福建省仙游抽水蓄能電站發電機總裝工藝及應用

羅宗柯（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州350000）

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福建省仙游抽水蓄能電站發電機總裝工藝及應用

羅宗柯
（中國水利水電第十六工程局有限公司，福建福州350000）

摘要：通過分析抽水蓄能電站發電機組的總裝工藝流程，利用合理的安裝程序，保證機組一次性啟動成功，并總結經驗。

關鍵詞：抽水蓄能電站；發電機；總裝

1概述

仙游抽水蓄能電站位于福建省莆田市仙游縣西苑鄉，距仙游縣城約33 km。電站安裝4臺混流可逆式水泵水輪發電機組，總裝機容量1 200 MW（4× 300 MW）。樞紐工程主要由上水庫、輸水系統、地下廠房系統、地面開關站和下水庫等建筑物組成。

發電機總裝系指水輪機各大部件已吊入機坑，發電機部件預組裝工作基本結束，轉子吊入機坑等條件下進行，并根據圖紙尺寸和部件的實測尺寸來確定安裝參數。總裝是確保機組運行質量的關鍵環節，機組的總裝質量對機組的振動、擺度、瓦溫、噪聲等均有重要影響。

2發電機總裝

2.1結構特點

福建仙游抽水蓄能電站發電電動機組為三相立軸、懸式、空冷可逆式同步電機。發電電動機主軸采用二根軸結構，上端軸與轉子中心體采用螺栓連接，下端軸與轉子中心體采用螺栓連接。發電電動機轉子通過下端軸與水泵/水輪機軸采用法蘭螺栓連接。推力軸承位于轉子上方，與上導軸承組成組合軸承，下導軸承位于轉子下方。

2.2發電機主要參數（見表1）

表1　機組主要參數

2.3總裝安裝流程圖（見圖1）

圖1　

2.4轉子吊裝后與下端軸聯軸

轉子吊裝后，利用橋機配合初步調整下端軸與轉子瓶狀軸的同心度和水平符合要求后（考慮到仙游抽蓄電站水機軸過長且止漏環間隙小，一般同心度控制在0.15 mm之內，水平度0.04 mm之內），拆除起吊工具。轉子吊入機坑與下端軸聯軸，見圖2。對準瓶狀軸與下端軸標記，聯軸過程按以下程序進行：用聯軸工具，平穩、均勻、對稱提升下端軸。止口即將靠近時，用綢布和無水酒精再次清掃法蘭面，確保無任何灰塵；止口進入時平滑、無碰撞和憋勁；螺栓把緊前，兩法蘭間無間隙，兩法蘭徑向無錯牙；采用液壓拉伸器分4次（25 %PN、50 %PN、75 %PN、100 %PN）對稱預緊，見圖3，螺栓伸長值ΔL滿足設計要求約為0.5（公差0～0.05）mm。緊固后，按照相同的順序檢查緊固力矩。最后用塞尺檢查兩組合面間隙，應符合規范及設計要求。

圖2　聯軸螺栓裝配示意圖

圖3　聯軸螺栓打緊示意圖

2.5上端軸吊裝

仔細清理上端軸上、下法蘭面，把上端軸與上端軸吊具用螺栓聯結起來，聯結螺栓的力矩為2 000N·m，按裝配標記將上端軸平穩地吊放在轉子法蘭上，檢查上端軸與轉子上法蘭的錯位及兩法蘭間隙，同軸度滿足要求后，對稱把緊螺栓，螺栓的伸長值△L1=0.5（公差0～0.05）mm，見圖4。

圖4　上端軸聯結螺栓伸長值測量示意圖

2.6上機架回裝

上機架回裝必須檢查上機架基礎板與其調整墊板之間的間隙，應符合有關規定。按要求緊固上機架基礎板固定螺栓后檢查上機架中心體高程、水平。要求上機架中心體的中心偏差不應大于0.5 mm，水平偏差不應大于0.02 mm/m，且最大水平度不大于0.10 mm，其高程偏差設計高程±1 mm。機組軸線調整合格后將上機架地腳螺栓用鋼筋搭焊在機坑混凝土支墩的鋼筋上，使其與機坑混凝土形成整體。澆灌上機架基礎混凝土，待二期混凝土養護期過后，將基礎板地腳螺母按要求把緊并點焊牢，另外，上機架油槽內高壓油頂起裝置管路安裝完成后進行管路的壓力試驗，試驗壓力為13 MPa，并保持30 min不泄漏。

