卧式冲击式机组安装方法

卧式水斗式水轮机的安装
（一）卧式水斗式水轮机的结构和安装程序
水斗式水轮机是冲击型水轮机中应用最多的一类，也是中、高水头电站经常采用的机型。

水斗式水轮机仍有立式、卧式之分，还可能有双转轮及多个喷嘴的。

但一般的中小型机组，最常采用的是单喷嘴或双喷嘴的卧式水斗式水轮机。

卧式水斗式水轮机如图5-19所示，它的过流部分包括引水管、喷嘴一喷针、转轮和尾水槽。

压力钢管来的高压水，经过引水管改变方向，从喷嘴喷出形成高速射流，射流冲击转轮上的水斗，从而将射流的动能转变成旋转机械能。

水斗式水轮机的其它部分包括主轴、轴承、主轴密封装置、折向器、导流板、反向喷嘴和机座、机壳等。

其中反向喷嘴可以形成冲击水斗背面的射流，用于机组停机过程起制动作用，也用于机组飞车时降低转速。

而折向器用来快速切断射流，它与喷针一起受调速器控制。

机组甩负荷或突减负荷时，先用折向器快速切断射流，再由喷针缓慢关闭喷嘴，这样既限制机组转速的上升，又控制压力钢管不产生过大的水锤压力。

水斗式水轮机的安装，仍然从埋设件开始，并以机座作为安装的基准件。

其安装的基本程序是：
(1)机座安装。

(2) 轴承座安装。

(3)喷嘴一喷针的组合及安装。

(4)主轴转轮的组合、吊装。

(5)机壳及附件的安装。

本节将重点介绍机座安装，喷嘴喷针的安装这两部分，这正是水斗式水轮机安装工程中最重要、也是比较特殊的地方。

（二）机座安装
机座是水斗式水轮机的安装基准件，它的安装质量应达到以下要求：
(1) 机座中心的平面位置误差不大于1mm。

(2)高程误差不大于±2mm。

(3)机座上法兰面的水平度误差不大于0.05mm。

机座的安装如图5-20、图5-21所示，应先作好准备工作，再吊入找正。

1、准备工作
(1)在机坑四周设标高中心架，从原始基准出发，将厂房的X、Y轴线表达到标高中心架上，同时测定轴线的高程。

轴线高程以高于机座上法兰面应有高程300mm左右为宜。

(2)在机坑中布置支墩、垫板、楔子板，准备地脚螺栓孔等。

它们的平面位置和高程对照厂家图纸，平面位置误差不大于10mm；高程误差0~-5mm。

(3) 清扫机座，在上法兰面做好X、Y 轴线标记。

2、吊入找正
(1)中心位置的测量、调整。

在标高中心架上
用0.3mm的钢琴线拉出X、Y轴线，再用软线
悬挂四个小垂球与机座上的轴线标记对应。

如果机座轴线不正，则用千斤顶、拉紧器加
以移动，如图5-20 所示。

(2)高程的测量、调整。

机座上法兰面
的实际高程，可以用钢板尺测量它与钢琴
线的高差来决定；也可以用水准仪直接测
定。

实际施工时一般先用前者作调整，最后
用水准仪作校核。

但两种方法都必须在上
法兰面上作多点测量，用平均值作为实际高程。

当高程不符合要求时，用楔子板作调整。

如图5-21 所示。

(3)上法兰面水平度的测量、调整。

机座上法兰面的水平度必须用框形水平仪测量。

最好先制作平梁，再按第一章所介绍的方法，分别沿X、Y轴线调头测量。

如果直接将框形水平仪摆在上法兰面上测，就必须在不同位置、沿不同方向反复测量。

当机座存在变形而上法兰面平直度不合要求时，直接用框形水平仪测量就难于掌握水平度的实际误差了。

另外，中心位置、高程和水平度三者的调整会相互影响，必须反复测量和调整，直到三方面都符合要求为止。

3、锚固后浇注混凝土
坑座是大尺寸的薄壁构件，往往由钢板组焊而成，位置找正以后必须充分锚
固才能浇注混凝土。

（三）喷嘴的安装
1、喷嘴的结构和安装要求
喷嘴——喷针是形成射流并调节流量的机构，其结构见图5-22。

喷嘴和喷管由螺栓固定在机座壁上，与引水管连接而形成水流通道。

由于喷嘴和喷管口的断面逐步收缩，水流由此喷出时将形成高速射流冲击水斗。

喷嘴以内是可轴向移动的喷针，它由接力器带动用于调节流量。

喷针全关时喷针头与喷管口内壁接触，将喷口封闭以实现停机。

喷嘴外设有折向器，它由连杆、操作杆与调速器相连，在关闭喷针时首先快速切断射流。

折向器的动作与喷针的开、关相配合，行程间的配合规律称为协联曲线，由调速器及传动机构决定。

从安装上讲，这部分的基本要求是：
（1）转轮上水斗分水刃的旋转平面应通过机座喷嘴安装法兰的中心，位置偏差不大于2mm。

而喷嘴的中心线应该在分水刃的旋转平面上，其
