燈泡貫流式水輪發電機組安裝程序的問題分析

史清軍

摘 要：本文通過四川龜都府水電站樞紐工程機組檢修中所遇到的轉輪與發電機轉子安裝程序的問題分析及良好實踐，簡要介紹了在特殊情況下，在保證安全施工及安裝質量的前提下，通過對機組安裝程序的創新，大大縮短檢修安裝工期而采取的技術措施，為該類型機組檢修及安裝工作提供借鑒。

關鍵詞： 燈泡貫流式水輪發電機 安裝程序 問題分析

中圖分類號：TM612 文獻標識碼：A 文章編號：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1. 概況

四川龜都府水電站位于四川省雅安市草壩鎮水口村附近名山河與青衣江匯合處的龜都府小島展布的河段上，是青衣江干流規劃開發第六級中型水電站工程。電站裝有3臺單機容量為21MW貫流式水輪發電機組，總容量6.3萬千瓦。

龜都府水電站轉子自重約75噸；轉輪直徑4800mm，重約27噸；主軸為一根軸結構，長5934mm，主軸自重30.4噸；主軸、水導軸承及發導組合軸承、吊具總重約60噸。主軸兩端法蘭分別安裝轉輪、轉子，轉輪和轉子呈懸臂狀態；中間法蘭?1470mmX275mm為推力軸承鏡板。

2. 檢修安裝工程所遇到的問題

龜都府水電站1號機組檢修工程為一臺套水輪發電機組檢修工程，并有單機技術供水系統安裝、機組公用技術供水取水口濾網制安（水下）、機組動平衡試驗等19項技改項目；總工期60天，由黃河電力檢修工程有限公司承攬項目施工。公司組建項目部奔赴該站負責項目實施，共計32人。

工程開工第10天，發電機轉子分解拆吊并轉入檢修；開工第12天，水輪機轉輪分解拆吊并轉入檢修；開工第15天，主軸及軸承系統分解拆吊并轉入檢修；設備分解階段共計15天。導水機構部件由于工作狀態良好，與業主方協商后，未進行分解拆吊，在機坑內對導水機構部件進行分解檢修。

2.1. 主軸及導軸承系統檢修情況

主軸及導軸承系統分解拆吊后，項目部積極進行主軸及組合軸承分解、檢修；開工第30天，主軸及組合軸承檢修完畢并成功吊裝。主軸安裝調整完畢后，按照一般常規安裝程序，應該安裝轉輪。

2.2. 轉輪檢修情況

轉輪自開工第12天分解拆吊后，進入轉輪分解、檢修階段；但在轉輪分解過程中，由于業主方專用工器具準備不足，先后遇到輪體芯4-M72螺栓分解無專用加熱棒，槳葉接力器動作試驗工具壓力不足，槳葉M80x4固定螺釘分解專用加熱棒功率不足等諸多問題；在甲、乙雙方共同努力下，采用修理、購置或加熱棒串聯等方法解決專用工器具短缺的問題。轉輪槳葉分解進度進展緩慢；特別是轉輪槳葉固定螺釘的分解，已嚴重影響到工程總工期的實現。至開工第38天，轉輪最后一個槳葉終于被分解完畢。

總工期60天，而轉輪檢修就用去30天。工程開工第41天，轉輪具備吊裝條件。至此，離工程竣工只有19天，轉輪檢修工期嚴重滯后。

2.3. 轉子檢修情況

開工第10天，發電機轉子分解拆吊。開工第31天，發電機轉子檢修、試驗完畢，具備安裝條件。

2.4. 工程施工工期情況

根據燈泡貫流式水輪發電機組安裝及檢修導則等相關技術規范，該類型機組在檢修安裝過程中，一般常規的安裝程序是主軸及導軸承系統中心軸線調整就位后，應該首先安裝轉輪，再安裝發電機轉子。但是，龜都府水電站1號機組檢修工程的施工情況來看，若在轉輪檢修嚴重滯后的情況下，仍然采用常規的安裝程序，不僅工程合同工期無法實現，還會嚴重影響該站在汛期的安全防汛度汛，對業主方也會造成很大的經濟損失。

