淺析豎井貫流式機組的安裝

譚曉文（湖南省歐陽海灌區水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

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淺析豎井貫流式機組的安裝

譚曉文（湖南省歐陽海灌區水利水電工程管理局，湖南 耒陽 421800）

本文結合筆者工作實際，論述了豎井貫流式水輪發電機組的安裝及注意事項，以供參考。

豎井貫流式機組；安裝；注意事項

1　電站概況

（1）由中電國際技術股份有限公司總承包的巴斯坦Pak-Pattan水電站裝機2臺1410kW豎井貫流式機組，采用雙微機監控系統，兩臺機組于2016年5月5日全部投產發電。

（2）機組基本參數

①水輪機

型號GZCB113-WS-260；

設計水頭Hp-4.2m；

最大水頭Hmax-5.41；

最小水頭Hmin-3.81；

設計流量QP-40m3/S；

設計出力N-1505kW；

額定轉速nr-173.6r/min；

臨界空腔蝕系數2.2；

出力范圍30%Mr～100%Nr；

在全部運行范圍內，原型水輪機的最高效率保證值不低于92.19%，額定水頭時的比轉速1129m/kW。

②調速器

雙調節微機型數字式調速器，具有PIP調節規律。

主配壓閥直徑：50mm；

額定油壓：6.3MPa。

③發電機

型號：SFW-J1410-8/1430；

額定功率：1410kW；

額定電壓：6.3kV；

額定電流：161.5A；

額定功率因素：0.8（滯后）；

勵磁方式：微機可控磚靜止勵磁。

2　安裝基本程序

2.1流道預埋

尾水管分兩節四瓣，用吊車在抗內組裝、焊接，要求中心壩軸線及高程相差不大于±1.5mm。廠房形成，電站配有35t電動葫蘆起重機，管形座的內管形殼、外管形殼、下部豎井和上部豎井整體組裝后吊入機坑，調整管形座確保其中心與尾水管中心相同，其誤差在設計高程-1mm范圍以內，因為在混凝土澆筑的時候管型座有上浮的可能。管型座外法蘭面垂直度保證在0.4mm。法蘭圓度保證在1mm以內。管型座外法蘭面與尾水管法蘭面距離保證與設計距離誤差+1mm以內（考慮到伸縮節的安裝）。管形座安裝是整個機組安裝的基準，尤為重要，用拉緊器及調整桿調整后加固，加固用的調整桿又要起到頂的作用，也有起到拉的作用。確保管型座法蘭面與尾水管法蘭面距離不會發生變化。管型座的形狀是上游的直徑大，下游的直徑小，為了考慮在混凝土澆筑的時候，混凝土有一部分的壓力對管型座往上游產生頂作用力，所以管型座的上游側要有足夠的支撐力，防止在混凝土澆筑的時候管型座往上游位移。管型座的內配環和外配環的內部要有足夠的加固支撐，保證內配環法蘭面和外配環法蘭面的距離符合設計尺寸要求，其誤差保證在±0.50mm范圍以內，還要防止在混凝土澆筑的時候圓度不會發生變化，進行可靠的加固，再對管型座分層澆注二期混凝土，澆注時要監視其中心、垂直度和位置移動，專業人員要利用百分表全程嚴格監視，發現問題及時調整混凝土的澆筑方法。澆完混凝土后要進行復測。

2.2機組安裝

水輪機的安裝：

（1）導水機構在安裝場預裝，首先將外導水環安裝在合適的專用支墩上，調整其水平。安裝所有導葉軸承座（外導葉套筒），初步調整導葉軸承座的下端口面與外導環內園平齊，將所有的導葉對號吊入相對應的導葉軸套內，并且安裝相對應的導葉拐臂和其他零部件。將裝配好的外導流環套入內導流環，準備預裝導水葉短軸。根據圖紙要求調整外導流環法蘭面與內導流環法蘭面的距離。調整內導流環與外導流環X和Y軸線重合。分別把導葉短軸安裝在導葉下軸承孔內部，按照圖紙要求安裝其所有密封。按照圖紙要求安裝調速環。先調整導葉軸承座（外導葉套筒），調整墊片厚度使導水葉端面間隙合格，再調整導水葉立面間隙。利用專用工具翻身起吊組裝，中心誤差不能大于±0.3mm。

