蜀河电站贯流式机组安装工艺浅谈.doc

蜀河灯泡贯流式机组的安装工艺浅谈魏智民 （蜀河水力发电厂 陕西旬阳 ）【摘要】 蜀河电站为汉江上游干流上第一个安装贯流式机组，其中4台机组为东电制造，2台机组哈电制造。该机型安装、检修难度较大，通过对东电制造的灯泡贯流式机组各大部件的结构进行介绍，对安装工艺进行叙述，有利于对灯泡贯流式机组结构的认识，也有利于提高检修维护的工艺。【关键词】贯流式机组 结构 安装 工艺一、概况蜀河水电站位于陕西省旬阳县境内的汉江上游干流上，坝址在旬阳县蜀河镇上游约1km处，电站为厂顶溢流式灯泡贯流式水电站，主厂房内安装有6台灯泡贯流式水轮发电机组，水轮机额定功率均为47MW,发电机额定功率为46MW，最大水头26.30m，额定水头19.60m，最小水头为10.5m。其中1、2、5、6机组为东方电机有限公司生产（水轮机型号GZ657-WP-545，发电机型号SFWG46-48/6500），3、4机组为哈尔滨电机有限公司生产（水轮机型号GZ650-WP-546，发电机型号SFG46-48/5835）。首台机组于2009年12月29日投产发电，最后一台机组于2010年10月18日投产发电。二、机组结构1、水轮机结构水轮机结构：蜀河灯泡贯流式水轮机主要由以下主要部件组成，预埋件部分、埋入部分装配、导水机构装配、转轮装配、轴承装配、主轴密封装配、受油器装配、接力器装配、润滑油箱系统、油水气管路系统、调速器管路系统、测量仪表管路系统、地板扶梯装配、安装工具等。1.1预埋件部分预埋件部分包括尾水管、拉锚及垫板。尾水管沿流道方向分为两段，前段分成2瓣，后段分为4瓣，其中尾水管前段带有环形法兰和分半法兰。埋入部件：包括座环（管形座）及其拉锚，座环分为内环、外环、上支柱、下支柱。1.2导水机构包括导叶内环、外环、导叶、控制环、连杆机构、转轮室及伸缩节等。在导叶上轴颈处设有可自动调心的自润滑向心关节轴承，导叶连杆采用摩擦环。魏智民 高级工程师 单位地址： 陕西省旬阳县蜀河镇 邮编：725721 电话3主轴装配包括主轴与操作油管等，该主轴为水轮机与发电机共用一根轴，主轴带有正反推力镜板面，主轴两端的法兰面分别与电机的转子和水轮机转轮采用螺栓联接。主轴内的操作油管形成两个压力油腔和一个回油腔,以操作转轮叶片的转动。1.4转轮装配转轮型号GZ（657），转轮直径为5.45m，轮毂比为0.42.，转轮装配包括转轮体、叶片、叶片轴、转臂接力器缸、接力器缸盖、活塞轴、连接体、泄水锥等转轮为缸动结构。有5个叶片，叶片转角-13+19，转轮体为整铸而成，材料为20SiMn，叶片密封为双向多层“V”型密封，并可在不拆卸叶片的情况下更换密封件。1.5主轴密封主轴密封由检修密封和工作密封，工作密封采用间隙密封、平板密封加径向密封的组合形式，检修密封为空气围带式密封。主轴密封设有集中排水系统。1.6轴承装配采用径向分半卧式的筒式轴承结构。该轴承为重载静压启动轴承，机组在启动及停机过程中由高压油系统将机组的转动部分顶起。1.7受油器受油器采用浮动瓦结构。从结构上将回复轴的水平运动与其自身的旋转运动分开，较少了浮动瓦的磨损，从而保证机组的安全运行；两高压进油管的处的浮动瓦采用分开的结构。1.8润滑油系统由高位油箱、低位油箱及管路组成。