淺談某水電站水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架熱套工藝

李 剛，李麗霞

（1.中國(guó)電建集團(tuán)海外投資有限公司，北京 100048；2.中國(guó)水利水電第四工程局有限公司，青海 西寧 810007）

1 工程概況

某水電站位于老撾豐沙里省境內(nèi)，為流域梯級(jí)規(guī)劃的最上游一個(gè)梯級(jí)。工程等別為一等，工程規(guī)模為大（1）型，樞紐建筑物主要由混凝土面板堆石壩、左岸溢洪道、右岸泄洪放空洞、左岸引水系統(tǒng)、壩后岸邊廠房和GIS開關(guān)站等組成。電站開發(fā)任務(wù)以發(fā)電為主，總裝機(jī)容量210 MW，裝設(shè)2臺(tái)105 MW混流式水輪發(fā)電機(jī)組，水庫(kù)正常蓄水位635 m，總庫(kù)容18.66億m3。

電站水輪發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子支架與主軸配合采用小過盈、復(fù)合鍵結(jié)構(gòu)[1]。在電站現(xiàn)場(chǎng)采用熱套轉(zhuǎn)子支架翻身180°、大軸插轉(zhuǎn)子支架的方式；主軸與轉(zhuǎn)子支架熱套定位采用1個(gè)定位鍵定位形式，T 型鍵和定位鍵采用螺栓固定在主軸上，轉(zhuǎn)子支架1個(gè)定位鍵和2個(gè)T型鍵鍵槽為通長(zhǎng)鍵槽；轉(zhuǎn)子支架加熱采用外加熱的方法；起吊方式為單鉤起吊，雙鉤翻身；轉(zhuǎn)子支架、主軸總重約80 t。主要技術(shù)參數(shù)見表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)表

2 轉(zhuǎn)子支架熱套工藝

2.1 準(zhǔn)備工作

（1）準(zhǔn)備好所需材料，設(shè)備，工具，清理，檢查。

（2）在安裝間轉(zhuǎn)子支墩旁，將轉(zhuǎn)子支架吊放在等高的支墩上，用壓縮空氣、棉紗、汽油、鉗工工具將轉(zhuǎn)子支架去毛刺、清潔；清除主軸吊具、導(dǎo)向鍵、T型鍵、主軸法蘭、主軸轉(zhuǎn)子支架位的油污、毛刺。

（3）為了保證主軸與轉(zhuǎn)子支架熱套過程的順利進(jìn)行和運(yùn)行的安全可靠，熱套前必須對(duì)其配合尺寸進(jìn)行細(xì)致而準(zhǔn)確的測(cè)量，檢查是否符合圖紙和配合公差的要求[2]。

（4）將下蓋板裝配好，下機(jī)架放置于機(jī)坑基礎(chǔ)上，用楔塊調(diào)整水平后，點(diǎn)焊斜楔，把緊螺栓。選取十字方向4個(gè)裝制動(dòng)器位置，放置4個(gè)支撐，于每個(gè)支撐上布置1副楔塊，吊轉(zhuǎn)子支架，按圖放置框式水平儀，調(diào)整、檢查水平0.05 mm/m。如圖1所示。

圖1 機(jī)坑內(nèi)轉(zhuǎn)子支架布置示意圖

（5）轉(zhuǎn)子支架加熱溫升的計(jì)算。根據(jù)相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)，本次熱套需要的間隙1.85 mm（收縮量1.05 mm+間隙值0.75 mm+過盈量0.10 mm），其中在套裝過程中因溫度降低引起收縮量取值1.05 mm,過盈量取最大值0.10 mm，熱套間隙0.75 mm，總間隙1.85 mm，根據(jù)相關(guān)公式可求出轉(zhuǎn)子支架輪轂加熱溫升≥160℃，所需電功率約120 kW。