（2）轉輪室下半部分吊入，轉輪室下半部分吊入暫時就位，這次暫時就位要比運行位置低20mm以上，這樣不會影響后面轉輪吊入時連接轉輪內部操作油管的工作。

（3）組裝組合軸承和水導軸承。檢查所有瓦的接觸面積和導瓦的間隙，要達到規程規范要求。把組合軸承全部組裝在水輪機大軸工作面上，用兩個螺旋千斤頂在反推力瓦的方向頂住組合軸承，使反推力瓦與鏡板相接觸，其間隙可靠保證為0.0mm。用百分表表座打在大軸上面，表的指針指在組合軸承的端面上，可以起到測量組合軸承的移動量數據，用另外兩個螺旋千斤在正推力瓦的方向頂住，慢慢松動反推力瓦方向的兩個螺旋千斤頂，正推力瓦方向的兩個螺旋千斤頂同時慢慢受力，待百分表讀數為0.75mm為止，也就是反向推拉瓦與鏡板這時的間隙為0.75mm，正向推力瓦與鏡板的間隙為“0”，調整每個正推力瓦的抗重螺栓，使每個推力瓦均勻受力在鏡板上面，用每個正推力瓦的抗重螺栓的鎖緊螺母把螺桿鎖緊，防止運行時候松動。調整水導瓦的運行位置，將水輪機主軸和組合軸承、水導軸承整體吊入就位。調整主軸的水平，建議組合軸承方向高每米0.06mm。

（4）水輪機其它部件安裝：組裝好轉輪，轉輪油壓試驗達到廠家設計要求，將轉輪裝配在大軸法蘭上。安裝主軸密封。吊入轉輪室上半部與下半部組合，把轉輪室整體安裝在導水機構外導水環法蘭上，并且調整其轉輪室間隙，建議轉輪室間隙上部大10%。因為在運行情況下轉輪室受水的重力會下沉。安裝伸縮節，伸縮節與尾水管法蘭連接后，測量伸縮節法蘭與轉輪室的間隙，建議伸縮節法蘭與轉輪室-Y方向的間隙為0.00mm。利用行車轉動水輪機大軸，用百分表檢查水輪機大軸是否有軸折，如果有軸折，處理在0.08mm以內。安裝增速器，增速器位置調整要以水輪機大軸中心為基準，調整其同心度和法蘭張口度。增速器與水輪機，增速器與發電機連接，都是齒輪連軸器，建議增速器大軸中心要比水輪機大軸的中心要高0.10mm左右（齒輪連軸器機構），-Y張口不能比+Y張口小。

3　發電機安裝

發電機底板與發電機前后軸承底板整體吊入機坑，粗調底板位置然后將發電機轉子吊入工作位置，單獨盤車發電機轉子，以增速器主軸法蘭面為基準，粗調發電機、推力軸承及增速器底座后，再加固底板，將轉子吊回安裝間，澆注發電機底板二期混凝土，在安裝間將轉子套入定子中，整體吊入機坑再盤車，測量同心度不大于0.05mm，水平度不大0.02mm/m，調整轉子和定子磁力線的中心重合，調整發電機空氣間隙，保證發電機+Y方向的空氣間隙比-Y方向的空氣間隙不能小。

安裝中的幾個問題：

（1）軸線調整。機組由四條軸：水輪機主軸、發電機轉軸、受油器軸、轉輪體四部分組成，水輪機主軸和受油器是平面法蘭連接，受油器與增速器是齒輪連接器連接，增速器與發電機是齒輪連接器連接。共設七部軸承：水導軸承、組合軸承、受油器軸承、增速器兩個軸承、發電機兩個軸承。因此軸線調整是整個水輪發電機組安裝中的關鍵。以管形座中心為中心，以水導軸承為基準調整水輪機中心線。以水輪機大軸為基準，調整受油器位置，確定受油器大軸中心。以受油器大軸為基準，調整增速器的位置，確定增速器大軸的中心。以增速器大軸的中心調整發電機的位置，確定發電機轉子的中心。

