南水北調中線陶岔渠首樞紐工程水輪發電機組導水機構安裝技術應用

莊鵬程 王勉 陳傳林

南水北調中線陶岔渠首樞紐工程水輪發電機組導水機構安裝技術應用

莊鵬程 王勉 陳傳林

陶岔渠首樞紐工程位于丹江口水庫東岸的河南省淅川縣九重鎮陶岔村，既是南水北調中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫副壩。陶岔渠首樞紐工程水電站為河床徑流式，正常蓄水位為170m，壩高60m，電站安裝2臺25MW燈泡貫流式水輪發電機組，總裝機容量50MW。導水機構是構成水輪發電機組的重要部分之一，其安裝質量對水輪機的使用壽命，過流部件磨損和電站的運行起到至關重要的作用，所以在安裝過程中，必須嚴格遵守相關規范及安裝工藝要求，以保證機組能夠安全穩定地運行。

一、導水機構特點

陶岔渠首樞紐工程水電站導水機構主要由16片活動導葉、外導環、內導環、導葉軸套、控制環以及操作機構等組成，利用2只接力器操作導葉以調節流量。導水機構在制造廠完成整體預裝、動作試驗以后，再運至工地現場組裝后調整安裝。

二、安裝流程及方法

1.安裝流程

導水機構組裝及安裝程序：組裝支墩設置→外導環組裝及調整→內導環臨時吊裝→導葉及導葉附屬設備安裝（拐臂、上端蓋等）→內導環吊裝就位→中心調整和調平內、外導環，測量內、外導環之間的高度→內導葉軸承的裝配→控制環的裝配→導葉操作機構（剛性連桿及彈性連桿等）的裝配→導葉端面及立面間隙的調整→導水機構吊裝工具的裝配→導水機構吊裝→導水機構調整、驗收。

2.導水機構組裝

（1）外導環組裝

對外導環組合縫面、密封槽、銷釘孔、把合孔、軸套孔等部位的防銹漆進行徹底清理，并核查關鍵尺寸；組裝外導環時在把合螺栓的螺紋部分涂一薄層潤滑脂（二硫化鉬），把上螺栓并應對稱進行把緊，把合后，組合面應嚴密無縫，用塞尺檢查，并用楔子板調平，檢查外導環上下法蘭的圓度、垂直高度和平行度，符合規范要求；將預裝配的導葉軸套按編號順序裝入外配水環上的軸套孔內，裝配時套筒與外配水環上的軸套孔配合面應涂潤滑脂。

（2）內導環安裝

內導環應在外導環中間進行預裝，首先對內導環組合縫面、密封槽、銷釘孔、把合孔、軸套孔等部位的防繡漆進行徹底清理，并核查關鍵尺寸；清掃完畢后將內導環吊至外導環的一邊（便于導葉吊裝），待吊裝完8～10片導葉后，再將內導環調整至中間位置，待16片導葉吊裝完成后，將內配吊起清掃干凈法蘭面后，用先制作好的4個支墩將拼裝好的內導環支起；調整內導環與外導環的方位、高程、水平、同心度，使導葉下軸孔盡可能地對準內導環導葉下軸孔。

（3）導葉裝配

對導葉進行檢查和清理，在每個導葉背水面的大頭和小頭適當位置布置兩個吊裝用的吊耳；按編號吊裝導葉插入外導環導葉軸套內，吊裝時應順著軸套的斜度，采用帶一個手拉葫蘆的兩點起吊方式進行，在導葉軸頸與軸套的接觸面上涂二硫化鉬潤滑脂；在橋機吊鉤上掛一個葫蘆作為導葉的可調吊點（兩點起吊方式），導水葉吊起后利用葫蘆調整角度，應順著軸套的斜度將導葉軸頭插入外導環軸孔中央；導葉插入軸承后，用自制三角架按編號順序安裝拐臂、導葉端蓋，敲實導葉與拐臂之間的銷鍵，把緊導葉端蓋導葉螺栓，然后松掉導葉的吊繩，此時導葉成為近似懸臂梁狀態（導葉下端設立支點）；清理導葉下軸，在軸頸的接觸面上涂二硫化鉬潤滑脂，移除導葉下端的支點，微動導葉，按編號使導葉下軸完全插入導葉下軸孔內（不得用強力打入），把緊導葉下軸與內導環的把合螺栓；檢查導葉端面間隙。各導葉端面總間隙應在設計范圍內；上、下端面間隙應呈靠近軸頸的兩邊的間隙均勻且大致相等。靠近導葉出水邊的兩邊的間隙均勻且大致相等；導葉應轉動靈活無憋勁發卡現象，檢查導葉的上端面間隙應始終保持均勻，最后將導葉轉到關閉位置加以固定。

（4）控制環裝配

清理檢查控制環各部零件，注油孔應暢通無雜物，按定位銷找正進行組合控制環，檢查滾珠槽無錯牙現象，按要求預緊把合螺栓，檢查組合面應嚴密無縫；檢查對正球軸承槽，裝上鋼珠并注上黃油再裝上壓環，均勻擰緊壓環把合和推力螺釘，并在壓環上裝上若干塊百分表，再擰緊壓環螺栓、松開推力螺釘。同時，嚴密監視百分表的變化，若百分表不動，應停止調整，此時說明鋼球與槽之間已無間隙；按照球軸承間隙的設計值，松開壓環把合螺栓數扣，同時調緊推力螺釘，使球軸承間隙達到設計要求。檢查控制環應轉動靈活無卡澀現象；調整控制環到全關位置（使其X、Y方向與外環一致），并加以固定，再裝配與導葉臂的連桿并按設計值進行連桿長度的調整；清理檢查連板、球軸承、偏心銷等部件，將偏心銷連同其墊環、螺母分別與導葉連板、導葉拐臂及控制環進行裝配；解除限制導葉在全關位置的固定搭塊，微松拐臂與導葉間的定位銷鍵，把緊導葉端蓋中央與導葉的限位螺栓，再打緊定位銷。

