長龍山抽蓄電站機組導水機構快速安裝

曾志輝

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝事業部，云南 昆明 650032）

1 實施項目簡介

長龍山抽水蓄能電站裝機規模2 100 MW（6×350 MW），其中1～4號機組為立軸空冷懸式水輪發電機組，機組額定轉速500 r/min，額定水頭710 m。發電電動機軸系采用一根軸結構，通過聯軸螺栓與水輪機軸相連。導水機構由底環、頂蓋、活動導葉、控制環、導葉拐臂、接力器及操作機構等組成，其中底環為整體到貨，頂蓋為分瓣結構，分2瓣。頂蓋與座環之間采用螺栓把合。活動導葉共16個。活動導葉軸承采用自潤滑材料，不需再設潤滑系統。每臺機設2個接力器通過控制環操作導水葉。轉輪為不銹鋼鑄焊結構。

表1 主要安裝設備工程量

2 質量控制

（1）底環安裝高程偏差≤±0.2 mm，底環抗磨板水平度≤0.15 mm，底環腔密封性能試驗0.7 MPa，保壓30 min無滲漏。

（2）上、下止漏環同心度≤0.10 mm，導葉安裝后均能靈活轉動；導葉端面總間隙為0.5～0.7 mm。

（3）安裝后上止漏環對稱方向間隙偏差≤0.1 mm，無常見機電安裝質量“頑癥”出現。

（4）頂蓋組合縫錯牙與間隙滿足國標要求，上固定止漏環圓度≤0.07 mm，同心度≤0.05 mm，各預緊螺栓伸長值或預緊力偏差為0～7%。

3 資源管理與投入

導水機構安裝由項目部統一管理，項目部各級管理（技術、質量、安全、生產）人員對施工各工序全面、全過程參與控制；嚴格執行質量三檢制度，加強過程控制，施工中的每道工序均須嚴格要求，每道工序完成后，均由監理和廠家代表檢查驗收，而后進行下一道工序的施工，及時收集、整理施工資料，并規范歸檔。導水機構的現場施工人員及設備配置見表2。

表2 主要設備及施工人員配置表

4 導水機構安裝過程簡述

常規安裝程序為：零部件清洗檢查→導水機構預裝→導水機構拆除→轉輪吊裝→導水機構正式安裝→導葉間隙調整→附件及管路安裝，本次優化施工工序，將轉輪參與導水機構預裝，預裝后各部件不再拆除，安裝程序為零部件清洗檢查→底環安裝→轉輪吊裝→導水機構安裝→導葉間隙調整→附件及管路安裝。

工序優化節省了導水機構預裝工期15 d，剩余底環安裝及二期混凝土澆筑工期為35 d，轉輪安裝工期為5 d，導水機構安裝工期為25 d，導葉間隙調整工期8 d，共計73 d。

4.1 施工準備

（1）人、材、機準備就緒，根據已批復的施工方案，組織施工人員、技術質量和安全人員進行安全技術交底工作，熟悉施工工藝、技術要求、質量標準、安全措施和文明施工措施等內容。

（2）場地布置。合理規劃施工機具、移動照明以及隔離安全護欄，規劃各部件的擺放區域并張貼標識，孔洞區域設置臨邊護欄，布置安全的施工通道。

（3）測量放樣。放置縱橫中心線，標高基準點，嚴格按一級放樣、兩級程序驗收，要求基準線放樣準確，將機組X、Y軸線上的中心線標記到座環的上、下環板上和機坑里襯上，做好標記，作為機組安裝方位的基準。測量座環刻線與機組中心線偏差。

（4）技術交底。根據已批復的施工方案，由技術負責人或方案編制人員進行質量、安全、技術交底，交底應逐級進行，直至交底到全部施工作業人員。并留有書面技術交底記錄，交底人和被交底人均要簽字。

4.2 機坑及部件清掃與測定

清除蝸殼內部的積水、淤泥、異物等，然后用軸流風機吹干。清掃加工的座環法蘭面，用鋼絲輪去除法蘭面上的銹跡異物，清除座環各螺栓內的鐵屑、毛刺、混凝土等異物。針對機坑里襯的管路先拆除堵板，用高水頭由機坑內向外對管路（逐根）進行全面沖洗，應暢通并無異物，同時查驗管路的進出口位置應符合圖紙要求，沖洗前應通知監理、廠家進行旁站驗收。

