大型轴流转桨水轮机组快速安装调试工法

大型轴流转桨式水轮机组快速安装调试工法
1.前言
大渡河深溪沟水电站装机容量66万千瓦，安装4台16.5万千瓦轴流转桨式机组，年发电量32.4亿度，是国家西部大开发、“川电东送”战略的重要组成部分，四川省“十一五”期间重要能源工程项目之一。

该电站是一个典型的“短、平、快”工程，机电安装从进场开始埋件埋设到4台机组全部投产工期为34个月，施工工期非常紧张，葛洲坝集团机电建设有限公司为了确保机组按期投产发电，结合现场情况及大型机组的特点，对快速装机调试技术进行了研究和实践。

通过采用新工艺新方法，提高了施工速度与质量，缩短了施工工期。

该研究结果通过了集团公司科技成果鉴定验收，并先后在四川大渡河深溪沟水电站机电设备安装和重庆草街航电枢纽工程进行应用，取得了良好的经济效益和社会效益。

研究成果获得葛洲坝集团公司、中能建集团公司及中国施工企业管理协会科技进步奖。

2.特点
2.0.1在安装间对转轮叶片半径进行检查，提前发现问题，避免了重新吊出转轮处理（或在机组内部处理转轮）。

2.0.2采用“转轮、主轴与支持盖整体吊装技术”，提高施工效率及安全性。

2.0.3优化受油器盘车方法，可加快受油器盘车调整速度，电厂检修方便。

同时该方法可提高受油器的安装质量，使受油器操作油管摆度小于0.1毫米（一般为0.2毫米）。

3.适用范围
该研究成果可用于须现场组装的大、中型轴流转桨式水轮机组安装调试项目。

4.工艺原理
4.0.1.在施工工序中增加了“转轮叶片测量”步骤。

研究设计转轮叶片半径测圆架，在安装间测量组装后的转轮叶片半径。

结合转轮
室圆度测量数据，分析转轮间隙是否满足设计要求，对不满足要求的叶片进行处理。

避免转轮吊装后测量转轮间隙偏小，须在机坑内处理转轮叶片的种种不便。

4.0.2. 采用“转轮、主轴与支持盖整体吊装技术”。

采用整体吊装方式，可以减少安装人员在转轮桨叶上的工作时间，降低施工强度，加快施工进程，提高施工的安全性。

4.0.3.使用平面间隙测量装置（自有专利）测量转轮间隙，加快施工速度。

4.0.4.优化受油器盘车调整方法。

采用先加垫调整受油器操作油管垂直度；再去除垫片，打磨操作油管法兰；最后推动操作油管，调整摆度。

可加快受油器盘车调整速度，同时方便电厂检修。

5.工序流程及操作要点
5.1工序流程
5.2转轮叶片测量
5.2.1测圆架设计
按照转轮缸盖上的主轴螺栓孔的位置及转轮缸盖的结构形式，制作与之配套的转子（定子）测圆架的基座，将测圆架中心柱安装在基座。

图1 测圆架示意图
5.2.2百分表改进
对百分表表头进行改进，将表头改Array成与表杆垂直的杆，杆长40mm（见图2）。

架表时应使杆1铅垂于水平面。

5.2.3测圆架配重调整
测圆架安装完成后，进行测圆架的
配重。

配重后推动测圆架支臂应灵活，
无阻卡。

5.2.4测圆架垂直度测量
图1-2百分表改进示意图配重完成后,在测圆架支臂（或任意
测圆架转动部分，越接近中心立柱越好）上放置一合相水平仪，并固
定牢固。

旋转一周测量测圆架支臂在+X、+Y、-X、-Y四个方向的水
平（水平转轮外侧高于内侧标为正，反之为负）；
分别求出X方向和Y方向水平的代数和（正方向读数-负方向读数），和为正值，说明测圆架中心柱偏向负方，和为负值则偏向正方向，中心柱垂直度为的绝对值。

