卧式水轮发电机安装工艺

卧式水轮发电机安装工艺

第一章混流式水轮发电机组的安装

第一节概述

－、概述卧式水轮发电机组，轴线成一条水平线。通常水轮机装在轴线的一端（常称为后端），而发电机则装在轴线的另一端（前端），两者主轴直接连成一体并共同旋转。与立式水轮发电机组相比，卧式机组一般结构上相对简单，尺寸较小但转速更高。从电站厂房的情况看，卧式机组占地的面积较大，但只需要一层厂房，而且水下的结构简单，工程量较小。因此对中小型电站而言，采用卧式机组往往更为经济，中等水头的混流式水轮机，中高水头的水斗式水轮机就经常设计成卧式布置。

（一）卧式水轮发电机组的结构分类卧式水轮发电机组由于尺寸小、转速高，其转动部分的转动惯量往往不够大，为此常在主轴上加装一个相当大的飞轮。另外，主轴是水平方向安装的，总得有两个或更多的轴承座来支撑主轴，而且其中的径向轴承（导轴承）总是分成上下两半的筒式轴承。如果是反击型水轮机，某个轴承座中还必须设有推力轴承来承受轴向水推力。但是，飞轮的位置，轴承座的个数和布置都可以有不同的情况，这就构成了卧式水轮发电机组在结构上的不同类型。最基本的分类如图所示，按轴承座的个数不同分为：四支点机组、三支点机组和两支点机组。四支点机组图）所示的机组，水轮机和发电机各有两个轴承座支撑，飞轮设在水轮机主轴的中段，装在径向推力轴承与第一个径向轴承之间。就整个机组而言，转动部分由四个径向轴承支撑，因而称为四支点机组。四支点机组，水轮机主轴与发电机主轴图卧式水轮发电机组的结构类型轴由法兰或者联轴节连成一体。如果不连轴，则水轮机、发电机都可以单独安装定位。）四支点机组；）三支点机组；）两支点机组一径向推力轴承；径向轴承三支点机组将飞轮设在水轮机和发电机之间，两根主轴利用飞轮连接成整体，则机组的转动部分只需要三个轴承座就能支撑，这就形成了三支点机组，正如图所示。不难看出，三支点机组中发电机可以单独安装定位，但水轮机主轴是不能独立定位的。两支点机组如果把发电机主轴延长，将水轮机转轮就安装在轴的端部，整个机组就只有一根主轴，也就只需要两个轴承座支撑，这就形成了两支点机组，如图（）所示。就结构的复杂程度和主轴的长短作比较。两支点机组结构最简单，主轴长度也最短。但是推力轴承受轴的长度限制，设计和安装都比较困难，它最适合没有轴向水推力的水斗式机组。相反，四支点机组的轴线最长，制造和安装倒比较简单，小型机组采用得最多。容量较大的机组，缩短轴线长度成了重要问题，因此往往采用三支点的形式。但三支点机组主轴要在飞轮处连接，制造和安装的难度加大。

（二）卧式水轮发电机组的安装卧式水轮发电机组的零部件，仍然可以分成埋设件、转动部分、附属装置等部分。从安装工程看，还是先安装埋设件，再组装并吊入转动部分，同样要经过盘车调整轴线，最后装入附属装置。但是，卧式机组包括了不同水轮机、不同发电机，还包括了前述的不同结构类型，实际的安装程序和方法就可能是多种多样的。本章只能就典型机组和常用的程序、方法进行介绍。就卧式机组安装中比较重要而又共同的问题看，以下几点应当首先明确：安装卧式水轮发电机组的埋设件，如混流式机组的蜗壳、尾水管、轴承座、发电机底座；水斗式机组的机座、轴承座、发电机底座等，都是在厂房内成水平方向布置的。安装时除了控制高程以外，更重要的是保证平面位置正确，尤其是各部件的相对距离要符合要求。卧式混流式机组，水轮机蜗壳、座环常作成一体，并且是安装工程的基准件；卧式水斗式机组则以水轮机机座作为基准件。当然，基准件必须首先定位并保证位置的高精度。

机组的安装高程和轴线方位卧式水轮发电机组都以机组轴线高程作为安装高程，而且水轮机、发电机在轴线长度方向布置。因此，机组安装过程中首要的问题是确定机组轴线，一般都要用标高中心架、求心架等拉出钢琴线来具体表达轴线。要确保轴线高程和平面方位