因此在此情況下，分析研究轉輪與轉子的安裝程序顯得尤為重要。

3. 安裝程序變更說明：

施工項目部針對檢修過程中出現的情況以及檢修安全、質量及工期進度的總體目標，在認真分析設備結構的基礎上，征得監理方及業主方首肯后作出先吊裝轉子的決定。

3.1. 先吊裝轉子后主軸受力示意圖：

3.2. 各部受力說明：

轉子吊裝后各部相對位置情況示意圖可知，在發電機轉子吊裝前，主軸由發電機徑向軸承和水輪機導軸承支撐，主軸呈自由及水平狀態；當發電機轉子安裝后，主軸發電機側重量突然增加，導致發電機徑向軸承受力大大增加，根據杠桿原理，以發電機徑向軸承為支點，水輪機側主軸可能會被抬起致使水輪機導軸承內表面頂部受力，根據主軸受力示意圖分析可知，由于水導軸承受力點離支撐點較遠，其內表面頂部所受向上力約為轉子重量的10%。而發電機徑向軸承和水導軸承間隙約為0.70-0.90mm之間，軸向長度約800mm，使徑向軸承受力面積足夠大；鏡板兩側的發電機導軸承正、反推力瓦限制了主軸的軸向位移，致使轉子吊裝后不會產生對軸瓦的損傷；各軸承無論受力面積或受力點均能承受先吊裝轉子帶來的不利影響。

3.3. 采取的安全技術措施

發導組合軸承體支撐環與管型座所有定位銷釘及螺栓按原有位置及緊度固定牢固；為防止轉子吊裝后發導組合軸承體支撐環下移，在管型座組合軸承支撐環底部及兩側焊接有定位塊，將組合軸承定位；轉子吊裝后百分表檢測支撐環下降值在0.10mm范圍內，屬于正常位移量；轉子吊裝后檢查水導軸承扇形板各連接組合面無間隙，說明該處受力未超出設計荷載；在軸瓦安裝過程中，對所有導軸承都涂抹了透平油，也在一定程度上減少長期靜止荷載對瓦面的損傷；

4. 機組安裝程序變更效果檢查

4.1. 工期情況

面對轉輪檢修工期嚴重滯后、汛期臨近的壓力下，檢修項目部經過認真技術分析，決定先吊裝轉子及發電機部分。開工第32天，發電機轉子開始吊裝，并用10天時間，安裝完成發電機轉子、定子及泡頭。開工第41天轉輪吊裝完成。如果按照常規安裝程序，必須先安裝轉輪，則工期滯后至少20天，還會造成大量人力、財力浪費；改變常規安裝程序，先安裝發電機轉子，能夠確保工程總工期。

4.2. 安全及質量情況

在水輪發電機組檢修安裝工作全部完成后的機組首次啟動試運行，是對機組檢修安裝質量的全面檢查，也是對改變傳統安裝程序的一次考驗。技術人員對機組各部瓦溫進行了認真監測記錄，機組連續運行至瓦溫恒定，各部瓦溫正常，說明先吊裝發電機轉子沒有對機組導軸承的安全運行造成不利影響。

5. 結束語

燈泡貫流式機組是低水頭電站的理想機型，它與立式機組相比，具有比轉速高、過流量大及水力效率高、結構簡單、施工方便、投資少、見效快等諸多優點；隨著該類型機組的不斷投產發電，檢修市場不斷擴大。如何在機組安裝過程中理順安裝程序，不僅需要認真分析機組結構特點，還要結合現場施工實際，綜合分析確定，才能夠確保施工安全、質量及工期目標的順利實現，獲取最大的經濟效益。

參考文獻

[1]《水輪發電機組安裝技術規范》

[2] 黃金樹.洪江燈泡貫流式水輪機性能與運行狀況分析[J]. 水電站機電技術. 2009（04）

[3] 富旭平，鄭峰.燈泡貫流式水輪機效率問題[J]. 水電能源科學. 2008（06）