以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程上機(jī)架安裝工藝

郭堂海，楊松翠

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

1 工程概述

以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程裝有4×32.5 MW 沖擊式水輪發(fā)電機(jī)組，水輪機(jī)型號(hào)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32.5 MW，旋轉(zhuǎn)方向俯視逆時(shí)針[1]。

以禮河四級(jí)復(fù)建工程水輪發(fā)電機(jī)的整體結(jié)構(gòu)選型為立軸、懸式、全封閉雙路自循環(huán)空氣冷卻、三相、凸機(jī)同步發(fā)電機(jī)。發(fā)電機(jī)組成部分主要包括：定子、轉(zhuǎn)子、推導(dǎo)組合軸承和上機(jī)架、下導(dǎo)軸承和下機(jī)架、空氣冷卻器、制動(dòng)系統(tǒng)、滅火系統(tǒng)、蓋板、埋入基礎(chǔ)、管路、電纜等必要的部件。上機(jī)架為輻射型結(jié)構(gòu)，由中心體及6 個(gè)支臂組成，中心體兼作軸承油槽，為鋼板焊接結(jié)構(gòu)，上導(dǎo)軸承和推力軸承布置在中心體內(nèi)，上機(jī)架安裝需提前預(yù)裝，配加工墊板后進(jìn)行回裝。

2 施工工藝

2.1 上機(jī)架基礎(chǔ)板、上擋風(fēng)板及上滅活水管安裝

在上機(jī)架臨時(shí)安裝工位上布置4 個(gè)支墩，支墩布置應(yīng)平穩(wěn)可靠且方便上機(jī)架清洗、打磨、刷漆等，使用廠房橋機(jī)吊裝上機(jī)架至固定支墩上，檢查支墩平穩(wěn)可靠。清洗上機(jī)架配合面、定子機(jī)座和上機(jī)架墊板的配合面，使用刀口尺檢查應(yīng)無(wú)高點(diǎn)和毛刺，安裝上機(jī)架支腿基礎(chǔ)板，按要求力矩?cái)Q緊把合螺栓，同時(shí)按要求力矩檢查上機(jī)架支腿連接螺栓（上機(jī)架支腿與上機(jī)架中心體裝配到貨）。

為了施工安全及清掃方便，優(yōu)化施工工序，上擋風(fēng)和上滅火水管提前安裝。預(yù)裝上機(jī)架上擋風(fēng)板內(nèi)圈，拆除上擋風(fēng)板，焊接擋風(fēng)板墊條，焊接完成后，徹底清掃上機(jī)架，回裝上擋風(fēng)板。配裝上滅火水管，連接螺栓按規(guī)定力矩打緊，鎖墊片鎖緊，整體檢查通過(guò)驗(yàn)收合格。

2.2 上機(jī)架預(yù)裝

2.2.1 上機(jī)架預(yù)裝條件

機(jī)組中心、標(biāo)準(zhǔn)高程點(diǎn)已返點(diǎn)到位，大件已經(jīng)預(yù)存到機(jī)坑內(nèi)。

定子已吊裝就位，并且中心、高程、水平等調(diào)整合格并已完成驗(yàn)收，定子基礎(chǔ)已澆二期混泥土，且混凝土養(yǎng)護(hù)到期。

徹底清理上機(jī)架配合面、定子機(jī)座與上機(jī)架墊板的配合面，油槽等部件浸油表面，應(yīng)把殘余的型砂和污物清理干凈，并應(yīng)補(bǔ)刷與廠家同型號(hào)的耐油漆。將墊板及上機(jī)架相應(yīng)位置的配合面、螺紋孔和圓柱銷(xiāo)孔進(jìn)行清理。將定子機(jī)座與上機(jī)架墊板的配合面進(jìn)行清理。

2.2.2 上機(jī)架預(yù)裝輔助工具制作

上機(jī)架的軸向基礎(chǔ)墊板共6 個(gè)，坐落在定子機(jī)座的頂環(huán)上，整個(gè)上機(jī)架由定子機(jī)座承重，上機(jī)架的水平及高程通過(guò)配刨墊板來(lái)調(diào)整。

為了上機(jī)架預(yù)裝時(shí)高程和水平調(diào)整方便，根據(jù)圖紙上機(jī)架墊板厚度及上機(jī)架為6 支腿布置，因此制作6 對(duì)楔子板，楔子板用于上機(jī)架高程和水平調(diào)整。