（5）導葉操作機構的裝配

全部關閉導葉，首先使4個等分的密封邊與在外導環內表面的全關線相一致，根據最初的4個導葉的全關線調整其余導葉并使它們一致；固定控制環在全關位置，使控制環上的全關記號與外導環上記號相一致；測量連桿兩側銷孔的間距，間距可通過連桿上的螺母調整；連桿兩側銷孔的間距用調節螺母先預把合，不得擰緊和固定。

（6）導葉端、立面間隙的調整

①端面間隙調整

測量16只導葉的端面間隙尺寸；檢查導葉端面間隙，如果間隙需要調整，可通過調整墊調整。允許偏差：與外導環設計間隙0.8～1.2mm，與內導環設計間隙為1.4～1.8mm。

②導葉立面間隙的調整

操作導葉，由全開到全關，并測量全關位置導葉的立面間隙；盡可能用連桿上調整螺母調整導葉立面間隙。如果不能用調整螺母來調整立面間隙，可通過磨和銼導葉來調整立面間隙到允許值（最大間隙0.25mm，其長度不超過導葉高度的25%）。

三、導水機構整體安裝

1.導水機構整體吊裝

導水機構總重約84t，導水機構整體翻身時起吊前應檢查廠房橋機的起吊高度，安裝吊具。在外環-Y方向應設置臨時支撐防止臨界位置時的沖擊。在吊入機坑時，導水機構兩邊各掛牽一條牢固可靠的牽引繩索防止旋轉。

鋼絲繩的選用：導水機構吊點距離為2400mm，吊耳厚度為140mm，起吊后距吊鉤限制線3184mm。吊具選用主吊鋼絲繩直徑為Φ52mm的鋼絲繩，單根長度6m，共兩根，采用四股吊裝。輔助用鋼絲繩選用Φ32mm鋼絲繩，單根長度6m，共兩根，采用四股輔助吊裝。兩端各掛10t手拉葫蘆一臺，與吊裝機構相連。選用開口尺寸為150mm卸扣一對。可滿足吊裝要求。

（1）導水機構整體吊裝前應將管形座內外環上的間距管、支撐等拆除，檢查清理內外環法蘭面及連接螺栓孔；搭設好導水機構安裝用的腳手架。

（2）為使導水機構在整體翻身起吊時盡量減少變形，宜采用在導葉之間搭焊搭板，使導葉連成整體的方法，以增加其整體剛度。

（3）安裝專用翻身工具將導水機構翻轉，利用手拉葫蘆調整內、外導環進水邊法蘭面的垂直度，保證其垂直度與管形座內、外環法蘭面垂直度的趨勢一致。

（4）再次清理內、外導環進水邊法蘭面，并將密封條裝入槽中。橋機在安裝場試吊并調整好導水機構的方向后，平穩緩慢地將導水機構吊入安裝機坑。

2.導水機構在機坑內安裝及調整

（1）確認管形座內、外環法蘭面清理干凈，按照圖紙位置先在管形座上安裝導水機構安裝調整工具。

（2）將管形座法蘭面及螺孔清掃干凈裝配好密封條，在導水機構法蘭面涂上密封膠。

（3）導水機構吊至設計高程后，在兩側均勻往管形座法蘭靠至螺栓能夠把合，檢查密封條沒有脫槽后，擰上螺栓使組合面貼緊（不要把緊）。

（4）調整內、外導環與管形座內、外環的方位，外導環X/Y線與機組坐標基準線的偏差應符合規范要求，且與管形座外環X/Y線的方向一致，可使用吊鉤和調整工具配合進行調整。

（5）檢查調整導水機構內導環與軸承支架同軸度在0.04mm以內。

（6）檢查上下、左右4個方位上導水葉的端面間隙應基本均勻相等，之后打緊1/4的內、外導環的把合螺栓，松鉤。

（7）依照廠家銷孔定位導水外環并復查其圓度及導葉端面間隙并進行調整，除保證對稱導葉端面總間隙一致外，還要防止導葉是否吊角，保證操作機構操作靈活，無卡阻現象，導葉全關時，允許導葉高度在25%導葉高度范圍內立面局部間隙不大于0.15mm，其余范圍用0.05mm塞尺檢查不能通過，調整完畢記錄每個導葉的測量數據留底。

四、結語

在燈泡頭貫流式水輪機組導水機構安裝過程中，零部件較多，結構復雜，裝配工藝要求較高，安裝的質量是關系到機組后期安全運行的關鍵。因為哪怕在安裝過程中出現極小的偏差，都會影響到整臺機組安全質量。陶岔渠首樞紐工程水電站機組導水機構的高標準安裝，不僅積累了安裝經驗。而且還可以為同類型機組導水機構的安裝提供借鑒和參考

（作者單位：安徽安兆工程技術咨詢服務有限公司233000鹽城市水利勘測設計研究院224002淮河水利水電開發總公司233000）