大型灯泡贯流式机组导水机构安装技术

1工程概况

广西柳江红花水电站位于广西壮族自治区柳江县境内，是以发电、航运为主，兼顾灌溉、旅游、养殖的综合工程。电站主体由拦河闸、发电厂房、船闸等组成，总体布置采用泄水闸（19孔，其中一孔为排漂孔）居中，300～1000t级船闸（长170m×宽18m×深20m）置于左岸，主厂房（长112m×宽86m）置于右岸。发电厂房装机6台，单机容量3.833万kW，总容量22.98万kW，转轮直径5.9m；选用灯泡式贯流机组，年均发电量9.02亿kW·h；安装间长38m，宽21m，安装间安装桥式起重机200／50t、32／5t各一台。

2结构特点

红花电站导水机构由16只活动导叶、分成4瓣的外配水环、整体的内配水环、导叶轴承、拐臂、连杆和控制环等组成。由于是大型灯泡贯流式机组，导叶内、外环之间开档尺寸很大，导叶内、外环上的导叶轴孔不宜采用同镗加工工艺，为克服导叶内环与外环上的导叶轴孔由于分别加工可能产生的导叶轴孔的同轴度差和不同心的问题，在导叶上轴颈处设有可自动调心的自润滑向心关节轴承，在导叶下轴颈处设有FZ－2A复合材料轴套，从而使活动导叶转动良好可靠。又因为灯泡贯流式的导叶连杆机构为空间运动的特殊性，在导叶连杆机构中也设有可自动调心的自润滑向心关节轴承，导水机构的连杆采用8个固定连杆和8个弹簧安全连杆，错开布置。导水机构还设有重锤装置，当接力器的操作油压过低时，重锤装置产生的力矩和导叶的自关闭趋势可使导叶自动关闭，以保证机组的安全。另外还设有锁定装置，当机组停机检修时可手动投入锁定，以确保安全。

3组装、调整

3.1组装方案选择

导水机构总重110t，最大直径为8720mm，经过核算，厂房桥机的起吊高度和起吊重量可以满足导水机构整体吊装，因此采用在安装场进行组装、整体吊装的方法。导水机构组装既可采用外配水环上游侧法兰面朝上的方法进行，也可采用外配水环下游侧法兰面朝上的方法。前者导叶吊装方便，但导水机构翻身时需加装支撑且不安全；后者翻身容易，但导叶吊装比较麻烦。通过比较，并结合现场条件，决定采用后一种方案，并使导水机构的翻身方向顺着桥机小车的运行方向。

3.2准备工作

3.2.1预埋组装用的基础板

因6台机组都要在安装场组装，所以在安装场合适位置按导水机构内、外配水环上游侧法兰直径和相对空间位置分别预埋4块和8块钢板，调整好12块钢板的水平度，高程差控制在0.5mm内。浇好混凝土并确保保养期合格后，复测水平度，如不符合要求，用磨光机进行修磨直至高程差在0.5mm内。

3.2.2管形座复测

复测管形座的中心、高程、波浪度，算出管形座内、外筒体下游侧法兰面之间的轴向距离，把这些数据报给厂家，并作为组装导水机构时的依据。

3.2.3预装导水机构内配水环

预装导水机构内配水环，这是很关键的一步。导水机构内配水环的安装与调整十分重要，水导轴承就安装在内配水环下游侧镗口上，它是整台机组转动部分安装的基准件，但它与管形座的内筒体没有止口配合，因此在安装前期就需要对导水机构内配水环进行预装，并打好定位销钉。以管形座内筒体上下游镗孔中心为基准拉钢琴线，使钢琴线位于镗孔中心。调整内配水环，使内配水环的X、Y点对准管形座内筒体的X、Y点，使内配水环上游侧镗孔到钢琴线的左右距离相等，上面距离比下面距离大，即内配水环相对内筒体需提高，提高量需考虑管形座内筒体和外筒体上下游法兰面的垂直度和机组转动部分的重量转移到内配水环时内配水环的下沉状况，机组内配水环预装时抬高0.40mm。从整台机组的安装情况看，成功预装导水机构内配水环的意义重大，一是提前发现了水导轴承加工低了3.71mm，并及时进行了加垫处理；二是加快了导水机构的吊装调整时间，创造了3天完成导水机构的吊装调整的先例；三是使整个转动部分安装十分顺利，转轮室间隙、定子气隙、主轴密封都调到了理想效果。3.3外配水环组装