考慮上機(jī)架預(yù)裝完成后如何定位，使得回裝時(shí)上機(jī)架中心、方位不變，結(jié)合圖紙及現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況，制作6 對(duì)定位塊，采用銷(xiāo)釘定位的方式來(lái)完成上機(jī)架預(yù)裝。為節(jié)省材料及成本控制，由于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)下導(dǎo)軸承裝配中廠家每臺(tái)機(jī)提供有8 個(gè)Φ30×190 的錐銷(xiāo)，根據(jù)錐銷(xiāo)尺寸，準(zhǔn)備12 塊長(zhǎng)寬高為100 mm×100 mm×60 mm 的鐵板，每?jī)蓧K為一對(duì)點(diǎn)焊在一起配鉆Φ30×190 的銷(xiāo)釘孔，并使用鋼字碼成對(duì)打印標(biāo)記方便安裝時(shí)辨識(shí)（圖1）。

圖1 定位塊示意圖

2.2.3 上機(jī)架預(yù)裝

將6 對(duì)楔子板布置在定子機(jī)座與上機(jī)架墊板的配合面上，調(diào)整楔子板頂面高程偏差不超過(guò)±1 mm。利用廠房橋機(jī)將上機(jī)架吊裝至定子機(jī)座正上方，在距離楔子板高度10 mm 時(shí)，可使用鋼板尺初調(diào)上機(jī)架與定子機(jī)座中心及方位基本一致后，緩慢落鉤，使上機(jī)架平穩(wěn)落在楔子板上。

使用千斤頂、楔子板、水準(zhǔn)儀調(diào)整上機(jī)架高程偏差≤0.5 mm，調(diào)整上機(jī)架水平≤0.02 mm/m。使用求心器、鋼琴線、內(nèi)徑千分尺等工具采用電測(cè)法，以水輪機(jī)實(shí)際安裝中心為基準(zhǔn)，調(diào)整上機(jī)架中心偏差≤0.35 mm[2]。在高程、中心和水平調(diào)整過(guò)程中，先調(diào)整高程滿(mǎn)足要求后，調(diào)整水平合格，最后調(diào)整中心，中心調(diào)整合格后復(fù)測(cè)高程、水平，如不合格，應(yīng)重復(fù)調(diào)整和復(fù)測(cè)直至各項(xiàng)數(shù)據(jù)合格。水平、高程及中心調(diào)整合格后，使用塞尺仔細(xì)檢查楔子板與上機(jī)架墊板配合面及定子機(jī)座配合面應(yīng)無(wú)間隙，6 個(gè)方向的楔子板需完全受力，否則重新調(diào)整直至接觸面無(wú)間隙，楔子板受力均勻，這樣才使得后續(xù)配加工墊板的配刨量測(cè)量可靠準(zhǔn)確，減小誤差。

上機(jī)架水平、中心及高程調(diào)整合格后，使用內(nèi)徑千分尺測(cè)量上機(jī)架墊板配加工數(shù)據(jù)。根據(jù)墊板編號(hào)，每塊墊板測(cè)量4 個(gè)點(diǎn)，測(cè)量上機(jī)架墊板配合面與定子機(jī)座配合面的實(shí)際距離并記錄，測(cè)量時(shí)根據(jù)墊板尺寸，應(yīng)測(cè)量4 個(gè)角的位置。使用外徑千分尺測(cè)量上機(jī)架墊板實(shí)際尺寸，同樣每塊墊板測(cè)量4個(gè)點(diǎn)。計(jì)算得出上機(jī)架墊板配加工量，加工誤差0.05 mm。

2.2.4 上機(jī)架預(yù)裝定位

上機(jī)架中心、水平及高程調(diào)整完成并通過(guò)驗(yàn)收后，使用提前準(zhǔn)備好成對(duì)定位塊，分別點(diǎn)焊在定子基座和上機(jī)架支腿上，定位塊點(diǎn)焊牢固，注意避開(kāi)上機(jī)架墊板銷(xiāo)釘位置（圖2）。

圖2 定位塊布置示意圖

在上機(jī)架支腿上架設(shè)6 塊百分表監(jiān)測(cè)上機(jī)架中心位移變化，定位塊插入銷(xiāo)釘，由于是錐型銷(xiāo)釘，使用銅錘對(duì)稱(chēng)打緊銷(xiāo)釘，使得銷(xiāo)釘插入深度應(yīng)盡量一致，百分表監(jiān)測(cè)與初始值一致。銷(xiāo)釘插入深度用記號(hào)筆標(biāo)記好。復(fù)測(cè)上機(jī)架中心、水平度符合要求后，取出銷(xiāo)釘，上機(jī)架吊出。