符合要求。实际轴线的检查和调整卧式机组的轴线在理论上是一条水平直线，安装后的实际情况仍然由盘车过程来检查和调整。但盘车时主轴由径向轴承支撑着，轴线不是自由状态，这与悬式机组盘车时的情况有根本的区别，因而盘车的方法和计算都与第四章的内容不同。另外，卧式机组又分为四支点、三支点、两支点几种结构类型，它们的盘车又相互区别。不过，这种种不同情况下的轴线检查仍然是有规律可寻的。本章以卧式混流式机组为主介绍安装的程序及方法，对卧式水斗式机组则只介绍其特殊问题及相应的安装方法。本章的另一个重点是介绍卧式机组的盘车，分别就四支点机组、三支点机组、两支点机组介绍盘车方法和计算的原理。必须说明的是：本章内容是以立式机组的有关知识为基础来介绍的。实际上卧式机组的安装和盘车，都可以有别的方法，这里介绍的是编者认为比较简单而效果又好的方法。

第二节卧式混流式机组的安装

（一）卧式混流式水轮机的结构特点和安装程序四支点机组中的卧式混流式水轮机如图所示，其结构上的特点如下：图卧式混流式水轮机一尾水管；一真空表；蜗壳；一活动导叶；一转轮；主轴密封装置一径向推力轴承；一推力盘；一飞轮；一制动器；一径向轴承；一连轴节；一排水阀；一导叶臂；一控制环；一轴承座板；一冷却器金属蜗壳与座环作成整体，带有底座和地脚螺栓，是安装的基准件。蜗壳的进水口通过直角弯管与压力钢管的水平段相接。采用弯曲形尾水管。尾水管的弯管段在厂房地面以上，进口法兰与水轮机后端盖相连，而出口法兰与直立的尾水管直锥段相连。直锥段埋设在地面以下，直通尾水渠。座环的内腔由前、后端盖封闭，形成导叶和转轮的工作空间。主轴从前端盖中间穿出，两者之间设有主轴密封装置。密封装置一般用迷宫型结构，小型机组也有用填料涵的。转轮悬臂式地固定在主轴末端，多数机组用法兰、螺栓连接；小型机组也有用锥面配合，加上螺母锁紧固定的。活动导叶装在座环以内，前、后端盖之间。其传动机构和控制环装在前端端盖外侧（也有在后端盖以外的），控制环通常作摇摆运动来带动每一个导叶，只设一根推拉杆。尺寸较大的则用两根推拉杆，控制环作定轴的转动。水轮机主轴的中部安装飞轮，主轴前端通过法兰或联轴节与发电机主轴连接。飞轮前后侧各有一个轴承座支撑，其中紧靠蜗壳的是径向推力轴承。径向轴承是上下两半的筒式结构，而推力轴承则是分块瓦式的，多数用块推力瓦承受推力盘传来的轴向力。卧式混流式水轮机的安装程序，会因结构不同而变化，但最基本的情况如下述：埋设尾水管直锥段。蜗壳连同弯管、压力管水平段的埋设。）导水机构预装配。）转动部分的组合、检查。安装轴承座、轴瓦研刮。水轮机正式安装。与发电机连轴，轴线检查及调整。）安装附属装置。机组起动试运行。其中转动部分的组合、检查，导水机构的预装配和正式安装，主轴密封装置等的安装都与立式机组相近。而尾水管、蜗壳、轴承底座的埋设、轴承座的安装、轴瓦间隙的调整等项工作则与立式机组明显不同。以下只就这些部分进行介绍。

（二）壳及尾水管等的埋设容量和尺寸比较大的卧式混流式水轮机，为了便于施工，总是先埋设尾水管直锥段，再安装蜗壳、直角弯管以及压力管道水平段。但必须在尾水管的弯管段与直锥段之间增加凑合节，为水轮机的完全组合提供调整的条件。容量和尺寸较小的机组，则是先安装蜗壳等进水部分，再安装尾水管；或者把尾水管与蜗壳等组合起来一次性地安装定位。以下按先安装蜗壳后安装尾水管的情况叙述。

准备工作在机坑中设标高中心架，用钢琴线拉出轴线。如果轴线的高程调整为安装高程，它即是机组的轴线。一次性表达机组轴线将使今后的安装工作更方便，更准确。设垫板、基础板，准备地脚螺栓及临时性支架，如图所示。其中地脚螺栓可以有两种处理方法：一是先留地脚螺栓孔，蜗壳等安装就位后再浇注二期混凝土；二是先安装就位，将地脚螺栓点焊在前期预留的钢筋上，再一次性浇注混凝土。至于临时性支架、支撑横梁等，则视机组的具体情况准备。清理需安装的工件，检查结合面质量以及连接螺栓配合情况，在蜗壳前、