淺談沐若水電站現場熱套工件施工工藝

史永軒 夏 毅

（中國水利水電第八工程局有限公司 長沙市 410007）

沐若水電站地處馬來西亞東馬的婆羅洲島沙撈越州，壩址位于沐若河上。裝有4 臺236 MW 水輪發電機，機組轉子設計為熱套部件，但考慮現場施工條件，發電機軸與轉子輪轂，上導滑轉子在廠內完成熱套。推力頭待轉子組裝完畢吊入基坑后，完成熱套工作。設計推力頭與大軸為間隙配合，最大配合間隙0.03 mm。

1 推力頭的加溫方案確定

沐若水電站推力頭為鑄件，重量10 t，內孔最大尺寸為Φ880 mm（階梯孔結構，最小內徑Φ875 mm）。推力頭內孔與大軸在廠內配車后出廠，配車間隙為0.03 mm，內孔與軸配合深度為420 mm。推力頭對稱吊點距離約2 m?，F場采用熱套方式進行安裝。結合推力頭與大軸配合情況，以及推力頭吊裝調平工具的實際調整精度，并參考廠家提供的資料，推力頭孔徑脹量確定為0.60 mm。

1.1 加熱溫度及時間的理論計算

鋼材尺寸的變化量與溫度的改變量是成正比的，溫度每上升1℃，鋼材尺寸的相應變化量是一定的，即膨脹系數。在膨脹系數一定的情況下，鋼材的溫升與膨脹量成比例變化。利用溫升計算公式，計算出推力頭膨脹量0.60 mm 需要推力頭溫度升高多少度。計算公式及步驟如下：

溫升計算公式：

式中 ΔK——溫度上升值（℃）；

Α——膨脹系數（1/℃）；

δ——推力頭內孔脹量（mm）；

D——內孔常溫下的直徑（mm）。

根據推力頭材質，膨脹系數α 為11×10-6，推力頭內徑為Φ880 mm，推力頭膨脹量為0.60 mm。則有：

根據廠家提供的資料及規范要求，溫升速度按（10～20）℃/h 控制。沫若電站溫升速度實際選定為15℃/h，加熱時間約為4 h。

沐若廠房環境溫度約30℃，結合規范要求，推力頭熱套時，最高加熱溫度不超過100℃為宜。本方案選取推力頭脹量為0.6 mm，溫升61.9℃。推力頭最高加熱溫度約90℃，不超過100℃。因此，推力頭脹量為0.6 mm 是可行的。

1.2 加熱方式的選擇

相對于廠內浴爐的加熱方式，現場常用的加熱方式有：電熱板加熱和推力頭外纏繞感應線圈加熱兩種。由于推力頭加熱后要迅速套入大軸。采用纏繞感應線圈加熱溫升方式后續工作量大，不利于推力頭的熱套工作。結合現場實際情況，沐若電站推力頭熱套加熱方式采用電熱法進行升溫。

電熱法加熱時，其電熱總容量計算如下：

式中 P——電熱總容量（kW）；

K——熱損失系數；

G——加熱工件重量（kg）；

Δt——加熱溫升速度（℃/h）；

C——工件熱容量；

A——功的熱當量0.24 kcal。

沐若電站推力頭為鑄件，其熱容量為0.12 kcal，推力頭總重10 t，擬控制加熱速度Δt=15℃/h。加熱時用保溫被等進行防護，保溫良好，故選熱損失系數K=2.5；將上述參數代入式（2）可得P≈52.08 kW。結合現場設備情況，選擇用LWK-B-360KW 溫控柜帶14 塊220 V，4 kW 加熱板進行加熱。