分别将4块清扫、检查合格的外配水环吊置于安装场的预埋钢板上（进水边法兰朝下），两两组合后再拼成圆。外配水环组合时应避免相碰，注意配合标记，组合销钉孔错位应进行调整，不得强行打入销钉。组合螺栓丝杆上涂一薄层润滑脂，组合螺栓应对称分次拧紧，组合缝的质量应符合要求。吊起组装好的外配水环，在基础板上放置厂家配来的6个1m高的支墩，然后再把外配水环放在支墩上，调整外配水环的圆度，测量外配水环下游侧法兰面的水平度（因基础板已严格按要求预埋和处理，外配水环的水平度只是复测检查，以减少调整外配水环水平度的工作量）。

3.4套筒安装及导叶吊装

3.4.1套筒安装

对套筒装配进行清扫，装好轴头的两道密封，并在自润滑向心关节轴承与套筒间充满防水润滑脂。吊起套筒按预装编号用3条全牙长螺杆压进外配水环导叶孔。为方便插装导叶和确保导叶密封面与导叶外环密封面、过流面不相碰，使套筒装配较最终的安装位置凸出导叶外配水环密封面2～3mm。

3.4.2导叶吊装

挂3个葫芦，用三点起吊的方式吊起导叶，利用葫芦调整导叶，使导叶长轴斜向上与水平线成30°夹角，调整导叶轴头与套筒装配同心，对准后插进套筒，在导叶轴头中心螺孔拧上全牙长螺杆配合自制的套筒，拧紧长螺杆上的螺母，慢慢把导叶拉进套筒轴孔，注意不要损坏轴头密封，拉到位后装上挡圈和防尘罩。为了方便安装内配水环，装好挡圈后利用调节螺套和顶丝顶起套筒装配，从而拉动导叶，使导叶与外配水环的间隙约为0.5mm。松掉吊钩，按上述方法吊装其余导叶。

大型灯泡贯流式机组导水机构安装技术研究

卢炳标

（广东省源天工程公司，广东广州511340）

摘要：阐述了红花电站工程概况，介绍了国产大型贯流式机组导水机构的结构特点，详细分析了安装与调整技术及流程。

关键词：导水机构；安装；调整

Gongyi yu Jishu◆工艺与技术

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机电信息2012年第36期总第354期

3.5内配水环安装

吊走外配水环和导叶的组合体，在基础板上放4个0.25m高的支墩，支墩上放楔子板，把内配水环放在楔子板上，然后把外配水环和导叶的组合体吊回原位。以外配水环的X、Y点为基准挂钢琴线，通过移动内配水环来调整内、外配水环的中心以及内、外配水环上游侧法兰面之间的距离，使之与管形座复测的数据一致。因考虑到转子、转轮挂装后会使内配水环整体下沉，使－Y端面间隙变小，所以调整时应有意识地使内配水环相对外配水环抬高0.40mm。3.6导叶下端轴、下支座及拐臂安装

3.6.1导叶下端轴、下支座安装

清扫导叶下端轴，按图装好密封圈，用连接螺杆连在导叶上，注意螺杆露出的长度不要影响下支座的安装，打好扭矩。在导叶下端轴涂上润滑脂，在导叶下支座装好密封圈，并用3条全牙螺杆慢慢压进下端轴，注意不要损坏密封圈。

3.6.2导叶拐臂安装

把导叶轴头与拐臂配合处清扫干净，涂上润滑脂，吊起拐臂对准销钉孔用装用工具慢慢压进导叶轴头，到位后装上定位销钉和端盖。

3.7控制环、连杆安装

3.7.1控制环安装

在导叶外配水环焊8根槽钢，在槽钢上放楔子板，楔子板上放上控制环，使控制环滚珠槽中心线比外配水环滚珠槽中心线略低2mm。在外配水环滚珠槽两侧的盘根槽装上密封圈，把清扫好的分半控制环吊放在槽钢上的楔子板上进行组合，注意组合面不要错牙，检查控制环与外配水环的间隙。在槽里涂上润滑脂，放上滚珠（比实际数量少1～2个），装上压环，对称打紧楔子板，拧紧压环螺栓，在压环上对称装4块百分表，监测压环的压紧情况。当百分表不动时即压环已压紧，这时再把压环的螺栓退1／4圈，用压环顶丝顶起压环，用百分表监视顶起量，符合设计要求后再拧紧压环螺栓。在外配水环上游法兰面挂葫芦，拉动控制环检查控制环的动作灵活性，然后把控制环按图纸关至全关位置，与外配水环用2块钢板搭接固定。