（2）受油器安裝。受油器安裝關鍵要確保浮動瓦的間隙，保證浮動瓦與受油器大軸的間隙在0.08～0.14之間。保證浮動瓦在運行期間能夠自由整定自己的位置，不能自整位會產生燒瓦。受油器與基礎板之間建議增加一塊12mm的調整墊，方便受油器的間隙調整。

（3）轉輪組裝。轉輪組裝嚴格要安裝廠家預裝編號裝配，轉輪葉片密封嚴格把握裝配工藝。控制好漿葉連接部位的可靠，防止在運行期間銷釘脫落。校核活塞的行程，符合設計要求。測量漿葉開度，檢查漿葉開度均勻和開度達到設計尺寸要求。油壓試驗按照規程規范要求，檢查轉輪油壓試驗的漏油情況，漏油量不能超過設計要求或者不漏油。在油壓試驗過程當中，油壓試驗期間每小時漿葉全開全關全行程兩次，檢查漿葉全開全關過程之中動作平穩，沒有異常響聲。

（4）豎井貫流式機組供油系統調整。豎井貫流式機組軸承多，這個機型有七座軸承，供油要嚴格調整，如果調整不當，會產生有的瓦溫過高。每個軸承的進油方向都要安裝調整閥門。調整每個軸承的進油流量，可以從兩個方向進行：①考慮軸承受力的大小。②考慮轉動速的高低。一般考慮受力大的軸承和轉速高的軸承調整供油流量大一些。相反調整供油流量小一些。最后觀察每座瓦的溫度情況，瓦溫高的供油流量重新調整大一些，瓦溫低一些的軸承供油流量調整小一些。還要調整低位油箱單臺供油泵的供油流量要與軸承工作用油量相平衡。最后調整結果，發電機的供油量要比水輪機的供油量大，因為發電機的轉速高于水輪機的轉速，發電機的環境溫度要比水輪機的環境溫度高。待所有的軸承供油閥門調整好了以后，把所有的軸承供油閥門的調整手輪全部鎖住，防止供油閥門意外開關變化，影響低位油箱供油與軸承工作用油量不平衡，或者產生可能燒瓦。

（5）發電機二期混凝土澆筑，發電機安裝在機架上面，機架四面密封，發電機定子有一部分在機架上平面以下。如果發電機混凝土底板可能積水，對發電機產生危險，建議在發電機機架與一期混凝土之間埋設一根排水管，如果發電機混凝土板滲水，就從這個排水管排入集水井，保證發電機的安全。

（6）充水試驗。充水建議先充尾水，尾水充水合格再充進水。在充尾水之前在轉輪室+Y和-Y方向安裝百分表，用來監視轉輪室在充水期間+Y和-Y的變化情況，在整個尾水沖水期間觀察其百分表的讀數，以充水期間轉輪室的變化量與轉輪室和轉輪葉片的間隙相綜合考慮，確定轉輪室與轉輪葉片有足夠的間隙，保證運行的時候轉輪與轉輪室絕對不會碰撞。

4　結束語

豎井貫流式機組是開發低水頭大流量的一種結構簡單，安裝維護方便的機型，發電機移出燈泡體外露在水輪機外部，功率可增大，體積小，安裝維護十分方便，廠房開挖量小，還可采用各種形式的增速裝置，以利選用常規發電機，對中小型機組優越性更強，便于在小型設備廠家加工制造，國外有不少電站選用堅井貫流式機組，在低水頭，小容量范圍內有逐步取代軸伸貫流式機組趨勢，其安裝維護比軸伸貫流式機組還簡單容易，目前國內丘陵地區低水頭，大流量資源相當豐富，各地區在十三五規劃中均有小水電開發項目，應用前景廣闊。

譚曉文（1974-），男，工程師，二級建造師，大學本科，主要從事水電站機電設備安裝、調試及試驗工作。

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2016-6-1