根据计算结果加垫调整测圆架中心柱的垂直度不大于0.02mm/m。

注意：测圆架中心柱垂直度方位应与转轮上法兰的水平偏差方向一致（即测圆架中心柱偏向转轮上法兰水平低的方位）。

5.2.5测圆架中心位置调整
安装转轮缸盖4个轴线方向上的销套螺栓及销套，以销套为测圆架的中心调整基准。

对称轴线偏差不大于0.05mm。

5.2.6叶片半径测量方法
将转轮叶片置于全关位置，用楔子板将叶片楔紧（楔子板楔在叶片与轮毂之间）。

用外径千分尺测量测圆架中心柱直径Φ。

在测圆架上悬挂钢琴线，将钢琴线推至叶片半径最远点（接近最远点亦可）。

用电测法测量钢琴线到测圆架中心柱的距离S，钢琴线到叶片的最小距离L。

则该测点的半径为：
R=S-L+
以该测点为测量基准点架百分表（10mm），将百分表压缩5mm，推动测圆架测量每个叶片的最小读数Mx。

每个叶片的半径最大值：
Rx= R+5-Mx
解释：由于叶片处于倾斜状态，需根据叶片倾斜情况将叶片分段测量。

重点测量叶片上中下三环。

5.2.7测量误差分析：
此方法测量转轮叶片的半径主要误差有，缸盖销套螺栓孔的加工误差、测圆架中心测量误差、叶片绝对半径测量误差*2（测量两次）、百分表测量误差、测圆架误差。

总误差不大于0.24mm，能够满足大型轴流转桨式水轮发电机组对叶片与转轮室的间隙误差要求。

5.3转轮、主轴与支持盖整体吊装技术
深溪沟水电站的转轮、主轴与支持盖采用了整体吊装技术，其吊装方式与其它电站不同，比如葛洲坝水电站采用了先吊装转轮，将转轮用悬吊工具固定在转轮室并调平后，再分别吊装主轴、支持盖。

采用整体吊装方式，转轮联轴施工环境相对于在机坑内施工要好，可以减少安装人员在转轮桨叶上的工作时间，降低了施工强度，加快了施工进程，同时提高了施工的安全性。

5.4转轮间隙测量
以往转轮间隙测量主要用塞尺测量，由于大型转轮间隙较大，测量时需要十几片塞尺叠加，造成测量误差增大，且效率不高，影响盘车速度。

为解决这个问题，现场参照空气间隙的测量方法，设计了平面间隙测量工具（已申请专利），使用方便，且测量误差小于用塞尺测量。

5.5受油器安装、盘车调整技术优化
操作油管调整的方法是有加垫调整和打磨操作油管法兰调整两
种方式，但加垫调整的方式，垫片在检修时可能造成损坏或位置发生变化，由于操作油管法兰直径比较小，垫片稍微的变化就会影响到操作油管的摆度，不利于机组的检修；打磨操作油管法兰的方式，在盘车调整时由于测量方位不够准确，可能造成反复对法兰面的打磨，调整时间偏长。

通过对盘车调整技术的优化，使受油器操作油管的摆度可调整到0.1mm（设计要求0.3mm），且调整时间短，易于检修。

在深溪沟电站受油器调整方式尝试采用：先加垫调整受油器操作油管垂直度；再打磨操作油管法兰，去除垫片；最后调整操作油管的摆度。

安装受油器操作油管盘车调整方法：
1、在受油器操作油管上、中、下浮动瓦位置+X、+Y方向上架设6块百分表，机组再次进行盘车，测量、计算受油器操作油管摆度。

采用操作油管上、下浮动瓦位置的摆度，计算操作油管垂直度，并加垫调整操作油管垂直度，待操作油管垂直度小于0.1mm后，做好加垫位置及厚度的标记，拆下操作油管，在加垫位置对面打磨操作油管法兰，打磨深度等同加垫厚度。

2、安装操作油管及百分表，盘车测量摆度，根据摆度位置调整操作油管，使上、中、下浮动瓦位置摆度小于0.1mm。

3、检查操作油管上、中、下浮动瓦位置摆度应满足设计要求。

钻铰受油器操作油管的销钉孔。

6.材料与设备
本工法实施过程采用的主要设备及材料清单
7.质量控制
7.0.1安装用的所有施工图纸、工艺措施、技术文件等资料，由项目部资料室统一发放、管理，使其处于受控状态。

7.0.2安装前，由项目部总工对每位参与组装施工人员进行详细的技术交底和安全交底。

7.0.3安装现场保证至少有一名技术人员跟班作业，对施工做到全过程控制，并对组装过程中的所有测量数据做全面记录；项目部技术部门负责组装措施的下达、修改调整等工作，保证水轮机组安装工艺满足规范、厂家技术要求等，并根据现场情况适时优化、调整工序和工艺。