2 熱套工藝流程及施工工藝

2.1 熱套工藝流程

沐若電站機組結構為懸式結構，推力頭熱套工作在轉子調入基坑推力瓦和鏡板安裝完成后進行。推力頭熱套工藝流程如附圖。

附圖 推力頭熱套工藝流程圖

2.2 熱套施工工藝

2.2.1 基坑內的準備及工藝流程

（1）轉子吊入基坑，并落在制動器上。此時制動器應較設計高程調高,以滿足推力頭熱套時不與境板止口干涉，且轉子不壓到水輪機軸，必要時在制動器制動板上加放木板。

（2）由于推力軸承在上機架預裝時已完成安裝，故在轉子調入基坑后，吊上機架就位。上機架就位后，復測鏡板與推力瓦間隙等尺寸。

（3）清掃大軸與推力頭配合部位，并拆除集電環的定位鍵。同時安裝推力頭與大軸的銷鍵，并鎖定銷鍵固定螺栓。

（4）用刀口尺檢查大軸配合面，確保配合面光滑無毛刺高點。

（5）進行卡環與大軸上的卡槽適配，并檢查配合間隙。

（6）測量大軸上下配合面外徑，并記錄相應環境溫度。

（7）檢查大軸突臺到卡槽下表面的距離，并記錄。

（8）再次復查大軸與鏡板的高差，確認推力頭熱套時，推力頭落到突臺上時不會碰到鏡板止口。

（9）檢查完畢后，清掃鏡板上表面。

2.2.2 推力頭加熱的準備及工藝流程

（1）推力頭拆箱清掃，利用汽油及酒精，清除推力頭表面防銹油及其他油污。

（2）推力頭外形尺寸檢查，特別是配合孔內徑、配合孔深、鍵槽的深度及寬度，并記錄環境溫度。

（3）用刀口尺檢查推力頭加工面，確保下表面及孔內壁無高點毛刺。

（4）對檢查清掃過的面涂透平油防護。

（5）利用橋機主起吊鉤，配合3個鏈條葫蘆及鋼絲繩索吊起推力頭，利用鏈條葫蘆盡可能的調平推力頭。此時注意把推力頭鍵槽方向旋轉到與大軸銷鍵同一方向，避免熱套時間大范圍的旋轉推力頭，而造成推力頭吊裝不平衡。

（6）加溫地點應盡可能靠近機組，并對正機組中心的X 線或Y 線上，將調好水平的推力頭進行試套，找正橋機大車或小車位置，并做好標記，再把推力頭吊至加溫地點進行加溫。

（7）將橋機停靠到靠近機組的加熱工位，并將推力頭降至距離地面約200 mm 位置。

（8）按照既定方案，鋪設電加熱板，推力頭底部鋪設4 塊，推力頭內孔懸吊4 塊。并在推力頭外部均勻鋪設6 塊電加熱板。

（9）連接電加熱板到溫控柜，檢查電路連接無誤后，利用防火布及石棉布將推力頭包裹牢靠。

（10）利用電溫槍測量推力頭初始溫度，并開始加熱。每半小時記錄一次推力頭溫度并測量內孔孔徑脹開情況。

（11）測量孔內徑脹量達到0.6 mm 后，保溫2 h，確保推力頭受熱均勻。

（12）切斷電源，拆除防火布等，對推力頭進行二次清掃，并再次用刀口尺檢查推力頭下表面及孔內表面，確保此處無高點毛刺。

（13）提升橋機主吊鉤，將橋機走到之前試套時的標記線位置。將推力頭吊到大軸正上方。

（14）給大軸配合面涂抹凡士林等潤滑劑。

（15）緩慢下降橋機主吊鉤，當快要進入大軸配合位置時，再次確認銷鍵方位及測量推力頭底部到境板的距離。

（16）將推力頭落入大軸配合位置，在降落的過程中，嚴密監測橋機噸位變化，確保一次降落成功。

（17）推力頭落到位后檢查推力頭與卡槽下表面高差是否滿足設計要求。

（18）利用推力頭拆裝工具，壓緊推力頭，確保推力頭組裝到位，并預防在冷卻時因產生不均勻收縮而上浮等缺陷。

（19）拆除起吊推力頭吊具。

（20）清理推力油槽周邊易燃物，推力頭自然冷卻至室溫，進入下道工序。

3 推力頭熱套施工質量控制措施

推力頭是機組承重也是重量轉移的關鍵部件，與軸的裝配精度要求非常高，其安裝質量直接影響到機組運行時的擺度和振動的大小及安全運行，因此，推力頭的安裝過程必須進行嚴密的質量控制。在沫若水電站推力頭熱套過程中，主要通過以下的質量控制措施，確保了4 臺機推力頭一次熱套成功，并保證了裝配質量：

（1）利用科學分析，理論計算，確定加熱方案。

（2）制訂詳細的施工措施，并在施工過程中嚴密跟蹤控制。

（3）在推力頭熱套前，對大軸配合尺寸利用校驗過的千分尺進行尺寸測量。

（4）對推力頭內徑及相關推力頭尺寸進行復查校核。

（5）對鏡板與推力頭配合的止口尺寸進行復查校核。

（6）為減少溫度加熱過高而引起設備變形，要求每半小時對溫度及孔膨脹量進行測量，加溫全程監測。

（7）為防止因熱套時推力頭調整時間長而導致推力頭冷卻，熱套困難。在加熱前進行調整，并對調整后的推力頭進行試套。標記橋機起落的最佳位置。確保一次套入成功。

4 小 結

沐若電站機組推力頭熱套是在安裝現場進行的，安裝人員結合現場施工的特點、制造廠提供的資料及工具，確定推力頭脹量。通過理論計算，確定推力頭達到脹量所需的溫升，進而確定電熱法加溫所需的總熱容量及電加熱功率。沫若電站4 臺機組推力頭均一次性熱套成功，證明理論計算是正確的，施工工藝是可行的，對類似工件現場熱套具有一定借鑒意義。