2.7推力軸承瓦安裝

檢查推力軸承瓦、托瓦，并檢查瓦面應無密集的氣孔、裂紋、硬點和脫殼等缺陷，瓦面應無嚴重的碰傷（該電站按主機廠要求不對巴氏合金瓦進行刮研）；

通過目測和擦拭檢查推力瓦、托瓦表面的清潔情況，將推力軸承瓦與托瓦試配，確保推力瓦軸承瓦與托瓦接觸面積不低于85 %后再安裝；

抽查20%彈簧裝配的高度應滿足52.3±0.02mm，沿上機架擋塊之間布置全部彈簧，在彈簧上方按編號順序將托瓦和推力軸承瓦吊裝就位。將托瓦出油邊緊靠擋塊，檢查托瓦進油邊與擋塊之間的間隙值為1（公差0～0.2）mm。若不滿足要求，應調整項15擋塊與推力基礎環把合螺栓間隙（如圖5），如仍不能滿足要求應加工擋塊。將托瓦和推力瓦依照編號和方位安放在推力軸承彈簧上，注意雙溫度計推力瓦的方位。

圖5　推力軸承裝配示意圖

將連板（項11）固定在推力基礎環上，檢查連板與托瓦徑向和軸向之間均應有間隙，且連板上平面與托瓦之間軸向間隙δ應滿足圖紙要求“安裝時檢查δ不得小于3 mm；安裝連板，檢查連板與推力瓦徑向與軸向應有間隙。檢查調整推力瓦與間隔塊之間的間隙在1（公差0～0.2）mm。檢查連板固定螺栓力矩應100 N·m。安裝時確保托瓦兩側與間隔塊間隙約1 mm，并保證瓦能活動，不能頂死。用螺紋鎖固膠將螺紋鎖死（如圖6）。

圖6　連接板與托瓦間隙檢查示意圖

2.8熱套推力頭

推力頭熱套必須檢查主鍵的軸向、徑向尺寸及工作面配合情況，檢查軸鍵槽和推力頭鍵槽軸向垂直度，之后必須與軸鍵槽，推力頭鍵槽試配裝。

加熱前應先調整好推力頭水平，檢查推力頭絕緣值，根據推力頭與主軸的配合間隙，并綜合考慮推力頭熱套過程中溫度降低以及主軸傾斜值等因數，確定推力頭熱套間隙為0.6～0.7 mm，并根據此間隙確定其加熱器總容量及其加熱時間。對所有的加溫電源線進行檢查確認，逐一合上開關，投入加熱器，對推力頭進行整體加熱。加熱過程中，在控制加熱時間的基礎上，將加熱器分批逐次投入，同時，定期測量、記錄推力頭溫升及內經。加熱過程中應注意觀察，防止短路等異常情況；推力頭加熱時，加溫的溫度按照孔徑脹量大于0.6～0.7 mm確定，溫度以不超過100℃為宜，升溫速度控制在5～8℃/h范圍內，并進行記錄。加溫時需要注意監視加熱帶所在位置溫度，防止表面溫度過高，材料發藍，必要時可斷續加溫。

用專用千分尺檢查推力頭的膨脹量達到要求后，吊入套裝。套裝時，在孔與主軸對正后，一次落到底部后安裝卡環、卡環固定環；之后利用推力頭專用工具四個方向對稱、均勻拉緊螺桿，將推力頭提起與卡環、卡環槽緊密接觸，并用0.02 mm塞尺檢查卡環上下受力面的間隙，應不能通過。

推力頭降溫冷卻至室溫后，再次檢查卡環上下受力面的間隙，應符合設計要求。

2.9轉動部分重量的轉移

對定轉子空氣間隙進行檢查，確保空氣間隙內無雜物，在推力頭處架設百分表監控，將制動器頂起，取出制動器上的楔子板，然后緩慢泄壓，使轉動部分緩緩落下，將轉動部分重量轉移到推力軸承上，實測機組轉動部分重量轉移到推力軸承上后上機架撓度值δ，完成后復查鏡板水平應不大于0.02mm/m，如有偏差應做適當的調整。

2.10機組高程水平檢查、調整

以水輪機座環的實際高程為基準，并綜合考慮定子鐵芯中心線高程、轉子磁極中心線高程偏差、水輪機主軸和發電機主軸的加工長度偏差，轉子的下沉量以及推力頭軸向高度尺寸加工偏差值等因素，確定鏡板背面在額定推力下的實際運行高程。以鏡板背面在額定推力下的實際運行高程為基準，綜合考慮上機架在額定推力符合下的撓度值、水輪機轉輪的安裝高程要求，以及額定推力負荷下推力軸承穩態冷油溫度所對應的彈簧束中心平均壓縮值，確定出在轉動部分重量下機組鏡板背面的實際安裝高程。

