沖擊式水輪發(fā)電機組尾水管里襯及機殼安裝方法

楊森隆，余天才

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

1 工程概況

以禮河四級電站復建后總裝機容量為130 MW，按其裝機容量確定為中型三等工程。以禮河四級電站復建工程裝有4臺沖擊式水輪發(fā)電機，水輪機型號：CJA1581-L-185/4×15.4。額定水頭517.5 m，最大水頭542.7 m，額定流量7.23 m3/s，最小水頭515.3 m，額定轉(zhuǎn)速500 r/min，飛逸轉(zhuǎn)速900 r/min，額定容量33.6 MW，旋轉(zhuǎn)方向為俯視逆時針。

2 尾水管里襯安裝

以禮河四級電站復建工程水輪機組的尾水管里襯主要構(gòu)件包括尾水管底板、四周側(cè)板、穩(wěn)水柵等部分。各部件因設計尺寸和施工工藝等要求不同，實際到貨情況及相關參數(shù)如下所述：

（1）底板外形尺寸較大，為方便運輸和施工，底板分3瓣出廠后現(xiàn)場組裝焊接成整體，單臺總重2 280 kg。

（2）側(cè)板分上下兩個大段，下段由5塊組裝而成，上段由8塊組裝而成，均為分瓣到貨，現(xiàn)場組裝形成整體，單臺機側(cè)板總重16 000 kg。

（3）穩(wěn)水柵包括主梁、次梁、軌道、格柵等構(gòu)件，單臺穩(wěn)水柵的重量為7 602 kg。

尾水管里襯整體結(jié)構(gòu)見圖1所示。

圖1 尾水管里襯整體剖視圖

2.1 底板安裝

（1）底板分3瓣到貨后，按照設計圖紙和廠家出廠標記的±X/Y軸線等控制要求在施工工位上組裝成整體，組裝時嚴格按照設計圖紙要求控制底板的外形組裝尺寸、整體平面度、組合處錯臺等部位的尺寸。

（2）組裝驗收合格后進行焊接工序，尾水管里襯焊縫質(zhì)量要求較高，故在焊接工作前需對施焊人員進行焊工考試，考試合格者方可進行施焊作業(yè)。焊接時作業(yè)人員嚴格按照焊接工藝評定和規(guī)范要求進行施工作業(yè)，不得擅自修改焊接參數(shù)，降低焊接施工質(zhì)量要求。

（3）焊接完成后，按圖紙要求對過水面進行焊縫外觀打磨處理，保證焊縫表面光滑過渡。待焊縫冷卻時長達到規(guī)范要求后進行焊縫無損檢測，無損檢測合格后方可進行混凝土澆筑。

（4）底板因整體面積較大，澆筑過程中為避免產(chǎn)生空腔現(xiàn)象發(fā)生，故澆筑時需與設計和監(jiān)理等單位溝通好開展相關的振搗孔，待混凝土澆筑完成后再采用相同的焊接施工工藝完成焊接作業(yè)。

2.2 下段側(cè)板的安裝

（1）下部里襯側(cè)板為“［”形結(jié)構(gòu)，下游側(cè)未封口。下部側(cè)板總高4 012 mm，分5瓣到貨，現(xiàn)場組裝焊接形成整體。下段里襯結(jié)構(gòu)見圖2所示。

圖2 下段里襯俯視圖

（2）底板混凝土養(yǎng)護期滿足要求后開始下段側(cè)板的安裝，安裝前先找出設備廠家供貨時標記的軸線并利用全站儀等設備在側(cè)板安裝周邊做好控制點標記。

（3）側(cè)板均由廠房80 t橋機吊裝至組裝位置后開始安裝，安裝時先安裝+Y方向的1瓣，側(cè)板吊入后就位于底板預先焊接完成的托板上，調(diào)整軸線位置，偏差控制在2 mm以內(nèi)。采用拉緊器拉緊調(diào)整側(cè)板的垂直度，確保垂直度不超過1 mm/m。待各項尺寸滿足要求后，用槽鋼與上游側(cè)廠房邊墻預埋插筋固定牢固。