將機組X、Y軸線上的中心線標記到座環的上、下環板和機坑里襯上，做好防護標記，作為機組安裝方位的基準。用精密水準儀測量并記錄各固定導葉中心線的絕對高程，計算平均值。以此平均值作為導水機構安裝中心線，即機組安裝高程基準。將高程基準標記在機坑里襯或專用的高程標記板上，并做好保護，作為以后機組安裝的高程基準點。電測法測量座環上、下鏜口、底環止漏環內徑，以底環止漏環最下環中心確定機組中心。復核接力器基礎板法蘭面與座環法蘭面的高差、基礎板法蘭中心相對機組X、Y軸線的距離，應符合驗收要求。

4.3 導水機構安裝方法

（1）底環安裝

清掃底環與座環的組合面，經檢查無毛刺和高點，吊裝底環通過機坑里襯上段進入水輪機室。底環進入水輪機機室后，調整底環的方位、水平度和中心，現場粘接、安裝密封圈，根據廠內標記對正X、Y基準線，以座環為基準調整底環方位偏差＜3 mm，綜合方位偏差＜1.5 mm。以座環上環為基準，采用機組中心掛鋼琴線的方法測量下止漏環安裝立面與座環的同心度，符合要求后緊固底環與座環把合螺栓。

螺栓緊固完畢后，復測底環水平＜0.15 mm；檢查底環與座環、肘管的中心和同心度，緊固螺栓過程中未發生位移，將螺栓緊固到位。底環固定螺栓全部緊固完成后，底環與座環單邊徑向間隙為0.25～0.60 mm；檢查底環下平面與座環軸向間隙為0.1～0.4 mm，最終按照1 700 N·m緊固螺栓時已涂抹螺紋鎖固膠。

現場安裝完成后對組合密封進行水壓試驗（試驗壓力0.7 MPa），保壓30 min無滲漏和壓降，經驗收合格后進行錐管焊接工作和二期混凝土澆筑，在澆筑過程應架設百分表密切監測底環抬動量，及時改變澆筑方向。在養護完成后復測底環安裝參數，滿足要求后安裝下止漏環及其附件。下止漏環最下環中心將定為以后整個機組的基準中心，底環止漏環安裝驗收完成后將止漏環中心、座環高程返點到發電機室；將底環止漏環中心返到底環泄流環位置，為后續調整上止漏環、頂蓋、發電機部件做準備，基準點做好相關標記和防護。

（2）轉輪吊裝與調整

對轉輪進行徹底的清掃，各加工面的油脂、污物、銹蝕及毛刺已清除干凈；檢查各精密加工面無銹蝕、劃痕等缺陷。

在底環下環處放置4對楔子板，其高程偏差小于1 mm，考慮到水發聯軸時存在10 mm止口，楔子板的厚度滿足轉輪吊入機坑就位后其高程比實際高程低約10 mm的要求，同時楔子板的搭接長度大于楔子板長度的2/3。將轉輪吊入機坑，注意避免碰傷止漏環，就位后調整轉輪水平，最終轉輪上法蘭水平小于0.02 mm/m。

（3）頂蓋在機坑內組裝、懸掛

將分瓣的頂蓋吊放在布置好的支墩上，檢查頂蓋組合面已清理干凈，且無高點和毛刺。將14個中軸套裝配就位，頂蓋組合縫處的兩個中軸套暫不安裝，避免影響頂蓋組合螺栓預緊，為防止中軸套與導葉間的密封增大頂蓋安裝的難度，中軸套密封件待頂蓋就位后安裝。

將兩瓣頂蓋依次吊入機坑，放置于臨時支墩上。在第二瓣頂蓋進入機坑內并完成調平工作后，安裝組合面密封條，密封條使用黃油臨時固定在組合面密封槽內，經各方聯合驗收后，進行兩瓣頂蓋的組合拼裝。在拼裝過程時刻觀察密封，防止密封圈脫落，緩緩調整兩瓣頂蓋的相對位置，控制組合法蘭面間距離在20 mm左右且平行，調整頂蓋組合法蘭面銷孔的錯牙以及頂蓋各加工面無錯牙，裝入頂蓋分瓣面定位銷子，依次裝入頂蓋組合螺栓、螺母將兩瓣頂蓋組裝成整體，緊固力矩為設計力矩的50%時再次檢查頂蓋加工面錯牙、頂蓋分瓣面的間隙滿足要求，對稱分兩次拉伸組合縫把合螺栓，并記錄伸長值。

完成后按照施工方案安裝上止漏環及其附件，電測法測量上止漏環與頂蓋同心度≤0.1 mm。

安裝頂蓋吊具，將頂蓋整體吊起，用M80×6的螺柱及六角螺母將頂蓋懸掛到機坑內，螺母已采取防松措施和防護措施。

（4）活動導葉安裝

將底環上平面及各導葉下軸套清理干凈，在密封和密封槽內涂抹潤滑脂，安裝軸套密封條；在導葉和頂蓋上安裝導葉吊裝工具，導葉吊裝過程中鋼絲繩與頂蓋接觸面用橡膠板進行全面的保護，橡膠板固定牢靠；按照導葉和頂蓋對應編號吊裝導葉。安裝完成后轉動全部導葉置于全關位置，用框架水平儀檢查導葉的垂直度不超過設計值，用塞尺檢查導葉與底環抗磨板的間隙小于0.05 mm，然后用寬膠帶封住防止異物進入。