7.0.4项目部质量检验人员根据规范要求严格履行每道工序的终检工作，并对安装过程中未按工艺措施施工情况下达整改或停工通知；及时组织协同现场监理工程师进行质量验收工作。

8.安全措施
8.0.1建立完善的施工安全保证体系，加强施工作业中的安全检查，确保作业标准化、规范化。

8.0.2 全部进场人员必须经过安全培训，并参加安全考试合格。

班前安全技术交底由班组长组织，班组施工人员签名。

班组做好班前“三工”活动。

8.0.3施工现场按符合防火、防风、防雷、防洪、防触电等安全规定及安全施工要求进行布置，并完善布置各种安全标识。

8.0.3氧气瓶与乙炔瓶隔离存放，严格保证氧气瓶不沾染油脂、乙炔发生器有防止回火的安全装置。

8.0.4施工现场的临时用电严格按照《施工现场临时用电安全技术措施》执行。

8.0.5进入施工场地人员必须佩戴相应安全用具。

8.0.6施工现场使用的手持照明灯使用36V的安全电压。

8.0.7施工电气设备，必须安装漏电保护装置。

8.0.8转轮充油后，现场严格执行“动火票”制度。

9.环保措施
9.0.1成立对应的施工环境卫生管理机构，在工程施工过程中严格遵守国家和地方政府下发的有关环境保护的法律、法规和规章，加强对施工废弃物的控制和治理。

9.0.2将施工场地和作业限制在工程建设允许的范围内，合理布置、规范围挡，做到标牌清楚、齐全，各种标识醒目，施工场地整洁文明。

9.0.3对施工中可能影响到的各种公共设施制定可靠的防止损坏和移位的实施措施，加强实施中的监测、应对和验证。

同时，将相关方案和要求向全体施工人员详细交底。

10.效益分析
水电站建设周期较长，建设资金投入大，资金费用高。

通过该工法的应用，可提高大、中型轴流转桨式水轮机组现场安装调试的工作效率，缩短电站建设周期，使同类水电站提前2-4个月投产发电，具有巨大的经济效益和社会效益。

11.应用实例
11.1大渡河深溪沟水电站机电设备安装
11.1.1工程概况
大渡河深溪沟水电站装机容量66万千瓦，安装4台16.5万千瓦轴流转桨式机组，年发电量32.4亿度，是国家西部大开发、“川电东送”战略的重要组成部分，四川省“十一五”期间重要能源工程项目之一。

该电站是一个典型的“短、平、快”工程，机电安装从进场开始埋件埋设到4台机组全部投产工期为34个月，施工工期非常紧张。

工程于2008年8月正式开工，2011年6月4台机组顺利投产发电。

11.1.2实施情况
深溪沟机电设备安装工程又受土建施工进度影响，2#、3#机组机电安装施工部位交面时间较合同工期分别滞后136天和194天。

施工过程中通过工艺方法的改进，确保了电站按合同计划发电节点发电目标，缓解了四川电力短缺问题。

在4#机组转轮施工时，通过转轮半径测量发现4#机组转轮有4片叶片半径偏大，结合转轮室测量数据分析，转轮间隙超标，现场对该4片叶片进行了打磨处理，避免了返工。

4台机组启动时受油器操作油管摆度全部小于0.10毫米，达到了优良水平，远优于国标要求不大于0.30毫米的标准。

11.2重庆草街航电枢纽工程
11.2.1工程概况
草街航电枢纽工程位于重庆合川市境内草街附近的嘉陵江干流河段上，是重庆市境内的嘉陵江自下而上规划的第二个梯级，是以航运为主，兼顾发电，并具有拦沙减淤、改善灌溉条件等效益的水资源综合利用工程。

草街水库正常蓄水位203m，正常蓄水位以下库容7.54亿m3，水库总库容22.12亿m3；电站装机容量500MW(4×125MW)，多年平均发电量19.96亿KW·h。

机电设备安装工程于2009年4月正式开工，2012年8月4台机组全部投产发电。

11.2.2实施情况
由于转轮不同，对深溪沟转轮测装置进行了处理后，能够满足转轮叶片测量要求。

在草街航电工程实施后，施工效率明显提高，缩短了水轮机组装调试工期，施工质量满足要求。