润滑油从高位油箱流下对水导轴承、组合轴承进行润滑，润滑油从轴承中自动排出流入低位油箱，安装于管路中的冷却器对热油进行冷却，低位油箱向高位油箱供油由两台并联交流电机驱动油泵，一台工作，一台备用。1.9导叶接力器：接力器为直缸摇摆式接力器，接力器直径为400mm，行程为1450mm，在接力器的关闭段设有慢关闭装置。2、发电机结构发电机采用水平灯泡式结构布置方式，正、反推力轴承位于转子的下游侧。整个机组设两个卧式径向轴承，其中发电机径向轴承位于转子于正向推力轴承之间。发电机通风型式采用带轴流风机密闭自循环强迫混合通风空气冷却系统。励磁方式为自并激静止可控硅励磁。发电机与水轮机共用一根轴。2.1定子定子机座采用钢板焊接结构，定子机座为分瓣结构，外壁由25mm钢板焊接而成，灯泡体分两瓣制造和运输，在工地组圆封焊后叠片下线。机座内侧整圆均布54个轴向V形筋，V形筋在保证机座刚度的同时，可以使铁芯背部的通风更加流畅。定子铁芯：定子铁芯采用0.5mm厚的优质低损耗硅钢片迭压而成，铁芯全长1500mm，全圆由27片迭成，内径6000，外径6500。定子线圈：定子线圈采用一路星形波绕组的结构，定子线棒为单匝杆式。并采用小于360度的换位方式，定子绕组中性点在灯泡内并头连接并经接地变压器接地，三根主引出线由进人筒引出后进入厂房与主变相连。2.2转子转子支架：转子支架为钢板焊接结构，中心体为锻件20SiMn，磁轭分6段由优质厚钢板焊接而成。支架设置斜向筋板。以利径向通风。支架中心体直接与水轮机主轴法兰相接。利用6-105/195销套传递扭矩。在转子支架上游侧设有可拆的多块制动环。磁极：磁极铁芯采用1.0mm厚的薄钢板冲片迭压而成，设有5个18的阻尼条孔，磁极通过7个M42的螺栓与磁轭把合。2.3组合轴承发电机设组合式正反向推力轴承和分块瓦卧式轴承。轴向推负荷和径向负荷由轴承支架传递到水轮机座环上。轴承支架为整体焊接结构。正、反向推力瓦和径向瓦由同一轴承支架支撑。以主轴本体作正反推力轴承镜板和卧式轴承轴颈。推力轴承：正反推力各12块，采用支柱螺丝支承的可调瓦结构，推力瓦为乌金瓦。径向轴承：采用分块瓦线支撑结构，轴颈直径1840mm，下部设4块工作瓦，上部设2块辅助瓦，径向瓦均采用高位油箱自重力供油和瓦面进油边开槽入油的润滑方式，径向轴承下部4块瓦设高压油顶起装置，并在机组开停机时启用。2.4通风与冷却系统发电机采用密闭强迫自循环混合式通风系统，在定子上游侧设有6个双金属翅片管空气冷却器，并相应配有6个轴流风机。2.5椎体和炮头椎体上部设有进人筒，上游侧与灯泡头把合，下游侧与定子机座把合，锥体内部放置空气冷却器等部件，下部设有排水孔。2.6支撑为保证发电机在各种工况下的稳定性，在发电机灯泡体下部靠定子机座上游侧设有两个垂直支撑，在锥体上游侧左右两边各设一个水平支撑，并设有适当的预紧力。2.7制动装置在转子上游侧之定子内支撑支架上设有8个160的气压复位时制动器，制动瓦采用非金属无石棉无粉尘，保证机组内部清洁。三、机组安装工艺1、水轮机安装工艺1.1导水机构安装：内、外环和活动导叶组装完后，调整导叶端面间隙，符合要求。