（4）其余下部側(cè)板以+Y方向的側(cè)板為基準，向兩側(cè)逐件順序安裝。

（5）下段側(cè)板各個部件整體組裝完成后應在焊接之前進行整體的幾何尺寸檢查，用拉緊器調(diào)整側(cè)板的X、Y軸線與機組X、Y軸線的偏差不超過10 mm，中心偏差不超過10 mm，各側(cè)板垂直度不超過1 mm/m，里襯內(nèi)切圓直徑偏差不超過±10 mm。

（6）下段側(cè)板整體尺寸檢查合格后將拉緊器點焊，并用槽鋼固定后開始施焊作業(yè)。按照焊接工藝完成后進行焊縫無損檢測，檢測合格后里襯側(cè)板外側(cè)焊縫要做好防腐。

（7）在尾水管下段里襯內(nèi)部搭設腳手架用于內(nèi)部支撐，以防后續(xù)混凝土澆筑里襯變形，澆筑時要做好里襯整體尺寸檢測。若混凝土澆筑導致側(cè)板產(chǎn)生變形需及時進行相應的調(diào)整處理，保證其整體尺寸滿足規(guī)范控制要求。下段里襯具體的外部加固情況和內(nèi)部混凝土澆筑前的腳手架搭設詳見圖3所示。

圖3 下段里襯側(cè)板外圍加固及內(nèi)部支撐圖

2.3 上段里襯側(cè)板安裝

（1）上段側(cè)板為不規(guī)則6邊形，總高3 800 mm，分8瓣到貨，現(xiàn)場組裝焊接形成整體。尾水管里襯上段形狀詳見圖4所示。

圖4 上段里襯俯視圖

（2）上段里襯側(cè)板安裝時采用廠房橋機吊裝就位，安裝時先安裝+Y方向的1瓣。安裝前先在下部側(cè)板的外側(cè)焊縫連接處焊接擋塊，安裝時先調(diào)整上段里襯側(cè)板軸線位置，偏差控制在2 mm以內(nèi)，采用拉緊器調(diào)整其垂直度確保不超過1 mm/m，即可進行點焊加固。待各項尺寸滿足要求后，用槽鋼與地面預留的錨筋固定牢固，加固方法與下段里襯側(cè)板一致。

（3）其余上段側(cè)板以+Y方向的側(cè)板為基準，順時針逐件順序安裝，安裝時采用拉緊器、千斤頂?shù)裙ぞ哒{(diào)整各側(cè)板的X、Y軸線與機組X、Y軸線的偏差不超過10 mm，中心偏差不超過10 mm，各側(cè)板垂直度不超過1 mm/m，里襯內(nèi)切圓直徑偏差不超過±10 mm。合格后將拉緊器點焊，并用槽鋼固定牢固。

（4）上段8塊側(cè)板全部安裝完成后進行整體跨距尺寸測量，記錄好數(shù)據(jù)，驗收合格后方可進入下步施工工序。

（5）按照焊接工藝流程對上側(cè)板與下側(cè)板之間的環(huán)縫和上段側(cè)板之間的立焊進行焊接，焊接完成按照圖紙要求打磨平滑后進行無損檢測。

（6）同理需在尾水管上段里襯內(nèi)部搭設腳手架用于內(nèi)部支撐，以防后續(xù)混凝土澆筑里襯變形，澆筑時要做好里襯整體尺寸檢測。若混凝土澆筑導致側(cè)板產(chǎn)生變形需及時進行相應的調(diào)整處理，保證其整體尺寸滿足規(guī)范控制要求。

