良德壩后電站水輪發電機組拆御分析

周盛

摘要：茂名市鑒江流域水利工程管理局良德壩后電站使用的HL702-LJ-230水輪機現已落后，發電效率低，經省水利廳批準決定增效改造。該工程對水輪發電機組拆卸技術提出了較高要求，所以本文針對相關內容進行了探討。

關鍵詞：立式混流;水輪發電機組;拆卸

1 工程概況

高州水庫位于廣東省高州市東北部鑒江一級支流大井河及曹江之上，是由良德、石骨兩個水庫通過龍頭坳連通而成的大（1）型綜合水利樞紐工程。水庫以灌溉、防洪和供水為主，結合發電、養魚，集雨面積達1022km2，總庫容12.79億m3。良德壩后電站是利用高州水庫引水發電的壩后低干渠電站，總裝機容量為2×10MW，采用2臺HL702-LJ-230水輪機及2臺TS425/113-32發電機。電站自1976年建成已經運行了30多年時間，由于HL702型號老舊，設計和制造水平都很落后，性能指標差，年發電量損失大，而且易發生空蝕現象，所以增效改造是很自然的選擇。良德壩后電站增效改造工程是由廣東省水利廳以粵水農電[2012]22號文批準建設，建設資金來自中央、省級補助和自籌，改造內容主要是更換2臺高效立式混流水輪機組及有關附屬設備。由于要利用原水輪機組的埋件，并保證新機組設備的安裝尺寸與舊設備埋件完全一致，所以必須根據舊機組設備拆卸后埋件的測量尺寸，確定新機組的安裝尺寸，以保證改造后發電機組的安裝與運行要求。鑒于此，舊水輪發電機組的拆卸不能采取“強拆”做法，拆卸時必須保證原埋件不受到任何破壞和變形影響，然后再精確測量埋件安裝尺寸。

2 水輪發電機組拆卸

2.1 拆卸準備

水輪發電機組拆卸前應做好必要的準備工作，了解舊機組的原理和結構，特別是各零部件之間的位置、結構及相互關系，為合理拆卸奠定基礎。為了對比新舊機組的性能參數，應在停機前做好各種負荷工況的參數記錄，如軸承溫度（油溫、水溫、瓦溫）、發電機定子溫度（鐵芯溫度、風溫）、機組開度、水壓、尾水管真空度、蝸殼水壓、尾水位、運行水頭下的功率等。然后停機、斷電，關閉前池閘門及水輪機主閥，排盡蝸殼、尾水管內的積水。清理工作現場，如機組周圍的雜物、地面積水與積油。拆卸項目負責人與運行單位辦理相關交接手續，并對有關安全措施進行檢查和核實，雙方確認無誤即可完成移交。拆卸單位應準備好合適的工器具和設備，并對待拆零部件做好必要的標記，以便拆除后分類放好，需要測量時也不會弄混淆。

2.2 拆卸順序

本工程拆卸時，水輪機拆卸與發電機拆卸交叉進行，并從機組最上端發電機部分開始，在拆卸發電機轉子、上機架等部分后再拆卸水輪機。圖1是水輪發電機組拆卸流程圖[1]。

由圖1可見，水輪發電機組的拆卸遵循先外后里、先上后下的順序，部分階段可上下同時進行，所以應做好安全措施。拆卸的主要內容包括：（1）拆除外部密封結構，如上、下機架蓋板;（2）拆卸管線，如水、油、氣、電等管線;（3）拆卸上導軸承、推力軸承及相關組件;（4）拆卸推拉桿及導葉連接部分組件;（5）拆卸下導軸承或水導軸承及相關組件;（6）拆卸發電機總裝零部件、上機架及發電機轉動部分;（7）拆卸下機架、導水機構、水輪機轉動部分等。下面分析幾個重要部件的拆卸技術及注意事項。

2.3 拆卸軸承

立式混流水輪發電機組有1個推力軸承和2個導軸承。拆卸軸承需要使用專用工具，并且有一定技術含量。拆卸推力軸承（如圖2所示）時，先要拆除卡環。而拆除卡環，必須先用千斤頂頂起轉子，使推力頭鏡板與瓦面分離。然后頂起制動閘，使發動機組重量落在制動閘上。制動閘放油后，等待10～15min，若推力頭鏡板與瓦面間隙（約3～5mm）沒有變化，即可拆除卡環。拆卡環時，先要解鎖保險墊片，再拆除卡環與推力頭之間的連接螺栓，然后使用平口鏨子分開卡環并取出。接著拆下推力頭與鏡板之間的定位銷、連接螺栓，在專用工具和千斤頂協力配合下使推力頭松動，然后通過橋機吊出。一般水導軸承（如圖3所示）的拆卸與發電機上部的拆卸同步進行，在下機架支腿上掛2個手拉鏈葫蘆將水導軸承提起，在拆卸時要先放盡軸承內的余油并拆除油盆等附件。在吊出發電機轉子前需要先拆卸上導軸承。首先拆除軸瓦上的壓板，然后使用專用調瓦扳手松開頂

