實施，進一步改進了大型貫流式機組的產品品質，提升了東方電機的國際影響力。

TK733+.8

B

1672-5387（2014）02-0006-04

2013-12-18

孫 慶（1973-），男，高級工程師，從事水輪機安裝技術服務工作。