利用電動試壓泵及制動器頂起轉子，然后釋放制動器油壓，讓轉子平穩地落下，待機組轉動部分穩定后，分別將抱緊的導軸瓦松開，分別讀取每塊瓦下的百分表讀數。計算各彈簧的中心壓縮量，要求各彈簧束中心壓縮量之間偏差不得大于0.2 mm，且鏡板水平不得大于0.02 mm/m。使各彈簧束在受力情況下其鏡板水平符合要求。

從仙蓄電站4臺機組整體情況看，水平均需微調，可調整上機架支腿墊板來滿足要求。

2.11機組軸線檢查及定中心

在鏡板背面Y、X、-Y、-X架設4塊軸向百分表，以檢查推力瓦和鏡板之間的油膜厚度是否達到設計要求。

調整大軸到機組的中心：用塞尺測量上下迷宮間隙并記錄。計算對稱方向的數值，得出轉輪是否在迷宮中心，上下迷宮的數值是否對應。偏差在0.10mm可不必調整，如果超過必須進行調整（上下固定迷宮安裝時的中心偏差要考慮）。調整步驟：在上導瓦軸向放置4塊百分表，檢查無阻礙后啟動高壓注油泵，利用上導瓦的調整斜鍵將大軸調到機組中心。之后測量上下迷宮間隙，如不合格反復調整，直至合格為止。

復查鏡板水平、大軸垂直度，要求鏡板水平不得大于0.02 mm/m，大軸傾斜度不得大于0.02 mm/m。機組轉動部分處于中心位置。沿機組軸系從上到下分別在卡環、上導軸頸、鏡板、下導軸承軸頸、發電機主軸及水輪機軸法蘭和水導軸承軸頸處，將其圓周分成8等份，并按+Y方向為起點（1點），逆時針方向從1～8進行編號，并在等分點處作記號。另外在鏡板軸向（X、Y）、主軸密封抗磨環軸向（內外），各設置1塊百分表，安放的百分表從上到下應在一條垂線上，并在推力頭上放置合像水平儀（主要檢查推力頭旋轉水平）。在機組軸系處于自由狀態下，分別按單側間隙在0.03～0.05 mm以內抱緊在機組YX軸線方向的4塊上導瓦，抱瓦前應各導軸承瓦工作面上抹上干凈的透平油，抱瓦時應用百分表監視相應位置處軸位移情況，以防止抱瓦過程中機組轉動部分中心發生改變。

盤車讀數記錄位置有推力頭水平、鏡板徑向軸向、主軸密封抗磨環軸向（內外）、上導、下端軸上法蘭、下導、下端軸下法蘭、水輪機軸上法蘭、水導。

盤車過程：將百分表對零，啟動高壓注油泵旋轉大軸，旋轉過程中，各部位要監視百分表的讀數是否正常，有無不動、突跳現象。上導的位移不得超過0.05 mm（在0.01 mm內為宜）。整個過程中應無異常摩擦聲音，無卡組現象。正常后即可進行逐點盤車，記錄數據，盤車以兩圈為宜，相互比較，各盤車點2次數值應基本相同。

軸線處理：根據各部位測點百分表讀數，進行盤車數據（軸線擺度值）計算。計算上導、下導、下端軸上法蘭、下端軸下法蘭處、水輪機軸上法蘭、水導的全擺度和凈擺度。全擺度：以軸心為對稱中心兩對稱點數值幾何差：即1—5、2—6、3—7、4—8為各處全擺度。凈擺度：全擺度減去對應點的上導位移值為凈擺度。根據盤車數據分析，當盤車測得機組凈擺度超過允許值時，可通過刮磨卡環來調整。如果機組軸線在法蘭處有反折情況，可改變法蘭連接的方位來進行調整，也可以把連接螺栓的伸長值調整在允許范圍內的上限和下限進行調整。

卡環刮磨量可按下面公式進行計算：

式中：H—卡環最大刮磨值（mm）；

fn—水導凈擺度值（mm）；

D—卡環有效直徑（mm）；

L—鏡板至水導處的長度（mm）。

卡環刮磨：取出卡環，將卡環分區。根據盤車數據計算出的刮磨值，確定最高點和最低點的方位。高/低點為中心線，按中心線垂直分成5～6區（分區的數量可根據刮磨量的大小決定）。高點為刮磨最大區，然后分區逐減，低點為不刮區。如圖7所示：