（6）布置加熱元件。轉(zhuǎn)子支架內(nèi)孔處懸掛2 kW管狀加熱元件，在支架幅板布置槽鋼，10 kW履帶式加熱器擺放于幅板靠近內(nèi)孔處和槽鋼之上，所有連接線需穿瓷管隔熱。需阻止來自下蓋板處、水機(jī)方向的冷風(fēng)，所以在下蓋板上方鋪滿一層石棉板和一層石棉布。轉(zhuǎn)子支架待加熱元件布置完畢后，整體外部包滿石棉布，然后再包汽車篷布進(jìn)行隔熱。

（7）將主軸清潔工作完畢后，裝導(dǎo)向鍵和T型鍵于主軸上（鍵上涂二硫化鉬），上緊螺栓。裝法蘭端吊具和小頭端保護(hù)工具，擰緊螺栓，主軸吊起，緩慢移動(dòng)到轉(zhuǎn)子支架上方，試插入轉(zhuǎn)子支架上方口皮處，成功后，將主軸懸掛于距離轉(zhuǎn)子支架約2 000 mm位置。

2.2 轉(zhuǎn)子支架加熱及主軸套裝

（1）檢查各處無誤（包括加熱裝置電路）合閘升溫，逐漸緩慢升溫，每小時(shí)溫升約15~20℃，使其均勻加熱，可以通過斷續(xù)斷開電源開關(guān)進(jìn)行調(diào)節(jié)。

（2）用紅外線測(cè)溫儀監(jiān)控溫度（測(cè)溫時(shí)揭開一小處頂部保溫層，在2 m范圍內(nèi)測(cè)量轉(zhuǎn)子支架內(nèi)孔溫度），達(dá)到要求溫升后，保溫約2 h，使溫度均勻且穩(wěn)定，然后切斷加熱裝置電路,掀開轉(zhuǎn)子支架保溫層，用測(cè)量工具確定轉(zhuǎn)子支架輪轂內(nèi)孔膨脹量≥1.85 mm。

（3）拆除輪轂內(nèi)孔部位加熱裝置和內(nèi)孔頂部覆蓋物，在輪轂內(nèi)圓上蓋好石棉板，以保持輪轂內(nèi)圓溫度，安裝人員在轉(zhuǎn)子支架上面觀察導(dǎo)向鍵的方位，對(duì)準(zhǔn)導(dǎo)向鍵槽方位，利用導(dǎo)向鍵緩慢插入轉(zhuǎn)子支架就位，確定輪轂與主軸凸臺(tái)無間隙。

（4）主軸套入后，會(huì)破壞原下蓋板位置中心的保溫層，為防止過快冷卻，造成冷拔現(xiàn)象發(fā)生，安排員工在下蓋板位置將主軸周圍重新圍上石棉布。

（5）冷卻到室溫后(冷卻速度不大于20 °C/h)，拆除保溫材料，檢查轉(zhuǎn)子支架輪轂與主軸凸臺(tái)間隙，作好記錄。裝輪轂卡環(huán)于主軸就位。裝卡環(huán)時(shí)需要3位員工操作，卡環(huán)單塊重量約30 kg，兩位員工將其抬起至卡環(huán)槽高度，第3位員工從外圓方向?qū)⒖ōh(huán)推入卡環(huán)槽中。

2.3 翻身

（1）吊主軸于機(jī)坑側(cè)方，將轉(zhuǎn)子吊具放于專用支架，校吊具水平；吊主軸緩慢下降直至插于吊具內(nèi)；裝卡環(huán)就位。

（2）裝好吊轉(zhuǎn)子工具后，將第2個(gè)行車靠近，穿鋼絲繩掛于吊主軸工具。在轉(zhuǎn)子支架與鋼絲繩接觸位置，用石棉布、硅鋼片進(jìn)行纏包防護(hù)。

（3）兩個(gè)行車相互配合，主軸小頭端緩慢提升，法蘭端緩慢下降，完成空翻。

（4）翻身完成后，吊往安裝間，取下主軸法蘭端吊具，緩慢吊主軸于轉(zhuǎn)子檢修支墩，用千斤頂頂住轉(zhuǎn)子支架部分。轉(zhuǎn)子翻身操作如圖2所示。