2.4 穩(wěn)水柵安裝

上段里襯內(nèi)部安裝軌道預埋件及穩(wěn)水柵主梁需在里襯上開好相應的孔，待開孔完畢即可開始主梁的安裝工作，主梁軌道安裝調(diào)整完成后，封焊好尾水里襯與主梁工字鋼的配割孔，堵板應與尾水里襯過流面平齊，焊縫應打磨光滑與其它焊縫一起進行焊縫無損檢測。待軌道和穩(wěn)水柵安裝焊接完成之后，與其它焊縫一起進行焊縫無損檢測，焊縫檢測合格后進行里襯側(cè)板外部焊縫的防腐工作，而上部里襯內(nèi)部同樣需搭設腳手架用作支撐，混凝土澆筑前后要做好檢測。

3 機殼安裝

機殼位于分流管內(nèi)，由機殼上段、斜板、側(cè)板構(gòu)成，總重13 400 kg。機殼上段整體到貨，機殼斜板分8瓣到貨，現(xiàn)場組焊形成機殼整體。機殼機構(gòu)詳見圖5所示。

圖5 機殼正視圖

3.1 機殼側(cè)板安裝

（1）機殼側(cè)板安裝前需先把尾水管里襯側(cè)板多余部分進行切割。而且側(cè)板安裝要在分流管安裝焊接完成后才具備安裝條件，因為機殼側(cè)板與分流管4個岔管是相連接的，在安裝過程中要注意機殼側(cè)板與分流管連接的位置，安裝時優(yōu)先安裝與分流管岔管相連的4塊側(cè)板。機殼側(cè)板與分流管岔管連接情況詳見圖6所示。

圖6 機殼側(cè)板俯視圖

（2）安裝前先在上段里程側(cè)板的外側(cè)焊縫連接處焊接擋塊，再用廠房80 t橋機把側(cè)板吊到指定位置。

（3）側(cè)板與分流管岔管組裝后用工具調(diào)整好側(cè)板的軸向及垂直度，軸線方位偏差不超過±10 mm，垂直度不超過1 mm/m。調(diào)整好后先在側(cè)板與尾水里程連接處用定位焊加固好，外側(cè)再用槽鋼進行支撐即可。

（4）與分流管相連的4塊側(cè)板組裝調(diào)整完成后進行剩下4塊的組裝，按順序組裝完成后把側(cè)板相連接部位進行定位焊。

（5）側(cè)板整體安裝完成檢查跨距偏差控制在±7 mm內(nèi)，機殼側(cè)板的中心方位偏差控制在±10 mm，用拉緊器和槽鋼進行外部加固支撐，側(cè)板連接處和側(cè)板與里程板焊縫連接處點焊加固。

（6）由于分流管在機殼側(cè)板安裝完成后才進行水壓試驗，所以與岔管法蘭相連處焊縫在分流管水壓試驗前先不進行加固焊接，以免試驗過程中機殼受分流管影響發(fā)生有害變形，等分流管水壓試驗進入保壓階段再進行連接焊縫的焊接。

（7）機殼側(cè)板焊縫焊接完成后打磨光滑進行無損檢測，合格后機殼側(cè)板外側(cè)焊縫做好防腐，機組本輪埋件安裝完成即可開始分流管的混凝土保壓澆筑，本輪只澆筑到分流管腰線所以可以等本輪澆筑完成后再來安裝機殼斜板和機殼上部法蘭。

3.2 機殼斜頂和上部法蘭安裝

機殼斜頂和上部法蘭結(jié)構(gòu)詳見圖7所示。

圖7 機殼上部俯視圖

3.2.1 機殼斜板安裝

（1）機殼斜板安裝前先按照設計尺寸設計焊接一個組裝工件，將8瓣斜板鋪設在基礎骨架上進行點焊，再用連接塊進行加固。

（2）單個固定焊縫長度在100 mm～200 mm，因為后續(xù)要把成型的斜頂直接吊裝到機組與機殼側(cè)板組合，所以焊接強度必須足以支撐整個吊裝過程才行。