2.3 上機(jī)架回裝

上機(jī)架回裝條件：轉(zhuǎn)子已吊裝就位，上機(jī)架已完成預(yù)裝，空氣冷卻器已吊入機(jī)坑或已安裝完成。

上機(jī)架墊板加工好，復(fù)測(cè)墊板加工后尺寸應(yīng)滿(mǎn)足要求。將上機(jī)架墊板把合上機(jī)架支腿上，一同吊裝。吊裝時(shí)檢查轉(zhuǎn)子上端軸無(wú)異物，表面清洗干凈，使用廠房橋架將上機(jī)架吊裝至轉(zhuǎn)子正上方，離轉(zhuǎn)子上端軸距離較近時(shí)，調(diào)整上機(jī)架中心方位，緩慢下落直至離定子機(jī)座配合面10 mm 位置時(shí)，停止下落。安裝定位銷(xiāo)釘后，上機(jī)架下落至橋機(jī)不受力后松鉤。

對(duì)稱(chēng)打緊定位銷(xiāo)釘，銷(xiāo)釘插入深度與預(yù)裝時(shí)基本一致。復(fù)測(cè)上機(jī)架水平高程是否滿(mǎn)足要求，因存在加工誤差，在水平無(wú)法滿(mǎn)足0.02 mm/m 且相差不大時(shí)，可在墊板與下機(jī)架配合面上加塞相應(yīng)規(guī)格薄墊板，調(diào)整上機(jī)架水平滿(mǎn)足規(guī)范要求[3]。

在6 支腿上架設(shè)6 塊百分表，上機(jī)架墊板與定子機(jī)座對(duì)稱(chēng)點(diǎn)焊后對(duì)稱(chēng)焊接，實(shí)時(shí)監(jiān)控百分表變化，根據(jù)百分表監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)焊接方式做出調(diào)整，焊接完成后拆除定位塊。

2.4 上機(jī)架千斤頂安裝

上機(jī)架徑向基礎(chǔ)共6 個(gè)，圓周均布，一期混凝土預(yù)留安裝位置，二期混凝土澆筑完成。

按圖紙焊接千斤頂裝配中筒裝配的墊板，并安裝筒裝配，按照?qǐng)D紙預(yù)裝千斤頂，須保證支柱螺絲軸線與上機(jī)架筒裝配的軸線在一條直線上，并且該直線須指向機(jī)組中心，同時(shí)還要保證支柱螺栓有合適的行程范圍，再結(jié)合混凝土內(nèi)徑的參考尺寸，確定上機(jī)架基礎(chǔ)板的安裝位置。固定上機(jī)架基礎(chǔ)板，澆筑二期混凝土。

待混凝土強(qiáng)度達(dá)到要求后，按照?qǐng)D紙要求在上機(jī)架基礎(chǔ)板上焊接墊板，安裝底座、支柱螺栓、碟簧、壓板等其它零件。在上機(jī)架支腿上架設(shè)百分表，監(jiān)視上機(jī)架位移變化，對(duì)稱(chēng)旋緊千斤頂支柱螺栓至碟簧的壓縮量大約為1mm，旋緊螺母鎖定支柱螺栓。

3 結(jié)論

以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程上機(jī)架安裝，安裝過(guò)程總結(jié)出采用楔子板調(diào)整高程、水平，結(jié)合現(xiàn)場(chǎng)廠家材料提供的錐型銷(xiāo)釘，采用銷(xiāo)釘定位法，預(yù)裝上機(jī)架，使得以禮河四級(jí)電站復(fù)建工程4 臺(tái)機(jī)上機(jī)架安裝一次合格并順利通過(guò)驗(yàn)收，大大節(jié)省成本及人力資源投入，為機(jī)組安裝直線工期節(jié)省了寶貴的時(shí)間。通過(guò)機(jī)組首次啟機(jī)，4 臺(tái)機(jī)上機(jī)架振擺均達(dá)到優(yōu)良標(biāo)準(zhǔn)，事實(shí)證明上機(jī)架從預(yù)裝到回裝，安裝工藝方法可行，為后續(xù)同類(lèi)型機(jī)組上機(jī)架安裝提供有利借鑒及參考。