3.7.2连杆安装

按照厂家预装时打在导叶外配水环过流面的全关标记，把导叶关至全关位置，在导叶的端面用自制的斜楔打紧，防止导叶滑动。测量控制环耳孔至拐臂轴孔的中心距离，通过调节连杆的偏心销，把8个固定连杆和8个安全连杆按编号对应套装上去。

3.8吊装前的预调整

3.8.1端面间隙调整

测量导叶的端面间隙，通过微调导叶内配水环，使+X、－X方向导叶的总间隙相等，－Y方向比+Y方向的总间隙大0.4mm，并使导叶总的趋势不掉角。总间隙分配后，可进行导叶两端的间隙分配，按导叶端面与外配水环密封面的间隙为实际总间隙的60%～70%，导叶端面与内配水环密封面的间隙为实际总间隙的30%～40%进行分配调整。

3.8.2立面间隙调整

测量导叶的立面间隙，对局部比较大的进行处理，其余则等吊装后再一次性调整。

3.9加固、安装翻身工具

3.9.1加固翻身工具

按图纸的加固方法是采用槽钢在导水机构的上下游侧进行焊接加固，以后又要割除和打磨，这样就会费时费力且焊接容易变形。又考虑到3台机组均要同样加固，所以利用从管形座上割除下来的32#工字钢和准325mm钢管做成井字加固架，与内、外配水环用螺栓连接，并在每个导叶的端面间隙处打4个自制的斜楔点焊固定。这种加固方法不但大大节约了加固、拆卸时间，而且加强了整个导水机构的刚度，减少了吊装时的变形。3.9.2安装翻身工具

按图安装翻身工具，在导水机构的翻身方向堆叠大枕木，以备导水机构翻身将要竖立时受力缓冲用。

4吊装就位

对导水机构的进水边法兰、管形座内、外筒体下游侧法兰面进行清扫，检查无高点、毛刺，粘好橡皮条。在桥机主钩和外配水环吊点上挂好钢丝绳，采用单点起吊翻身的方法。导水机构翻身时，为了防止立起来时桥机吊住导水机构来回大幅度摆动，就要注意3点：（1）在导水机构的翻身方向堆叠大枕木，在导水机构即将直立时翻身工具挨住枕木避免摆动。（2）在整个翻身过程中，桥机小车应保持自由行走状态，让桥机小车随着导水机构翻身角度的变化不断自我调整位置。（3）导水机构即将直立时主钩不能停，一直升钩，直至导水机构离开地面呈直立状态，完成整个翻身过程。导水机构立起来稳定后吊至机坑用葫芦，调直导水机构，慢慢靠拢管形座，尽量避免各部位产生碰撞。先对装内配水环，对准螺栓孔后在X、Y4个方向穿上螺栓把内配水环拉进来，打上定位锥销。外配水环到位后穿上螺栓，在+Y、－Y、+X、－X4个方位拧紧1／4的螺栓。

5最终调整

5.1导叶端面间隙调整

把原先打在导叶端面的斜楔取下来，整体测一遍导叶端面间隙，检查是否符合设计要求的总间隙，通过调整外配水环来达到设计值。在调整过程中，如有个别螺栓挨住螺孔调不动，可先取下螺栓等外配水环调好打紧螺栓后，再处理穿不上的螺栓。因考虑到转子、转轮挂装后会使内配水环整体下沉，所以调整时+Y方向的间隙应小于－Y方向的间隙。调整好后打紧外配水环的连接螺栓，利用调整螺套和螺栓按设计要求分配导叶上下端面的间隙。

5.2导叶立面间隙调整

整体测一遍导叶立面间隙，如导叶立面间隙较大，可利用连杆的偏心销调整导叶往同一方向关闭导水叶，测出最后一道间隙值，将数值平均分配给每一个立面，然后关闭控制环就可实现导水叶全关闭。

6安装结果

由于安装及调整方面的工作做得比较充分、细致，导水机构动作灵活，运行可靠，各项指标都达到了优良标准，确保了机组安全运行。根据导水机构的结构特点和施工现场情况优化安装程序，制定合理的安装工艺，合理安排人力、物力，使整个导水机构的组装调整只用了10天，比原计划提前7天完成，为电站提前发电创造了有利条件。

7结语

导水机构的安装与调整是水轮发电机组安装过程中的一个重要环节，要精心组织。安装大型导水机构，应根据所积累的安装经验，改革创新施工组织、安装程序、安装工艺等方面，从而使安装、调整工作优质、高效。

收稿日期：2012－09－05

作者简介：卢炳标（1977—），男，广东陆丰人，工程师，从事水利水电工程施工技术管理工作。

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