（3）斜頂?shù)跹b過程中做好標記對照好軸線方向，確保軸線方向的正確性再進行斜頂?shù)墓潭ㄕ{(diào)整，調(diào)整完成后先固定好再進行斜頂與機殼側(cè)板連接焊縫的焊接。

3.2.2 機殼上部法蘭安裝

機殼上法蘭與水輪機水導軸承主軸配合，直接關系到整個水輪機后續(xù)各部件的安裝和機組運行工作，故其安裝精度高，設計圖紙要求其整體水平度在0.04 mm/m。故機殼上法蘭的安裝是質(zhì)量檢驗的主控關鍵工序之一。

（1）安裝前先搭設可以支撐起機殼上法蘭的支撐工件，先從穩(wěn)水柵搭設4根強度可以支撐機殼上部法蘭的鋼管，并用固定長度的鋼條連接固定好4根鋼管的位置，安裝過程中要確保鋼管不傾斜，并在鋼管頂部用水平尺測量架設4臺大小相同水平度一致的千斤頂點焊固定好。

（2）利用水平儀將4個千斤頂?shù)母叱陶{(diào)至圖紙上的高程832.60 m，現(xiàn)場吊裝至機組與機殼斜板進行組裝，吊裝過程中要對照圖紙確保機殼上法蘭軸線方向正確再下落組裝，下落到千斤頂上即可開始調(diào)整。

（3）調(diào)整好機殼上法蘭與機組的同心度，調(diào)整前先在斜頂上架設可推動機殼上部法蘭的千斤頂來進行同軸度調(diào)整，確保同軸度偏差不超過1 mm。

（4）上法蘭高程的調(diào)整，調(diào)整前把原先分流管的中心線上引至機殼側(cè)板上部合適位置，再在機殼內(nèi)部合適位置架設水準儀來測量，對機殼上法蘭各軸線方向進行高程調(diào)整測量，確保分流管中心高程到機殼法蘭高程偏差不超過±0.5 mm。

（5）上法蘭水平度調(diào)整，上法蘭水平度調(diào)整前先清理好法蘭，并在法蘭4個軸線方向上用水砂紙打磨出可以架設框式水平儀的位置，并用千斤頂進行調(diào)整，調(diào)整至各軸線方向的水平度均不超過0.04 mm/m。法蘭水平度調(diào)整完成后需再復測高程確保高程偏差不超過±0.5 mm。

（6）高程、水平同軸度調(diào)整完成后機殼內(nèi)部用拉緊器對上部法蘭軸線方向進行固定支撐。此時再調(diào)整斜板高程，斜頂此時只有底部是焊接了，要把其他位置的定位焊縫、搭板切割開，再來調(diào)整斜板高程，高程調(diào)至一致后再用搭板進行固定。

（7）為確保數(shù)據(jù)的準確性調(diào)整后會用2種及以上的方法來復測驗收。驗收合格后即可開始焊接準備，焊接過程中要注意焊條的選用且焊條需要進行烘烤才能進行現(xiàn)場焊接工作。斜頂與機殼上部法蘭焊縫焊接采用的是對稱焊接，兩個焊工同時進行施焊，避免焊接變形。

（8）焊接過程中要檢測好機殼整體高程、機殼上法蘭水平、機殼上法蘭與機組同心度的數(shù)據(jù)，看數(shù)據(jù)是否在偏差范圍，如有偏差先進行調(diào)整再進行焊接，焊接完成后將機殼內(nèi)部焊縫打磨光滑然后進行焊縫無損探傷，合格后機殼外部焊縫應按要求做好防腐。

4 總結(jié)

通過對以禮河四級電站復建工程32.5 MW沖擊式水輪尾水管里襯和機殼的組裝順序、調(diào)整和焊接方法的介紹，綜合闡述了尾水管里程的安裝順序、安裝質(zhì)量控制范圍、焊接及過程注意事項，希望對同類型的機組安裝提供有益的幫助。