大型水轮机及其辅助设备

水力发电学报

JOURNAL OF

HYDROELECTRIC

ENGINEERING

1999年第1期No.1

1999

大型水轮机及其辅助设备

安装技术几点进展

宋晶辉胡鹏程

提要

近几年来，大型水轮机及其辅助设备的安装技术有了较大发展，蜗壳工地水压试验、联轴螺栓火焰加热工艺、油系统管道氩弧焊封底技术。不仅可以加快施工进度，节省工程投资，而且对提高安装质量，保障电站安全经济运行具有较现实的意义

关键词水轮机及其辅助设备安装技术经济效果

The New Progresses in Installation Technics of Large Hydraulic Lurbine and Auxiliary Equipment

Song Jinghui

Gezhouba Hyaroelectric Station Yichang 443002

Hu Pengcheng

Mechanical and electrical co. Gezhouba Yichong 443002

Abstract

The big develop ment was seen in installation technils for large hydraulic turbine and auxiliary equipment in recent years. Hydraulic pressure test of spiral case, flame process for conpling bolt, argon arc weld for oil circuit system. not only speed up construction project, but also high quality secure.

Key Words Hydraulic turbine Auxiliary eqnipment Setting tachnical

一、引言

随着国民经济飞跃发展，我国水轮机行业的科研、设计和制造水平取得了长足的进步。近年来，通过三峡、龙羊峡、岩滩、二滩、天生桥二级、李家峡、漫湾等大型水电机组的前期科研工作和引进技术、合作生产，水轮机向高水头、大容量、高比速和高效率趋势发展，先后研制出了一批比速系数和效率高、气蚀性能好的转轮。如已投运的天生桥二级、岩滩、漫湾水电站，水轮机模型最高效率达92.72%(天生桥二级)，直机效率保证值达94.4%(天生桥二级为94.48%；岩滩为94.44%；漫湾为94.43%)；岩滩水电站，其单机容量为302.5MW，转轮直径达8m。

大容量水电站的建设，促进了大型水轮机及其辅助设备安装技术的发展。经过全国各地科研、设计、制造和施工企业科技人员的艰辛努力，不断总结和改进，安装技术在理论上渐趋成熟，实践中日臻完善，取得了良好的经济效益和社会效益。

二、蜗壳工地水压试验

1 蜗壳水压试验的目的

鉴于蜗壳结构和使用上的特殊性，蜗壳工地水压试验的目的是：(1)直观而又全面地反映焊接质量；(2) 检验蜗壳和座环设计的合理性；(3)消除焊接残余应力，提高座环和蜗壳的承载能力和抗应力腐蚀开裂能力；

(4)方便实施蜗壳打压埋置法，有效地削减内水压力引起的蜗壳外包混凝土中的拉应力，降低混凝土开裂的可能性。

图1 水压试验总体布置图

图2 机坑内密封方式

2 水压试验的总体布置和机坑内密封方式

—6／20的三蜗壳水压试验的总体布置，如图1。升压用型号为3DS

2

柱塞高压泵，压力大小由安全阀8进行调节。蜗壳水压试验时，首先关闭闸阀9，利用厂房自来水管经闸阀10对蜗壳充水；待蜗壳内部充满水后，再关闭闸阀10，开启闸阀9，用水泵升压［1］。

蜗壳水压试验时机坑的密封方式，如图2。座环的上环板和下法兰面处，均安装 φ16的耐油橡皮盘根，以利止水。

3 测试用仪器、仪表及测试原理

蜗壳工地水压试验的监测项目有：座环变形、蜗壳胀量和座环蜗壳各部主要点的应力值。

座环变形和蜗壳胀量的测量仪表为千分表。

蜗壳和座环各部的应力，贴直角三轴型应变花用电测法测定，测试原理框图，如图3。

图3 测试原理框图

将应变花粘贴于各监测点处，经应变仪读出各点0°、45°、90°三个方向的应变值，并由式1和式2算出该点的最大主应力值和主应力方向［2］。

式中σ—最大主应力值；

—最大主应力与0°片方向夹角；

φ

ε0—测点0°片方向应变；

ε45—测点45°片方向应变；

ε90—测点90°片方向应变；

E—拉、压弹性模量；

μ—材料泊桑比。

4 蜗壳工地水压试验的技术经济效果

截止目前为止，我国已先后有潘家口、鲁布革、天生桥二级、广蓄、二滩等电站进行了蜗壳工地水压试验，并实施了蜗壳打压埋置法，除达到了水压试验的基本目的外，还取得了良好的技术经济效果。其技术经济效果在于，金属蜗壳进行水压试验后，采用保压(一般为最大水头时的压力值)浇混凝土，减少了蜗壳弹性层的铺设和蜗壳内部加固支撑焊接两道工序，既节约了工程投资，又加快了厂房混凝土浇筑进度。

三、联轴螺栓火焰加热工艺

1 火焰加热装置的基本结构和工作原理

图4 火焰加热装置的基本

结构及工作原理图

联轴螺栓火焰加热工艺是利用氧－乙炔火焰加热装置在螺杆内孔对螺栓进行加热。火焰加热装置由燃烧室、焊枪卡口夹套、加热管等部分组成。由于加热时温度可达700～900℃，焊枪卡口夹套和燃烧室均用1 Cr18Ni9Ti不锈钢加工，加热管则用3Cr19Ni4SiN不锈钢加工。0.2～0.5MPa的压缩空气空过燃烧室将氧－乙炔火焰带入联轴螺杆内孔深处；热空气再经螺杆内孔和加热管间间隙返回燃烧室下部，经排气、观察孔逸出，实现对螺杆的均匀加热［3］(参见图4)。

2 螺杆伸长值与螺母转角关系互换计算

采用联轴螺栓火焰加热工艺紧固螺栓时，由于加热前后联轴螺杆的温差较大，无法准确测量螺杆紧固后的伸长值，所以通过测量螺母转角相对应的弦长来确定螺栓的紧固程度，待螺栓冷却到常温后再校核其伸长值。

设螺杆常温下未受力的长度为C

1

，预紧(用板手和大锤把紧)后的长

度C

2，则常温下预紧后螺母的转角α

1

为：

α1=K(C2-C1) (3)

K=ψ／ΔL (4)