圖2 轉(zhuǎn)子翻身操作示意圖

3 施工質(zhì)量保證措施

3.1 做好施工準(zhǔn)備技術(shù)工作

施工作業(yè)前，參加施工的班組技術(shù)人員及班組成員必須認(rèn)真熟悉有關(guān)圖紙及資料，并由技術(shù)人員向所有參加施工的人員進(jìn)行詳細(xì)的技術(shù)交底，所有參加施工的人員必須熟悉了解整個(gè)施工程序和質(zhì)量要求。按照工藝要求配置必需的施工機(jī)械設(shè)備和檢測(cè)設(shè)施。

3.2 嚴(yán)把施工過程控制

（1）為了施工質(zhì)量的有效控制，必須做到施工過程中，明確施工人員的工作任務(wù)，協(xié)同作業(yè)，做好技術(shù)交底工作，確定關(guān)鍵工序的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和測(cè)試點(diǎn)。

（2）在轉(zhuǎn)子熱套過程中，在做好各個(gè)工序的監(jiān)測(cè)點(diǎn)和測(cè)試點(diǎn)的檢測(cè)同時(shí)，還要做好施工記錄。

（3）在熱套過程中，嚴(yán)格控制轉(zhuǎn)子支架升溫以及降溫速度、轉(zhuǎn)子支架輪轂內(nèi)孔膨脹量、轉(zhuǎn)子支架熱套后主軸凸臺(tái)與轉(zhuǎn)子支架間的間隙。

4 施工安全保證措施

（1）參加項(xiàng)目施工的所有人員必須接受入場(chǎng)前安全教育，熟悉整個(gè)施工現(xiàn)場(chǎng)安全要求后方可進(jìn)場(chǎng)。

（2）進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)人員必須按規(guī)定佩戴好安全保護(hù)用品。

（3）廠房橋機(jī)操作人員和起重指揮人員需持證上崗，廠房橋機(jī)在使用前應(yīng)進(jìn)行全面的安全性檢查。

（4）作業(yè)前技術(shù)人員應(yīng)對(duì)轉(zhuǎn)子支架的支護(hù)、主軸清潔、導(dǎo)向鍵和T型鍵的安裝進(jìn)行詳細(xì)檢查，符合要求后方可開始進(jìn)行。

（5）作業(yè)前施工設(shè)備、工器具、檢測(cè)儀表等應(yīng)維護(hù)和保養(yǎng)、檢查，確保完好。

（6）大軸熱套和轉(zhuǎn)子翻身吊裝時(shí)，必須嚴(yán)格執(zhí)行吊裝工藝方案，統(tǒng)一指揮，協(xié)同配合。

（7）大軸熱套時(shí)嚴(yán)禁用手探孔找正。

（8）轉(zhuǎn)子熱套加熱監(jiān)測(cè)和電源維修及連接時(shí)，必須有兩人同時(shí)在場(chǎng)，其中一人作業(yè)、一人監(jiān)護(hù)。

（9）作業(yè)區(qū)域應(yīng)設(shè)置安全警戒線，禁止無關(guān)人員進(jìn)入。

（10）作業(yè)區(qū)域現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)懸掛安全告知牌。

（11）安全生產(chǎn)管理人員應(yīng)到現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行監(jiān)督巡視，發(fā)現(xiàn)違規(guī)現(xiàn)象必須立即制止。

5 結(jié)語

在轉(zhuǎn)子支架與主軸熱套施工中，由于工件大而且重，熱套過程中如有卡住不能套入到位時(shí)，拔出很困難，因此應(yīng)特別注意做好充分的準(zhǔn)備工作，嚴(yán)格熱套過程的質(zhì)量和安全控制。如果在套裝過程中發(fā)現(xiàn)卡阻，應(yīng)當(dāng)立即將主軸拔出，查明原因并經(jīng)處理合格后，重新熱套。嚴(yán)禁野蠻施工，防止轉(zhuǎn)子組裝質(zhì)量先天不足，以免威脅水力機(jī)組的長(zhǎng)期安全穩(wěn)定運(yùn)行。