水輪發電機組安裝中的問題與措施

宋 成

（安徽省蚌埠閘工程管理處，安徽 蚌埠 233010）

水電機組的安裝已積累了大量的實踐經驗，然而，到現在為止，水電機組的安裝還存在許多亟待解決的問題。水輪機是一種適應性很強的發電設備，所以，對于水電機組的安裝，一定要給予足夠的重視。為了能更好地保證水電機組的安全和穩定運行，本文對水電機組安裝中出現的一些問題進行了分析，并提出了質量控制舉措。

1 水輪發電機組安裝問題

1.1 固定結構

在水輪機的安裝過程中，其定位機構既是對機組的定位進行校核的基礎，又是對電機的定轉子中心的校核[1]。在安裝時，由于對定位點的確定不準確，造成了后期機組的額外受力很難施加到軸承零件上。此外，由于安裝位置偏差或誤差，機組在工作中會發生動態不平衡，嚴重影響機組的發電安全和發電效率，嚴重影響機組的工作壽命。

1.2 軸線軸瓦間隙

水輪機組的安裝過程中，需要對軸、軸承等零部件進行加工，如果二者間的間隙處理不好，會對機組的運行質量產生很大的影響。在法蘭水導、上導、下導等施工中，往往忽視了測點的選取，導致測點選取不當，影響了測量精度。此外，因為在安裝時沒有做好清潔工作，所以在鏡板與止推瓦之間產生了一些雜物，影響了機器的正常運轉。在盤車運行過程中，由于缺少固定的檢測操作，使得檢測過程中的碰撞、損壞等問題很難得到及時的檢測，檢測過程中的信息記錄不完整，檢測過程中的間隙調節不及時[2]。另外，元件安裝測量點的選取也會影響元件讀取精度。在打開連輪軸凸緣擋圈時，由于間隙太大，造成了電機軸等零件的中心偏差，造成儀器讀數不準，從而影響了機器工作的受力平衡。

1.3 鏡板受力

在機組安裝時，鏡面面板的受力也是一個重要問題，鏡面面板將承受橫向作用力，并承受一定的推力。有些人在推鏡子的時候，并沒有對調節方式進行控制，所以在安裝之后，得到的測量結果并不精確。儀器本身就有一些誤差，光靠感覺很難判斷出誤差的大小，這就導致了鏡面上位置的千分表的數據誤差比較大[3]。在測試過程中，工作人員往往是在鏡面的邊緣位置對其水平狀況進行檢測，忽略了推力瓦受力改變的作用，從而造成了鏡面平整度測試中的問題。另外，采用測微計監控工作流程時，并沒有對推力瓦進行逐塊讀取，往往是在兩片工作結束之后才開始讀取，即使是在轉動的狀態下，也要進行回零，這樣的鏡面受力問題以及處理方法的不當，都會嚴重影響機組的安裝質量。

1.4 高程控制

水輪機下部結構的標高控制是水輪機安裝過程中的一個重要環節，關系到水輪機的安裝質量。在施工過程中，由于施工單位固定構件和旋轉構件之間的標高差異，在施工過程中沒有考慮到施工過程中的高程差異，給測量帶來了一定的誤差。另外，在深基坑的返點測量過程中，未考慮測量帶自身的誤差，造成了深基坑工程測量的較大誤差，包括下機架高程誤差超標、座環加工及導水機構尺寸精度不夠、判定時未考慮溫度影響、預載時未考慮量具誤差、定子線桿下引線不能精確校核其中線高程等問題。

2 水輪發電機組安裝問題解決策略

2.1 固定結構問題的解決

對于機組對中位置的確定，首先要明確其功能和重要性。在安裝過程中，要正確地安裝機組的各緊固件，以保證機組的氣密性均勻分布，這樣就可以準確地確定定位中心，這樣機組電動機的定子和轉動部位的中心也可以準確地安裝[4]。因為只有當安裝點被確定后，施加在設備上的附加力才能全部施加到軸承組件上，從而使其能夠長期支撐軸而不會在工作過程中產生波動。在安裝過程中，要注意對組件的固定結構進行定位，從而提高組件的安裝精度，避免機組發生受力不均的情況，保證機組高效、安全地工作。同時，在設備安裝過程中，對設備的安裝也要給予足夠的重視。比如：在安裝轉輪時，需要在固定的結構中間，注意對擋油筒等零件的管理，防止結構“偏心”，也可以防止機器在工作過程中發生“甩油”，減少因安裝故障而造成的軸承零件損壞。機組安裝中央結構的定位程序，不應該受固定結構的形狀、性能等方面的影響。如果一個固定部件可以測定的直徑多于三個，并且可以測定的讀數大于六個，那么就可以將該固定部件的各個區域的直徑中心點連接起來，形成一個多邊形。對于已測得的固定中心，還要加以校正，使其在同一垂線上。

2.2 安裝間隙問題的解決

為解決機組安裝軸與軸瓦間隙的問題，法蘭水導、上導、下導的安裝工作，需對各點進行均勻劃分，以保證各點在同一豎直面上。因為對軸、襯套的初始調整都會對鏡板的側向受力產生影響，所以安裝時需要安裝人員對鏡板、止推瓦等進行徹底的清潔，并采取綜合的清洗措施，清除其內的雜質。另外，在縫隙處涂油可以降低運行的摩擦阻力，在天氣比較熱的時候，可以將豬油和羊油按照一定的比例混合，防止由于天氣原因造成的涂油融化。