轴向偏差不大于±1mm
（2）喷嘴的中心线应与转轮的节圆相切，在径向上偏差不大于2mm。

（3）折向器的中心线与喷嘴的中心线应该在同一个平面内，偏差不大于±4mm。

（4）喷嘴的锥角应符合设计值，偏差不大于±0.5°。

喷针全关时喷管口应封闭严密，用塞尺检查，0.02mm的塞尺不能插入。

（5）对于双喷嘴的机组，两个喷针的行程应该一致，偏差不大于设计行程的2%。

2、喷嘴中心线的测量
不难看出，在上述的基本要求中，要求最高又难于测量的是关于喷嘴中心线的位置要求。

因为喷嘴的中心线、分水刃的旋转平面，以及转轮的节圆都是抽象的概念，在完全组装喷嘴并安装转轮以后是无法进行测量的。

为了使这三个概念性的东西具体化，便于进行测量和调整，一般都须配置喷嘴中心测杆和模型转轮这两种专用工具。

用于测量的模型轮如图5-23所示。

其厚度b为实际转轮的一半，因而端部平面就代表了分水刃的旋转平面。

模型轮加工成台阶形，外径及台阶直径均由转轮节圆直径D1决定，
如图中外径取D1+100mm；台阶直径取D1-30mm。

这样也就使转轮的节圆具体化了。

至于台阶的高度b1，则视中心测杆的大小决定，如取b1为测杆直径的一半。

喷嘴中心测杆如图5-24所示，它是用直径为d的细杆来表达喷嘴中心线的。

测杆和柱塞经过轴承装在外固定套内，而外固定套则代替喷管口装在喷嘴的头部。

喷嘴、外固定套、柱塞及测杆的根部相互同心，而测杆的方向可由调节螺钉调整，再由压紧螺母固定。

为了使测杆的中心线准确反映喷嘴的中心线，在上述机构组装后，在测杆端部设百分表检查它的径向摆度。

检查时不断转动测杆和柱塞，同时用调节螺钉调整测杆的方向，直到端部的全摆度不大于0.05mm为止。

此时即可认为测杆的中心线就是喷嘴的中心线。

模型转轮和中心测杆均可以向制造厂定货，或者由厂家配给。

喷嘴中心线找正的测量方法如图5-25所示。

在轴承座和主轴已经定位的情况下，将模型轮装在主轴上，并使端面的跳动量不大于0.05mm。

在喷嘴头部安装中心测杆并调整好测杆的方向，保证测杆端部的径向跳动不大于0.05mm。

再如图所示，在转轮的径向、轴向各安装一支百分表，都顶在测杆的外圆上。

(1)径向的测量。

用深度游标尺测量模型轮外圆到测杆外圆的距离h4。

测量
时受深度游标尺的挤压，测杆可能在径向发生位移，该位移可由百分表
读出，记号为△S。

由于图中h2是已知的——当模型轮外径为
D1+100mm时，h2 =50mm。

因而测杆中心线（喷嘴中心线）到节圆的径
向偏差h3可按下式计算
h3= h2—h4—d/2+△S (5-18)
式中h2—模型轮外径与节圆直径之差的
一半；
h4—深度游标尺测得的距离；
d—测杆直径；
△S—测量时百分表读数的变化量。

(2)轴向的测量。

用高度游标尺测量测杆
外圆到模型轮端面的距离h，同时在百分表上
读出测量时测杆的轴向位移△S，则测杆中心
线（喷嘴中心线）到水斗分水刃平面的轴向偏
差h1，可由下式计算
h1= h —d/2+△S (5-19)
式中h —高度游标尺测得的距离；
△S—测量时百分表读数的变化量。

3、喷嘴中心线的调整
用上述方法测量，如果发现喷嘴中心线存在轴向或径向的位置偏差，而且大于前述的允许范围时，就必须对它进行适当调整。

由于喷嘴及喷管是用法兰安装在机座壁面上的，法兰与壁面之间有一层环氧胶板作成的垫子，如果修刮该垫子的厚度，就完全可以纠正喷嘴中心线的偏差。

纠正的原理见图5-26和图5-27。

由图5-26图5-27可见，当垫板的外径为D ，安装面到转轮中心的距离为L 时，为了纠正喷嘴中心线在转轮径向的偏差h3，就应该在Y轴方向刮削垫子。

刮削的数量δY为
δY=D h3/L (5-20)
同理，为了纠正喷嘴中心线在转轮轴向上的偏差h就必须在X轴方向刮削垫子，刮削的数量为
ΔX=D h/L (5-21)
这里的X、Y轴向是在垫板平面上划分的，但与转轮的轴线方向及径线方向对应。

与悬式机组绝缘垫的刮削一样，垫板的刮削应该在找出最大刮削量及方向以后，分区刮成斜平面。

如果喷嘴中心线在转轮径向和轴向同时存在偏差，则最大刮削量及方向应由式(5-20)、式(5-21)计算的结果合成求得。

δMax =（δX2+δY2）1/2(5-22)
β=tg-1(δx/δY) (5-23)
这正如图5-28所表示的情况。