溪洛渡水電站水輪機筒形閥安裝

何強斌

摘 要：溪洛渡水電站位于金沙江上游，是中國第二、世界第三大水電站（已投運）。電站在左、右兩岸各安裝9臺單機容量770MW的巨型水輪發電機組，總裝機僅次于三峽水電站和伊泰普水電站。右岸9臺套機組由東方電機有限公司生產。本文對溪洛渡水輪機筒形閥的特點、安裝工藝、質量控制、調試及后續運行檢修等進行了論述。

關鍵詞：溪洛渡水電站;筒形閥;安裝;調試;運行檢修

中圖分類號：TV732.7 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2019）08-0162-02

1 概述

水輪機筒形閥由于動作靈活，能更好地保護機組，特別是中高水頭，泥沙含量大的水電站，活動導葉關閉時，漏水量較大、水流射速高，極易造成導葉的泥沙磨損與間隙氣蝕，筒形閥可以有效地保護導葉。溪洛渡筒形閥主要由筒體、6個接力器及相應控制系統、油管路等部分組成，筒形閥整體結構示意圖見圖1。

2 筒體的組焊

溪洛渡筒形閥筒體由ASTM A516 Gr70鋼板卷制而成，受運輸條件限制，在廠內分為兩瓣制造，通過運輸支架運至工地組圓，分瓣面通過螺栓把合后進行焊接。由于筒體屬于大直徑的筒形薄壁件，在此過程中控制筒體的變形保證筒體的圓柱度是安裝的重點和難點，筒體組焊示意圖見圖2。

控制筒體組圓過程主要質量控制措施有：①將筒體水平（≤0.30mm）、合縫面錯牙（≤0.05mm）調整到標準以內，把緊組合螺栓并裝入銷釘，復測筒體圓度;②合縫面焊接過程中實時監測筒體的變形情況，必要時需進行焊接順序的調整，防止因焊接熱影響產生過大的角變形;③焊后對筒體圓度進行復測并將組合螺栓重新拉緊。

3 筒體與頂蓋套裝

以頂蓋下平面為基準，將筒體調整水平（≤0.5mm），以頂蓋止漏環為基準，調整筒體與頂蓋同心（≤0.5mm）;同時需保證筒體與頂蓋之間的開檔在600mm～800mm以上;將接力器吊裝在頂蓋上，將提升桿與筒體把緊，再使接力器缸懸空，測量提升桿垂直，以此為依據修磨特殊墊片，接力器與筒體安裝示意圖見圖3。

4 接力器與筒體連接

提升桿垂直度調整合格后（≤0.10mm/m），使接力器缸體自由下落在頂蓋上（A516 Gr70），開始焊接接力器墊環外圈，采用氣保焊對稱分段退步進行焊接，在接力器上缸蓋X、Y方向架設百分表進行檢測，焊接過程中隨時調整焊接順序以確保焊接變形量在可控范圍內;最后吊出接力器、焊接墊環內圈，焊接完成后進行PT探傷并做煤油滲透試驗，以保證運行后不會出現漏水的情況。

5 接力器墊環的焊接

此處的重點和難點就時控制接力器墊環（16MnR）上平面的水平，因為其水平直接影響接力器缸垂直度。安裝要求其上表面水平為0.03mm/m（墊環外圈直徑φ600mm），但實際焊接完成后由于焊接變形導致其內外圈水平相差很大（內圈普遍高于外圈），目前的做法是先對其進行初步打磨，整體水平控制在0.2mm/m以內后續再進行加墊處理（一般加銅皮）。

6 接力器缸垂直度調整

將接力器缸與墊環把緊，復測提升桿垂直度，如不滿足要求，則在墊環與下缸蓋之間加墊調整。注意此處把合螺栓的材質為35CrMo屬于高強鋼，同時考慮筒閥接力器動水關閉時下腔最大壓力，此處螺栓的預緊力矩應盡量大，即計算該螺栓的預緊力矩時，可取材料屈服強度的70%。

7 導水機構預裝

在頂蓋筒閥套裝時，當筒閥與頂蓋水平、同心調整完成后通過測量筒體上12塊固定導向板中心線的弧長和分布圓半徑D1，測量對應固定導葉分布圓半徑D2。那么導向條配加工后厚度應為D2-D1-0.50mm。導向條間隙的設計值為0.8～1.0mm，取0.5mm首先是考慮導向條與座環焊接后焊縫收縮會使間隙變大，同時又能保證頂蓋能順利吊裝到位，盡量減少導向條的打磨量。

8 座環導向條的焊接

焊接時應盡量上下對稱均勻焊接，為減少變形，應采用對稱分段退步焊、窄道焊工藝。根據其變形情況改變焊接順序，必要時應中斷焊接。溫度過高時（140～170℃），須停止焊接，座環導向條焊接示意圖見圖4。