在盤車作業中，要確保大軸能夠正常運行，而大軸在工作過程中不會被其它零件，尤其是擋油筒與大軸之間的碰撞所影響。有些安裝者可能忽略了這一點，因為這樣的撞擊對裝置的操作造成的影響是相當輕微的。為確保安裝工作的質量，在安裝盤車過程中，要注重對固定結構的中心點進行檢測，對出現的撞擊損壞進行及時處理。在進行檢查時，要注意清點，清點完畢后不能受到任何外力的影響。在檢驗作業時，可以用手指輕輕推動盤體，判定軸桿的松緊度，在檢查之后，準確地記錄相關的結果。特別是在某些工作中，有人錯誤地認為，只需將上轉子固定好，便可開啟上轉子的潤滑工作，從而保證了落轉子列車的正常運轉。實際上，當轉子落下后，很難再回到原來的中心位置，而大軸的轉動又不是完全的自由，因此，即便是在導瓦夾緊的情況下，轉子也無法平穩地回到中間。在這種情況下，當工人把轉子放下來后，要立即松開上導向瓦，檢查大軸是否正常運轉，根據大軸的運轉狀況，調整導向瓦的間隙，然后再進行盤車[5]。在設備的安裝和運行過程中，不需要簡單地將上導瓦緊緊地抱住，只需要確保上導瓦之間有一個空隙，這個空隙可以在0.01mm～0.02mm 之間，這樣就可以讓盤車的工作不會浪費太多的力量，從而達到對零的目的。

另外，在設備安裝過程中還涉及千分表等零件的安裝作業，若所選取的測點位置不平或刀紋不勻，將會影響千分表的準確性。為防止這一現象發生，應在測微計的頂端安裝橡皮木套，以保證測點處的平滑。在采用連軸法蘭的情況下，不能出現開縫過大的情況，若電機軸或其他結構有偏心，將會對機組儀器的擺度、讀數精度產生影響。如果各零件的同軸度都有很大的差異，哪怕盤車的擺度是正確的，也會影響到整個系統的正常運轉。所以，在安裝階段，就需要建造者正確地進行組件的安裝作業，加強檢查工作，防止單元不平衡等問題的發生。

2.3 鏡板受力及處理問題解決

現有大型水電機組及抽水蓄能電站止推軸承多為三波形不可調節彈性油箱，其推力軸承載能力無法調節，所以對支架的安裝水平要求極高，通常為0.02mm/m。這類結構的止推軸承通常都是先對框架進行預裝，然后利用鏡面調平來控制框架的標高，在澆筑混凝土的時候要特別注意使用千分表來監控框架的水平和位移，并且要做到嚴格的對稱、均勻的慢慢澆筑。在重新安裝下架前，應按水平方向重新調整框架，以保證水平方向不超過0.02mm/m。另外，在安裝止推軸承零件之前，要認真清理并檢查各零件的尺寸和偏差是否符合圖紙的規定。在轉子提升前后，推頭與鏡板、推力頭與轉子法蘭之間的間隙要按照圖紙上的規定進行，通常要求0.02mm 的塞尺是不能通過的。每一次起吊前，都要將轉子升降三次，以保證其處于完全自由的情況下，測定其靜、動轉動水平及鏡盤的擺動量，以滿足設計要求。

2.4 高程測量誤差的解決

在水輪發電機安裝過程中，要對其進行質量控制，以確保機組在正常工作狀態下，不使水漏環與轉輪頂蓋保持平行，以免影響下一輪的水力效率。同時，為了防止定子中線與轉子中線的標高相差太大，定子與轉子的軸線高度必須一致，從而使下機架和定子機架承受更大的軸向載荷。在設備安裝時，要對下部支架的高程進行校核，要對各部件之間存在的各部件之間的標高差異進行合理分配。同時，對轉子極軸線的標高進行了校正，以補償支架的安裝高度。

比如新疆葉爾羌河的鑿高水電站，總裝機容量為180MW，廠房中有4 個水輪發電機組，機組的水頭為54m。該發電機采用垂直的半傘形結構，采用風冷式工作，底部支架的安裝高度為1552.495m，定子底座的高度為1553.945m，轉子的安裝高度為1554.56m。機組的結構組成簡圖如圖1 所示。

圖1 機組的結構組成圖

圖1 中，a 是轉動法蘭表面至透平機的安裝中心的距離，b是透平機軸線的長度，c是實際的發電機軸長度，d 是轉子中心至下個凸緣的距離，e 是推定頭的鏡板厚度，f 是推導出的軸承厚度，h 是極長，g、l 是轉子法蘭表面上用水平儀、皮尺測定的結果。

下架高程的確定[6]，應根據機組的實際安裝高度和下機架導向軸承至導水機構的中心距離綜合確定。在預先安裝好框架之前，采用野外測量的方法或由廠商提供發電機軸長、水輪機軸和推力頭的鏡盤厚度資料。下架高度測量采用以下公式：

式（1）中，δ是轉輪的彎曲度，β是支架下部所能承載的最大重量，軸向推力偏斜。為此，在預埋過程中，必須先求出下機架的支承凸緣表面至定子中線的高差，再與設計標高進行比較，以確定標高的精度，進而對產生標高偏差的原因進行分析。

3 結語

隨著我國經濟的高速發展，對發電工業的節能減排需求也越來越高，為減輕能源危機和環境污染，電力工業中還在繼續使用新的發電技術和裝備，以提高發電效率，減少能源消耗和環境污染。而對于最重要的水電廠而言，在水電工程建設過程中，最關鍵的是機組的安裝工作，必須根據可能發生的問題，制定相應的應對措施，并制定相關的質量控制手段，確保安裝質量，確保機組的穩定、安全、高效運行。