将组合的控制环整体吊装于导叶外环6个临时支撑上，调整控制环，使控制环钢球槽边与外环钢球槽边不错牙，把压环整体把紧在控制环上，然后松掉把紧螺栓把压环整体顶起0.12mm左右，确保用3吨导链能转动控制环为止，将控制环转动至全关位置，调整连杆长度并装配上，用导链和千斤顶使导叶处于全关位置，测量导叶立面间隙符合要求。对导水机构进行翻身，吊起导水机构，拆除翻身工具，清理导叶内外环法兰面，在管型座内外环的法兰面上密封槽内装入8橡胶圆条，整体吊入机坑与座环把合。1.2主轴吊装在安装间将主轴上的水导轴承装配好，瓦间隙0.50-0.635mm之间，安装主轴内的内外操作油管，用角钢临时固定内操作油管。连接主轴吊装工具，把主轴从发电机机坑调入，放在提前放好的滑车轨道上，用导链将主轴拉至导叶内环支座上，拆除上游侧的轨道，安装主轴顶起工具，调整主轴水平和高程，水平不大于0.02mm/m，安装水导轴承挡板和压板。1.3转轮体安装转轮体内外操作油管、活塞杆、叶片轴、转臂、连接体、泄水锥等组装完后，将转轮翻身，调整使其轴线水平后再调入机坑。连接主轴和转轮体内操作油管，安装联轴螺栓，用液压扭矩扳手进行预紧，检查法兰面间隙用0.05mm塞尺不通过。先安装+Y侧的叶片及密封，用高压油顶起装置转动主轴，依次安装其余的叶片。1.4主轴密封安装密封装配之前发电机转子已装上，整个主轴水平已调整好。护盖把合在主轴上主轴上，把两段空气围带装入密封座后与检修密封盖把合。组装导叶内环延伸段，把合在导叶内环上，将检修密封盖、检修密封座、空气围带整体安装到导叶延伸段上，调整密封盖与护盖的间隙在1.6-2.15mm之间，考虑到机组运行时转轮体有一定的上浮，上面间隙应比下面间隙适当大一些。在护盖上装配橡胶石棉密封板，确保橡胶石棉密封板与密封座的距离为2mm。将工作密封的转环分瓣把合成整体把紧在护盖上。将密封座的两分半组合成整体把紧在检修密封盖上。分别将纤维编织盘根、垫环、纤维编织盘根压入密封槽内，再把压盖装于密封座上，最后安装接水盒于压盖上。1.5受油器安装受油器前后端轴盘车调整合格后，把受油器浮动环装于受油器体内，安装受油器支架、调整各浮动环压板间隙在0.20-0.41mm范围内。1.6转轮室安装在吊装转轮之前先将转轮室下半部分吊入，与导叶外环下游侧法兰面下半部分把合就位。再把转轮室上半部分吊装于转轮室下分半面上，转轮室与导叶外环把合螺栓暂不把紧，但转轮室两分半面螺栓要把紧。利用转轮室调圆工具对转轮室进行调圆，再调整转轮室与转轮叶片的间隙，使其左右间隙相等，上部间隙是总间隙的2/3,下部间隙是总间隙的1/3，最后把紧导叶外环与转轮室所有螺栓。1.7补偿节安装将分瓣补偿节吊入机坑环绕转轮室组成整体，检查与尾水管把合的法兰面错牙应小于0.10mm，在调整好各分块压板与转轮室间隙均匀，把紧压板于补偿节上。2、发电机安装工艺2.1、组合轴承支架安装安装轴承支架润滑油管路，将轴承之间吊靠水轮机座环（管型座）穿入临时固定螺栓，以主轴为中线调整轴承支架中心，同心度不大于0.20mm，固定永久螺栓。2.2径向轴承安装：安装6块径向瓦，用螺丝顶起下部4块瓦，使瓦面与轴颈贴紧，测量瓦支承中心到瓦背的距离，根据测量的尺寸配置径向瓦支撑垫，使下部瓦间隙为零，上部2块瓦支撑垫的加工尺寸应保证瓦间隙为1.5mm。2.3安装高油压顶起装置管路在水导、径向导瓦大轴附件底部各安装一块百分表，启动顶轴油泵，主轴顶起高度应为0.030.06mm，调整4块瓦油压差在1Mpa内，油压试验合格后对相应的阀门进行锁定。