瓦上的抗重螺栓，再將2顆取瓦螺釘旋入取瓦孔，軸瓦即可分離取出。

2.4上法蘭分解

發電機軸與水輪機軸的法蘭稱為上法蘭。轉子吊出前，需要松開上法蘭（如圖2所示）的螺栓。這項工作應在機組重量已落在制動器上且發電機軸承、蓋板已全部拆除后進行。首先，在水機室內使用木板搭建工作臺。接著在基礎環上放置3對等高楔子板，其高度應使水輪機主軸止口與發電機主軸止口脫離后有大約5mm間隙。再由3人配合拆卸主軸連接螺栓。先使用工具去除螺母上的防松裝置（點焊點或攔塊），然后對稱均勻地使用游擊錘打松各個螺母，除保留2顆螺栓與螺母外，拆下其他螺栓。接下來對稱穿上2顆落軸螺栓和螺母，取下保留的2顆連軸螺栓。利用落軸螺栓使轉輪均勻落到楔子板上。不用落軸螺栓，也可借助備用螺栓、橫梁和千斤頂分解水輪機軸上法蘭。

2.5 吊出轉子

首先，布置轉子起吊防撞、防傾斜及其他安全措施，檢查橋機及起吊器具。然后將專用吊具安裝在發電機主軸推力軸承軸頸位置，再裝上卡環。檢查發電機上、下連接部分已拆除、不影響轉子吊出時，在吊具上掛好鋼絲繩，使用橋機將轉子吊出。為安全起見，需安排8～10個人配合，1人負責指揮，3～5個人在定子上、水機室和下機架處監視，4個人持木條防止轉子碰撞定子。起吊應先試吊幾次，檢查沒有問題再將轉子吊出機坑。轉子取出后應臨時固定好，以防傾倒。

2.6 拆除導水機構

舊機導水機構的一些技術參數對新機安裝尺寸有一定參考價值，所以拆卸前應進行一些測量。測量項目包括導葉漏水量、導葉端面間隙與立面間隙、接力器壓緊行程、導葉開度、導水機構動作力等。這些參數可在停機時測量。導水機構分為傳動機構和過水部件兩部分。傳動機構包括推拉桿、控制環、導葉臂、連板、連臂、分半鍵、剪斷銷、導葉端蓋和止推塊等。先將拆卸部件做好標記和編號，再對各部件的位置尺寸或定位尺寸進行測量。然后就可以依次拆除。推拉桿和控制環只要拆下銷子的鎖片，取下銷子，拆下螺母，即可取出推拉桿。接著拆連臂等部件，拔去銷軸即可取出連臂。拆除分半鍵要使用專用拔鍵工具。拆去止推壓板，使用拔拐臂工具拔起拐臂。導葉套筒的拆除，可先用2個頂絲將套筒頂起，再通過專用工具拔出套筒。當發電機轉子、下機架和水導軸承吊出后，可以拆卸過水部件。先測量頂蓋與底環間距，然后拔出頂蓋定位銷，拆除頂蓋與座環結合螺栓，吊出頂蓋。對導葉進行編號，然后吊出。對底環做好標記再吊出。

2.7 拆除水輪機轉動部分

將專用吊具安裝在水輪機軸法蘭上，然后將轉動部分吊出機坑，并放在指定位置。水輪機轉輪與主軸之間的法蘭一般稱為下法蘭。下法蘭拆卸方法與上法蘭類似，這里不再重復。為防止傾倒，應使用吊機吊住主軸，拆出螺栓后放平主軸。最后拆除泄水錐、軸心補氣閥等零部件。

2.8 埋件等安裝尺寸測量

現場清理后，對尾水管里襯、轉輪室、座環、機坑里襯、發電機基礎底板等埋件尺寸進行精確測量。

3 結語

對老舊型號的水輪機發電機組進行增效改造是提高水輪機運行可靠性和效率的必由之路。舊機改造不存在新機安裝的難點——埋件安裝，但新機必須適應舊機埋件的安裝尺寸，新機制造安裝前需拆除舊機并精確測量埋件尺寸。本文對舊機拆卸技術進行了分析，可供類似工程參考和借鑒。

參考文獻：

[1]戴鈞，王洪云.中小型混流式水輪發電機組機械檢修及主要易損部件的修復技術[M].北京：中國水利水電出版社，2007.