9 座環導向條打磨

導向條焊接完成后初步對其表面進行打磨，待導水機構預裝時測量導向條間隙來確定最終的修磨量。此處重點是控制導向條打磨后的垂直度（0.08mm/m）。由于導向條為鋁青銅材質，厚度薄、傳熱快、焊接量大，焊后導向條扭曲變形尤為明顯。這又增加了焊接后打磨的工作量。溪洛渡在后續機組中采用的分段打磨的方案，即先打磨座環上環板以上位置導向條保證頂蓋順利安裝就位，后續對下段導向條進行打磨。

10 筒形閥密封的安裝

筒形閥密封分為筒體與頂蓋密封（上密封）及筒體與底環密封（下密封）。因為結構原因，上密封裝時應注意在螺栓預緊后為密封圈留有一定的變形量以避免安裝后造成密封壓板傾斜。上、下密封安裝前應先進行預裝，將各壓板根據方位標記、編號安裝就位螺栓不帶緊。調整好密封條長度位置后再對稱逐步預緊（插裝法），筒形閥密封結構見圖5。

11 筒形閥無水調試

筒形閥機械部分安裝完成，導向條間隙處理合格后就可以進行筒形閥無水動作試驗，此試驗針對溪洛渡筒形閥控制部分的特點，分為兩個階段進行。

（1）筒形閥控制部分（數字缸）安裝前。利用自制的簡易油壓裝置連接筒形閥接力器的上下腔，利用筒體自重及油壓裝置實現筒形閥全行程內的動作試驗。記錄接力器上下腔油壓及不同開度下導向條間隙數據，此數據可以作為座環固定導向條修磨的依據及導向條間隙是否滿足安裝要求的依據。

（2）筒形閥控制部分（數字缸）安裝后。數字缸安裝后的無水調試試驗項目與安裝前基本一致，但導向條間隙數據只作為記錄，不作為單邊間隙是否合格的判斷依據。同時注意在筒形閥油壓系統達到工作壓力前（6.3Mpa）應先將油壓升至≤1Mpa左右在筒形閥全開位置對接力器下腔進行排氣操作。根據數字缸的安裝特點，數字缸的安裝和拆除筒形閥必須處于全開位置并用機械鎖定鎖緊。在筒形閥全關位置時，用塞尺檢查筒形閥底部過流面與底環過流面是否存在間隙，對局部存在間隙的情況，可在控制系統調試模式下對單個接力器進行壓緊調整，保證可靠密封。

12 筒形閥有水調試

有水調試試驗主要包括：靜水中的啟閉試驗、筒形閥動水關閉試驗。此時監測筒形閥運行狀態的主要方法就是通過監測筒形閥接力器上下腔的壓強差（壓力差）來進行判斷筒形閥運行過程中是否平穩，上、下腔壓差有無異常突變的情況，這對了解筒形閥的運行狀態很重要。

試驗方案：分別在機組空載、25%、50%、75%和100%額定負荷下，導葉保持相應開度，用筒形閥關閉減負荷，負荷接近零時斷開斷路器，筒閥關閉后，關閉導葉。試驗判據：最大單個接力器油壓波動峰值，蝸殼最大壓力。

13 筒形閥的運行及檢修

（1）對于引水壓力鋼管較短或上游設置有快速閘門的電站，筒形閥一般作為正常開停機閥門使用，運行方式是：開機-開筒形閥-筒形閥全開-開活動導葉;或者關機-關活動導葉-活動導葉全關-關筒形閥-筒形閥全關。嚴禁使用筒形閥進行機組流量調節。（2）對于引水壓力鋼管較長或者上游沒有設置快速閘門的電站，筒形閥除了上述功能外，還兼有機組事故停機保護作用。所以進行筒形閥的動水關閉試驗就顯得尤為重要。（3）對于水質偏硬的電站（鈣、鎂、鈉離子含量高），提升桿長期在水中浸泡特別容易產生水垢，表面形成一致密的沉積物。這些沉積物對接力器密封將產生不良影響。所以在機組運行時應注意觀察接力器漏油箱油位的變化。（4）將接力器下缸蓋上的排水孔打開，注意觀察密封漏水情況。（5）在機組長時間停機時，應定期將筒形閥在進水中開關數次以緩解結垢情況帶來的不利影響。（6）針對電廠的C修，需檢查筒形閥在無水條件下不同開度的導向條間隙、筒體與提升桿連接的超級螺栓檢查、筒閥全關位置與底環過流面間隙檢查及壓力管路和接頭閥門的漏油檢查等常規檢查項目。

14 結語

本文總結了溪洛渡水輪機筒形閥在安裝過程中主要安裝工藝及安裝質量的主要控制措施，較為全面的總結了水輪機筒形閥安裝調試的重點、難點，希望可以為后續同類型的機組安裝調試提供借鑒。

參考文獻

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