2.4推力瓦安装用轴承瓦装卸工具将正反推力瓦就位，使轴承座上止口紧扣于轴承支架止口上，用液压拉伸器把合双头螺栓，拉伸长度1.31.6mm。2.5转子吊装将安放转子起吊工具的两个磁极拔出，安装转子起吊工具和翻身工具。吊转子进入上游流道，缓慢靠向主轴，清洗法兰面，用联轴螺栓将转子均匀紧入止口，安装已拆的两个磁极。对联轴螺栓进行拉伸，拉伸值为0.850.90mm。2.6定子吊装将定子内支撑与定子把合，安装定子起吊工具，翻身工具安装在定子下游侧法兰下部合缝处，进行定子翻身。安装定子机座密封面槽内密封条，起吊定子，并将定子落入上游流道，对准转子中心缓慢套入转子，在套入过程中，检查定转子之间的间隙，确保定转子不发生碰撞。待定子机座与座环靠上后穿入临时用螺栓，用千斤顶和定子内支撑的螺栓调整定子圆度，以转子为基准，调整定转子空气间隙，左右侧间隙应均匀，上端空气间隙应控制在-2.5%-8%之间，下端空气间隙控制在+2.5%+8%之间，间隙合格后，安装偏心销，卸下临时用螺栓，用拉紧螺栓把合，拉伸值为0.280.31mm。2.7灯泡头和椎体安装组装锥体内的管路和空冷器，灯泡头分半焊接完后，在灯泡体和椎体下架设可靠的临时支撑，在吊转子之前分别吊入流道上游侧，以不影响定、转子吊入。待定子吊入后安装灯泡头和锥体，并安装锥体上的进人筒。2.8支撑安装：垂直支撑调整保证两个支撑的中心线通过定子浇筑，检查支撑球面周围的间隙不大于0.05mm，把紧拉紧螺栓，伸长值为0.150.18mm。调整水平与锥体距离为设计之后，浇筑支撑座支撑二期混凝土，水平支撑预应力调整两边必须同时进行，用油泵对支撑杆活塞前内打压至15Mpa时，拧紧调整螺母。2.9进人筒安装将进人筒吊入锥体法兰面上，连接组合螺栓，测量进人筒与钢盖板基础板的标高查符合要求，把紧组合螺栓的拉伸值为0.18-0.20mm。2.10封水钢盖板的安装检查封水钢盖板基础板的标高和中心，应符合设计要求，密封垫敷设就位，吊装封水钢盖板，对称均匀地打紧组合螺栓，并作渗漏试验合格。3、盘车及推力瓦受力调整3.1在水轮机大轴上安装盘车工具，检查转动部分处于中心位置，大轴处于水平、镜板应垂直。在受油器后端转轴按逆时针方向分成八等分，做好标记，在X方位设一百分表，在组合轴承、水导轴承处底部各设一百分表。3.2在管型座进人孔正对的主轴上缠绕十五道左右钢丝绳，通过顶部的定滑轮与3吨卷扬机相连。3.2启动高压油顶起装置，检查主轴组合轴承、水导轴承的百分表，读数在0.030.06mm之间，用卷扬机旋转转轴，先盘转一圈，第二圈时开始记录后端转轴百分表读数，计算出转轴后端各点的摆度值，如摆度较大，须挂削转轴后端法兰面，挂削的厚度按照下式计算，直至后端转轴的摆度不大于0.10mm为止。S1= D11/2L1 式中：D1后端转轴法兰直径535mm；1后端转轴处最大摆度值；L1后端转轴法兰直径至后端转轴摆度表处的距离，2900mm；3.4安装受油器前段转轴，按照上述盘车方法检查调整前段转轴的摆度直至合格。3.5受油器前段转轴安装完后，安装集电环，在集电环前后两个环面上各安装一块百分表，间隔90度，用上述盘车方法检查集电环的摆度，集电环的摆度不大于0.20mm，如不符合要求，松开穿心螺栓，用千斤顶调