高坝洲水电站水轮发电机组安装

高坝洲水电站水轮发电机组安装

摘要：高坝洲水电站装设3台轴流转桨式水轮发电机组。机组的设计制造引进了国外一些先进结构和工艺。现场安装过程中，针对机组特点，在常规安装工艺的基础上，使用新技术、新工艺，推行ISO9000质量体系，实施网络计划及质量管理，实现了优质装机目标。

高坝洲水电站装机规模252 MW，装设3台单机容量为84 MW轴流转桨式水轮发电机组。调速器采用微机双调调速装置，励磁为自并励静止可控硅励磁系统。机组发电机电压为13.8kV，发电机与变压器采用“一机一变”的单元结线方式。220 kV开关站为敞开式布置，采用扩大桥形接线方式，电站两回出线，以220 kV电压接入湖北宜昌地区电网，一回至郭家岗220 kV变电所，距离约20 km；另一回至枝城220 kV变电所，距离约17 km。每回线均可以输送电站全部容量。

高坝洲水电站采用全计算机监控系统对水电站的主要设备进行监视和控制，取消了常规控制设备，以实现电站控制的高度自动化。计算机监控系统采用全开放全分布式网络体系结构，即分布式数据库和分布式系统功能。

1 水轮发电机组基本情况

1.1 水轮机

型号ZZD231-LH-580；最大水头Hmax=40 m；最小水头Hmin=22.1 m；额定水头32.5 m；额定出力85.8 MW；最大出力98.0 MW；额定转速125 r／min。

水轮机安装及特点：①导水机构安装前须人工打磨，现场采用机械打磨的方法；②支持盖与转轮构成一个单元吊装。连轴前，转轮悬挂在支持盖上，再通过支持盖将其挂装在顶盖上；③水导密封与水导轴承位于支持盖内，密封、轴承部件须在机组盘车后将瓦架吊起、再行安装；④连轴采用电动／气动液压棘轮扳手，并辅以自制提升工具。

1.2 发电机

型号SF84.48／9500；额定容量96 000 kV·A；额定功率84 MW；额定电压13.8 kV：额定电流4016A；额定功率因数（滞后）0.875；额定励磁电流325 A；飞轮力矩16 000 t·m2；推力负荷14700kN。

发电机安装及特点：①发电机定子采用现场组装叠片热压工艺，铁心总长1 500 mm，内径8 800 mm，定子总重136 t；②发电机转子采用圆盘支架无轴结构。径向键采用通长楔形键结构，水平方向配有6对调节键调节主键径向尺寸；切向采用左右二对通长键调整并固定主键与立筋位置。转子需现场热打键，打入量1 mm，转子吊装重量290 t；③推力轴承位于下机架油槽内，共12块弹性金属氟塑料瓦，弹性油箱为整体结构，无下导轴承；④采用电动盘车方式；⑤机组转速测量采用美国进口设备（SSG），现场须改装油管接口。

1.3 调速器

型号WST-PLC-150-J；调节规律补偿bt=0～200%；bp=0～10%；Td=0～20 s；Tn=0～5s。

调速器安装特点：①采用集成式直连型液压系统，环喷式电液伺服阀；②电气柜与机械柜分开布置；③设有电气两段关闭功能；④数字协联曲线预置，协联精确，稳定；⑤负载智能式结构PID调节规律，能使机组适应各种工况变化。

1.4 电气设备

发电机出口母线，变压器及220 kV开关站，全部为国产设备；发电机至主变压器的主引线选用全链式离相封闭母线。母线分段到货，工地挂装后现场氩弧焊接。主变压器额定容量100 MV·A，总重133 t。SF6全封闭断路器分相到货，现场组装后抽真空—注氮干燥—

排氮—注SF6。

1.5 计算机监控系统

高坝洲水电站采用法国阿尔斯通公司生产的计算机监控系统，为分层布置结构，分主控制级和现地控制级两层，全厂数据库和历史数据库分布在主控级主计算机中，各现地控制单元具有现地数据库，监控系统功能分布在系统的各节点上，每个节点执行指定的任务，并通过网络与其他节点进行通信。现地控制单元LCU位于机组发电机层下游副厂房内。

与计算机配套的机组自动化系统包括：流量、温度、液位、压力、油混水、机组振动、摆度测量等。此外还配有国产机组流量效率监测系统。

2 推广使用新技术、新工艺，实现优质装机

高坝洲水电站水轮发电机组为东方电机股份有限公司总承包，引进了国外的一些先进结构和工艺，但机组在设计和制造方面均存在一些需在工地现场改进之处，具有一定的安装难度。公司总结葛洲坝、隔河岩电站机组安装经验，在轴流转桨式水轮发电机组安装的常规工艺基础上，推广使用新技术、新工艺，符合相关标准的技术要求，实现了优质装机目标。2.1 水轮机安装工艺调整

设备制造厂家的工艺指导书存在以下问题：①机组在盘车前水轮机主轴密封、水导轴承各部位应先吊装到位，受空间的限制无法实施；②转轮与支持盖一起吊装，重新制造吊具难以满足机组安装进度要求；③下机架未安装前，主轴吊入后需搭设平台调整，增加一定的临时施工费用。

针对上述问题，公司进行了安装工艺改革，调整了安装工序，从而保证了进度：

对问题①，采用先盘车确定好机组大轴位置，再将瓦架吊起，将主轴密封、水导轴承各部件吊入安装；对问题②，直接采用钢丝绳吊装支持盖，将转轮悬挂于支持盖卡环上，解决了施工难题，争取了时间；对问题③，调整安装工序先行吊装下机架，主轴通过下机架中心孔吊入，取消了安装平台，节省了人力、物力。

2.2 安装工机具的研制与应用

安装工机具的优劣直接影响机组的安装质量和进度。高坝洲水电站安装中，根据安装需求，研制了适用的工机具。

座环与基础环研磨，质量要求高，在直径约6 m的范围内水平误差：径向＜0.05 mm／m，周向＜0.6 mm／m。手工研磨强度大，且难以满足精度要求。采用自行设计制造的一种定型产品——磨削机床。仅用1个月时间即完成了清扫研磨，节约直接投资20多万元。

水轮机主轴长近12 m，重80 t，厂家未提供竖立工具，给施工带来了较大困难。为确保工期，我们自行设计制造了主轴竖立吊装工具，使主轴得以顺利吊入机坑。

主轴与转轮在机坑连接。主轴通过卡环、瓦架落于支持盖上后再将转轮提起与主轴相连。由于制造厂家提供的液压棘轮扳手只有1个扳手头，造成非对称提升，使止口的结构很难就位。为此根据隔河岩水电站的经验提前自行研制了一套安装的提升工具。

此外还广泛地使用了国产工具，如（气）动液压棘轮扳手、液压拉伸器、铜焊机等。2.3 发电机转子安装标准的探讨与应用

高坝洲水电站机组转子结构设计借鉴了国内、外一些经验，并采用国外标准，我们在广泛调查大电站转子结构特点的基础上，提出了三点建议，即：①转子圆盘焊接中的变形引起的尺寸超标可通过打磨键槽的工序来解决，达到国外标准要求；②将弦距标准放宽，增加备用调节键余量；③按照国际相关的标准要求进行主键的中间调节，即通过磁轭圆度来确定主键的尺寸等。通过采取这些措施，解决了转子圆盘焊接变形问题，转子安装质量最终达到优良标准的要求。

2.4 计算机监控系统的安装调试

在计算机监控系统安装调试过程中，我们在隔河岩水电站成功经验的基础上又作了改