第四章水轮机的安装

第四章水轮机的安装 第一节概述第二节机坑测定第三节底环安装第四节导水机构预装第五节转轮安装与座环机加工第六节导水机构安装第七节主轴及补气系统安装第八节水导轴承与水封安装 第一节概述 水轮机是将水能转换为机械能的一种水力机械 按其能量转换方式不同 可把水轮机分为反击式和冲击式两大类 反击式水轮机包括混流 轴流 斜流和贯流式四种 冲击式水轮机包括水斗 斜击和双击式三种 混流式水轮机适用于中 高水头 轴流式水轮机适用于低水头 水斗式水轮机适用于高水头 三种型式水轮机的结构如图所示 由于水轮机的使用水头 布置方式 单机容量的不同 其安装程序和安装技术质量要求也有差异 本章重点介绍混流式水轮机的安装 其一般安装程序如下图所示 第二节机坑测定 机坑测定机坑测定是水电站水轮发电机组可拆卸部件安装的第一步工作 其目的有 复查前期机组埋件的安装质量 确定机组可拆卸部件的安装基准 机坑测定平台布置水轮机施工是在埋件部分已经完成的情况下开始的 首先进行固定平台和活动平台的安装 然后进行机坑测定检查埋件的安装质量 并且确定机组的安装基准点 线 机坑测定平台布置 机组安装基准点测定 机组所有部件的安装基准 均可追溯到机坑测定时由埋件所确定的基准点 线 机组安装的基准点有三个 高程点 中心点 方位点 确定高程点的方法是 用高精度水准仪测量所有固定导叶的中心线高程 并计算算术平均数 选取最接近平均数的固定导叶作为机组安装的高程基准 并在该固定导叶上的相应位置做出永久性高程刻度标记 确定中心点的方法是 采用电测法 用内径千分尺分别测量座环上 下镗口各标记点的半径 分别求取上 下镗口各自的理论中心 并计算出座环整体的最佳中心 此最佳中心即是机组的安装中心 确定方位点的方法是 以与涡壳小头相连接的固定导叶出水口 鼻端 为基准 设计上机组中心X轴线至固定导叶出水口夹角为6 5 施工中通过测量固定导叶出水口至机组轴线的弦长 定出机组X轴线 此X轴线即机组的安装方位线 接力器安装质量复查除了基本的高程 中心 方位点外 实际上接力器坑衬的安装质量也在复查之列 其内容主要是复查接力器坑衬相对于固定导叶中心线高程的距离 以及相对于机组中心X Y轴线的距离 为下一步接力器的安装工作做好技术准备 机组方位确定从固定导叶出水边到机组X轴线夹角6 5 根据此以机坑测定时机组中心为基准 测量座环下镗口弦长定出机组轴线 机坑测定流程图 第三节底环安装 底环与基础环不是全面接触连接方式 而是采用局部垫块的连接方式 这种局部连接方式有利于底环上抗磨面水平和高程的调整 有利于保证水平精度 有利于保证底环与基础环的紧固强度 同时减少了加工量 提高了工效 这是一种在大型机组结构上值得推广的技术创新举措 底环安装间组合调整分瓣到货的底环在安装间首先要组合成整体 底环组合须做到定位正确 紧固牢靠 为达此目的 通过销钉定位 螺栓紧固两种手段 组成整圆后 组合面间隙 销钉周围间隙 紧固螺栓的伸长值均须满足设计要求 机坑内底环预装 底环机坑预装解决五个问题 确定底环的安装方位 确定底环的安装中心 检查底环与座环下镗口配合间隙是否合格 并记录下不合格须处理的部位 检查调整底环圆度使之满足要求 钻铰底环与基础环的定位销钉孔 并标记连接螺栓孔的准确位置 底环预装临时垫块配置预装前须在机坑基础环上端面均布若干临时垫块 并将所有临时垫块调平 其水平要求控制于0 2 以内 底环安装方位确定确定的方法是依照机坑测定时导叶出水口 鼻端 至X轴线处轴承孔的中心位置来确定 底环安装中心确定底环的安装中心亦是机组的精确中心 其确定方法是 依照机坑测定时确定的最佳中心 调整底环止漏环理论中心使其与前者同心 机组安装存在一个中心转换的问题 底环位置确定后 底环的理论中心即是机组的安装中心 或直接中心 机坑测定确定的中心已完成历史使命 退居为间接中心的地位 底环与座环下镗口配合间隙检查底环与座环下镗口配合间隙必须间隙均匀 