圖7　卡環分區示意圖

以該電站1號機組為例，首次盤車水導最大凈擺度fn為1.10 mm，卡環D有效直徑為800 mm，鏡板至水導處的長度L為12 730 mm，利用公式計算出卡環最大刮磨量H為0.035 mm，利用刮刀進行分區刮研（根據經驗：一般以刮3次為0.01 mm計算），刮磨前測量其厚度，刮磨后復查。刮磨量偏差應控制在0.005 mm以內。回裝再次進行盤車，直至刮磨量符合擺度要求。最終盤車數據見下頁表2。

機組定中心：軸線調整合格并驗收后，進行機組中心的固定，先用塞尺測量上下迷宮環間隙，計算出機組中心偏差量；再利用上導瓦進行機組中心調整，使機組中心和上下迷宮環中心相重合。整個過程大軸一定要保證在自由狀態，上導瓦要抱緊。合格后將所有百分表對零，反復啟動高壓油頂起裝置幾次。檢查迷宮間隙和百分表讀數是否有變動，合格后按從下到上的順序進行固定大軸。即轉輪處→下導處→上導處。在定中心過程中所有百分表對零并有人監視，如有變化，應及時通報，并進行調整。將楔子板對稱放入泄流環處焊好的Z型支架里，位置在Y、X、-Y、-X4個方向。放入后百分表讀數應無變化。用手錘對稱打緊楔子板，同時監視水導處的百分表的變化。根據百分表的變化敲打對應的楔子板，保證打緊時轉輪中心不變。打緊后進行下導處固定大軸，下導處采用導瓦進行固定，將所有導瓦放入，將Y、X、-Y、-X四個方向的導瓦使用自制頂桿對稱頂緊，此時應注意觀察百分表的讀數，完成后再將其余的瓦緊固。最后上導處固定大軸，方法同下導。

表2　盤車數據　單位：0.01 mm

2.12導軸承安裝及間隙調整

機組定中心后，在上、下、水導軸承固定部件合適位置，建立XY方向的4個測點，測量大軸與他們的距離，記錄后作為復查大軸中心位置的依據。

導瓦安裝調整：將導瓦按編號放入安裝位置，插入楔形板；將自制千斤頂每2個一組，對稱將導瓦頂靠在軸領上，在導軸承調整時，在附近XY方向設2塊百分表監視大軸中心位置應保持不變，依次全部完成；使用銅錘，將楔形板全部對稱輕輕打緊，打緊的力度應適中，打緊過程監控百分表的指針只能在±0.01 mm范圍內變化，檢查楔形板的打入深度是否滿足調整需要，使用塞尺（0.02 mm）檢查楔形板與導瓦接觸面應無間隙，如不滿足則需要進行測量，對楔形板進行加工處理；將加工合格后的楔形板全部對稱輕輕打緊，測量楔形鍵的尺寸，然后按斜度計算其應對出的長度，作調整并緊固鎖定；檢查導瓦安裝情況，通過檢查楔形板的緊度，并用塞尺0.02 mm檢查，確定其與軸頸接觸。導瓦間隙的檢查，使用深度尺，測量楔形板提起高度計算，導瓦間隙應符合要求。

各導軸瓦安裝合格后，按輔助接線有關要求，安裝、檢查上、下導軸承瓦及油槽測溫元件，布置其測溫元件引線，并將其與引線連接，電氣測溫元件安裝后，應進行測試，確保其可靠性。

2.13其它附件安裝

集電環安裝，發電機外罩安裝，上、下擋風板及上蓋板安裝，油水管路安裝，測振、測擺裝置安裝，機組整體注油，噴漆等，在此不再敘述。

3結語

仙游抽水蓄能電站4臺機組均按本工藝流程的指導下完成了機組總裝工作，大大的提高了施工效率，同時各機組的振動、擺度、瓦溫、噪聲等均符合設計要求，受到專家的一致好評，也對施工工藝的流程給予極高評價，可供同類型蓄能電站工程借鑒。

參考文獻：

[1]GB 8564-2003水輪發電機組安裝技術規范[S].

[2]SD/T5113-2012水利水電基本建設工程單元工程質量等級評定標準[S].

[3]DL/T 507-2002水輪發電機組啟動試驗規程[S].

[4]GB/T18482-200可逆式抽水抽水蓄能機組起動試驗規程[S].

作者簡介：羅宗柯（1982-），男，工程師，從事水電站機電安裝工作。

收稿日期：2015-11-09

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.03.012

中圖分類號：TK730.6

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）03-0038-05