（5）頂蓋安裝

對頂蓋和轉輪、底環、導葉等部位全面清掃，經檢查符合要求后安裝吊具，將頂蓋緩緩下落到足夠低的位置時，清掃頂蓋密封面，粘接并安裝密封，并利用手拉葫蘆調平頂蓋，旋轉對正方位，使頂蓋上的中軸套孔對準導葉，繼續下落頂蓋，架設百分表監測頂蓋與導葉間相互作用力，確保部件不發生碰撞或剮蹭。

根據廠內標記清楚地標出X、Y基準線，使頂蓋X、Y基準線與座環上鏜口的X、Y基準基本對齊，以座環為基準調整頂蓋方位偏差在±3 mm，綜合方位偏差在±1.5 mm以內。通過發電室和泄流環返的中心點調整鋼琴線，再根據鋼琴線的位置調整頂蓋、頂蓋止漏環與底環止漏環的同軸度不大于0.1 mm，頂蓋調整過程中監控頂蓋與導葉的相互作用，避免導葉與頂蓋卡死。

臨時安裝導葉上軸套，并確保導葉不受側向力下，緊固上軸套；預留4個軸線點處的上軸套不安裝，用于檢查導葉四周間隙是否均勻；待導葉靈活性檢查符合要求后再行安裝。自制小型門架配合手拉葫蘆使得導葉處于懸吊狀態，利用導葉扳手轉動導葉，導葉應該轉動靈活，無發卡現象。

按要求分兩次對稱緊固所有的頂蓋固定螺栓，并測量固定螺栓的最終殘余伸長值，預緊后再次確定頂蓋預緊過程中頂蓋沒有發生位移后，復測上述各項數據。測量所有導葉的端面總間隙，總間隙應為0.5～0.7 mm。按照設計要求對頂蓋完成滲漏試驗，0.7 MPa試驗壓力保壓30 min應無滲漏和壓降，符合要求后鉆絞頂蓋與座環的定位銷孔。

圖1 導葉轉動靈活檢查示意圖

（6）活動導葉端、立面間隙調整

安裝導葉間隙調整附件，通過導葉提升螺栓調整導葉端面間隙，導葉端面總間隙為0.50～0.70 mm（考慮到機組運行過程中導葉上浮，調整為下端面間隙0.20～0.30 mm，上端面間隙0.30～0.40 mm）。取下端蓋，使用鉛條代替調整墊板，預緊導葉提升螺栓，調整端面間隙符合要求，取出鉛條測量厚度，將可撕調整墊板厚度撕至與鉛條等厚，安裝調整墊板后再次檢查導葉端面間隙應符合要求。端面調整完成后使用手拉葫蘆與鋼絲繩將捆緊，檢查導葉已全關且立面間0.05 mm塞尺不能通過，在調整合格后，鋼絲繩和手拉葫蘆不能放松，直到控制環與導葉臂完成連接并驗收合格。

（7）安裝過程控制要點

安裝前零部件要清洗徹底，使用刀口尺檢查無高點和毛刺，復測部件重要尺寸偏差并記錄，清洗后的部件適當涂抹透平油防銹。

隱蔽工程施工過程嚴格執行旁站驗收，增加檢查頻次，本工序未驗收合格，嚴禁進入下一道工序施工。

止漏環圓度、同心度均勻劃分測點，經多人測量驗證，過程測量記錄數據齊全，包括測量桿長，鋼琴線直徑等參數。中心基準點返點前已對測量點加以處理，確保每次的測點在同一位置。

頂蓋調整時結合上下止漏環同心度，導葉大小頭端面間隙，綜合分析頂蓋調整方向，將頂蓋調整至最佳狀態，頂蓋調整和緊固螺栓預緊過程架設百分表監測頂蓋位移方向，做到精準調節。

5 結語

通過優化測量位置和方法，尤其以底環泄流環內壁測量返點的止漏環中心為基準，使得導水機構安裝工藝可隨之優化，轉輪、活動導葉等部件可直接吊裝就位，頂蓋吊入機坑的次數由常規的兩次減少為一次，免去了拆解的過程和減少了組裝的次數，從而達到一次性完成導水機構安裝的目的，在確保導水機構安裝精度的情況下能大幅度縮短導水機構安裝工期，節約了施工成本。