平滑过渡 为挤压式密封条及其压板的安装创造条件 检查调整底环圆度底环预装时须检查底环止漏环的圆度 为了满足机组高质量的运行 对底环的圆度要求甚高 0 5 所以在机坑预装时 须再次复查底环止漏环圆度 若发现超标 须调整使之合格 钻铰底环与基础环的定位销钉孔 并标记连接螺栓孔的准确位置底环中心 方位 圆度调整合格后 预装工作进入尾声 钻铰底环与基础环的定位销孔 标记底环与基础环的连接螺栓位置 为下一步基础环现场机加工做准备 底环预装工作在定位销孔钻铰结束后 宣布告一段落 底环自机坑吊出 进入底环正式安装阶段 底环正式安装 底环安装准备工作 钻攻底环与基础环连接螺栓孔 锪平底环与基础环永久垫块安装平面 实测底环的厚度 确定永久垫块的加工厚度 底环安装底环正式吊装时须调平底环上平面 将方位依预装要求旋转到位 基础环上平面清扫干净并涂刷防锈漆 底环平稳落于安装位置后 装上所有定位销并紧固所有安装螺栓 之后检查诸于底环高程 水平 中心 圆度 方位等技术指标均应满足质量要求 不然须分析处理存在的问题 直至合格 底环安装示意图 底环安装流程图 第四节导水机构预装 导水机构是由底环 顶盖 活动导叶及其操作机构等组成的工程系统 其功能是对进入涡壳的水能资源科学分配 高效平稳冲击水涡轮 实现水能至机械能的转换 导水机构预装是水轮机固定部分安装中至关重要的一环 参与导水机构预装的部件有底环 活动导叶 顶盖 导叶中轴套 下轴套等 导水机构概述 水轮机导水机构有底环 顶盖 活动导叶及其操作机构组成 底环和顶盖安装在未经机械加工过的座环安装面上 活动导叶及底 顶环面上的抗磨环用耐腐蚀 抗磨损的不锈钢材料制造 连接板与拐臂间有一层摩擦材料 其后端与内圆环铣通的小隙 拧紧组合螺栓后其摩擦力应大于开闭导叶的传动阻力且小于导叶被卡阻时的拉断力 导水机构预装准备 顶盖安装间组合调圆顶盖分瓣到场 在安装间清扫组合之后 需对顶盖上附带的止漏环作圆度检查 实测活动导叶长度 并选择几个较长的导叶准备参与导水机构预装导叶长度在制造厂已有测量记录 在工地安装时仍然需要实时测量 必须充分考虑到测量环境条件对测量结果的影响 配制顶盖预装临时垫板在顶盖与座环的安装法兰面之间不是全面接触 而是通过垫板局部接触 临时垫板确定为16块 顶盖吊入后落于16块临时垫块上并通过其将顶盖的重力传递于座环上法兰面 导水机构预装 导水机构在机坑预装需解决以下几个问题 调整确定顶盖与底环的同心度 调整确定顶盖相对于底环的方位角 初步确定导叶端部的间隙值 测量确定过流面高度值 钻铰顶盖与座环定位销孔 标示顶盖与座环连接螺栓孔位置 调整顶盖与底环同心度顶盖与底环的同心度指的是以底环止漏环中心为基准 调整顶盖止漏环中心使之与底环止漏环中心同心 底环已经就位且固定不动 可以挪动的是顶盖 施工方法是用电测法 挂钢琴线 用内径千分尺分别测量底环 顶盖相对于钢琴线的中心偏差 计算出各自的最佳中心 考核两者的差距 调整最佳中心使之同心 顶盖方位调整顶盖相对于底环的方位角 亦即顶盖的方位调整 其施工方法是在对称垂直四个方向的轴套孔内自上而下挂钢琴线 采用电测量法测量上中下轴套的同轴度 最后合成四个方向的同轴度偏差值 综合确定顶盖旋转和平移的方向和数量 初定导叶端部间隙值导叶的端部间隙与临时垫块的厚度有关 在顶盖吊入机坑后 可以通过实测导叶上端部间隙值 校核临时垫块顶部高程是否合适 为下一步永久垫块厚度的确定和安装提供实际的参考依据 测量确定过流面高度值测量确定过流面高度值只有校核意义 事实上 当导叶端部间隙值确定之后 过流面的高度值也就确定了 若发现偏差较大 那将涉及导叶长度偏差的问题 需上报监理工程师研讨处理方案 钻铰顶盖与座环定位销孔在钻铰定位销孔的过程中要用架百分表的方法监视顶盖的位移 钻前须对顶盖采用加固措施 防止顶盖位移 钻铰后须复查顶盖的中心和方位 工序进入打定位销的阶段 意味着顶盖与其它构件的配合关系已调整合格 在安装实践中这是一个非常关键的工序 标示顶盖与座环连接螺栓孔位置为了确保定位正确 顶盖预装调整合格后 用冲孔的方法将加工位置确定下来 以便下一步工序作业 导水机构预装流程 第五节转轮安装与座环机加工 导水机构预装结束 在导水机构正式安装之前 水轮机的工作围绕以下三个方面展开 转轮安装 座环机加工 水轮机水导水封部件安装间与顶盖预装 转轮安装 转轮的起吊工具由厂家专门设计制造 其技术核心是吊具的起吊中心与转轮的重心应同一 这样才能保持转轮起吊后的水平 转轮安装有三项技术指标须考核 即转轮的高程 中心 水平 转轮高程确定转轮安装高程由下列因素来确定 考虑转轮与水轮机大轴连接法兰面到转轮下环底部之间的垂直距离 考虑固定导叶中心线到基础环下法兰转轮安装临时垫块的距离 转轮水平测量转轮落于临时垫块后 其水平的复查基准面定于转轮与大轴的连接法兰面 用高精度水准仪沿圆周测量若干对称点即可 转轮中心确定转轮安装的中心确定方法 在静止状态下 以底环止漏环为基准 考虑到下列几项因素 顶盖与底环止漏环的同心度 转轮上冠与下环止漏环的同心度 转轮上冠与下环各自的摆度 转轮 底环 顶盖各自的圆度 中心调整的检验标准应是 当转轮旋转后 在0 和180 的位置停留 检查各对称方向的止漏环间隙值应是相等 若偏差较大 则说明中心调整较差或者止漏环圆度偏差较大 座环机加工 座环机加工在导水机构预装工作结束之后进行 其主要工作量是对座环与顶盖安装紧固螺栓孔在现场加工 把合螺栓孔 需要在现场锪平 钻孔 攻丝三道工序 加工的辅助设备根据实际情况确定 根据现场经验 有三种方案 转轮吊入机坑后 以转轮作为辅助加工平台 在转轮上冠与座环之间架设现场制作的扇型钢平台 放置厂家供货的加工专用设备 加工座环与顶盖安装面 转轮不能及时到达施工现场 这样就不能实现将转轮作为施工辅助平台 施工方考虑制作专用加工辅助平台 横跨搁置于座环上法兰 其上放置液压加工设备 借助摇臂钻对座环法兰面螺栓位置锪平 钻孔 攻丝 其辅助工装是自制钢平台 将自制钢平台置于已安装合格的底环上 平台调整稳固 摇臂钻置于钢平台上 将摇臂钻水平调整合格 固定牢靠 按工序逐个加工座环螺栓孔 水轮机水导水封部件安装间预装 水轮机水导 水封部件安装间与顶盖预装是与机坑座环机加工同步作业的两个工作面 其目标是对水导 水封部件与顶盖的位置关系做出正确的定位 其施工方法为 首先将各构件组合 检查圆度应在标准范围内 其次顶盖在机坑参与导水机构预装结束后 吊出置于适合的支墩上 支墩高度须能满足水导水封部件与顶盖预装的需要 第三步将组合调圆的部件依次吊入与顶盖把合预装 之后紧固各部件与顶盖的预装螺栓 复测调整同心度合格后 才可以钻铰各部件与顶盖的定位销孔 试配定位销应合格 转轮安装与座环机加工流程图 第六节导水机构安装 概述导水机构安装阶段主要是导叶 顶盖及其操作机构三部分 导叶操作机构由拐臂 连接板 拉断螺栓 圆锥销 夹紧螺栓 承重板 承重螺栓 端部间隙调整垫等组成 这些构件配合精确 各自分工承担不同的功用 共同构成导叶操作系统 水轮机导水机构安装分预装和正式安装两个阶段 导水机构安装流程图 第七节主轴及补气系统安装 主轴安装概述水轮发电机组大轴分两段 水轮机轴和发电机下端轴 大轴下端与转轮直接相连 上端与发电机轴相连 主轴安装准备机坑内安装准备 首先复查转轮法兰面水平 应在合格范围内 然后安装转轮轴向抗磨环 转轮轴向抗磨环抗磨环安装须控制三点 抗磨环整体水平度合格 分瓣抗磨环接头处须平滑过渡 抗磨环须牢固地固定于转轮上 机坑外安装准备 机坑外工作是为大轴吊装作准备 在大轴和转轮上分别找出高低刻度标记 依厂家规定对准高低标记 准备吊装大轴 补气系统安装流程图 第八节水导轴承与水封安装 水导轴承安装水导轴承系统由水导瓦 上油箱 下油箱 顶盖上的主油箱及润滑冷却系统等组成 特点采用的这种油润滑分块瓦轴承型式刚性较好 振动与摆度小