冲击式水轮机组安装工艺的研究

冲击式水轮机组安装工艺的研究

黄贵斌杨丹程烈蓉

重庆水轮机厂有限责任公司重庆400054

摘要：我国水电工程作为主要的清洁能源，为我国提供约22%的电力，在国民经济发展中的地位举足轻重。然而，随着水电资源开发程度的不断提高，大、中型的水电站将会逐渐减少，逐步向高水头大容量的冲击式水轮发电机组过渡，而冲击式水轮机组因其效率高、受负荷变化影响小等优势无疑会受到广泛关注。本文主要对水电站中冲击式机组的安装等进行了简要的探讨。

1冲击式水轮机简介

冲击式水轮机组因其效率高，受负荷影响小的特点得到广泛应用。依水流冲击转轮的方向和部位的不同，冲击式水轮机可分为：斜击式、双击式和切击式。其中斜击式和双击式适用于小型机组，在水电资源被充分开发利用的今天，他们的利用价值便凸现出来。斜击式的适用水头为30～350米，功率为10～500千瓦，比转速为18～45。而双击式的适用范围则更小，双击式的适用水头在60米以下，功率出力小于150千瓦，比转速为25～70。这两种机组均适合当代的中国农村，发展前景广阔。而切击式是唯一适用于大型机组的冲击式水轮机，切击式水轮机适用于水头超过300米的情况。进入新世纪，我国成功建成三峡水电站，三峡水电站的水轮发电机组为世界上规模最大的水轮发电机组，单机容量70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，每年可发电846.8亿度。

2冲击式水轮机的安装工艺

2.1机壳的安装

机壳安装时，具体参考标准如下：机组设备的X、Y基准线是机壳安装时的重要参考，安装时，应遵循以下规范：安装后机壳与机组X、Y基准线的偏差应小于±1mm，高度上的偏差应小于±2mm，机壳上法兰面的水平偏差应小于0.05mm/m；任何机壳安装时都应该注意密封工作，对于没有采用密封机壳的设备，机壳的组合面表层应涂密封胶；特别是对于立式机组来说，在机壳上人工焊接的各喷嘴法兰，它们的高度应保持一致，允许误差范围是±1mm，另外，各喷嘴法兰与机组X、Y基准线的距离应符合各设备的不同标准要求，其垂直度必须保证小于0.30mm/m；中心距的确定应考虑发电机转子的实际长度和它的热膨胀伸长值等因素。对于配置两个机组的发电机来说，两个机组机壳的相对高差应保证小于1mm。

2.2水导轴承支架及下机架预安装

进行水导轴支架及下机架的预安装时，在进行下机架的安装时，必须先将下机架的四个基础与机架通过径向连接成为一个整体，在吊入到机坑以后，对下机架的三维坐标进行必要的联合初调，尽量使其达到厂家所给出的要求，在此基础上再对机架基础进行加固。在下机架和水导轴支架的预安装都完成以后，就将其从机坑中吊出，并及时进行下一步的水导轴承安装。

2.3水轮机主轴与水导轴承的安装

在水导轴承的安装过程中需要对安装定位的主轴进行测量和中心确定，机组在进行正式的回装时第一个部件应以水轮机为主轴。但在这一过程当中考虑到水导轴承整体采用的是筒式瓦结构形式，因此，主轴和水导轴就要求必须同时吊入到机坑之内。主轴和水导轴承转动油盆在安装间完成组装，然后再整体的吊入到机坑内，并用支撑架进行支撑和固定。对主轴的三维坐标进行确定，确定中心位置时应当以水导瓦架为基准，垂直度的要求控制在0.05m/mm以内，在垂直度满足要求以后，还需要进行喷嘴的测量和安装，最后还需要对轴线的情况做适当的调整。

2.4转轮的安装

转轮的安装应符合下列要求：转轮水斗分刃旋转平面应通过机壳上装喷管的法兰中心，其偏差确保小于2mm；转轮轴的水平与垂直偏差应小于0.02mm/m；转轮端面跳动量不应大于0.05mm/m；转轮与挡水板间隙，一般为4～10mm；防漏装置与主轴的间隙应大于轴承间隙0.3～0.5mm。安装后各间隙与实际平均间隙之差，不应超过实际平均间隙值的±40%；其排水孔应畅通。

2.5引水管路的安装

引水管路安装时，其进口中心线与机组X、Y基准线的距离偏差应小于进口直径的±2‰；在配水环管法兰与喷嘴法兰之间应设有一定厚度的调整垫板，用于修正配水环管在安装焊接、浇注混凝土过程中引起的偏差；焊接分流管法兰时，应严格控制，避免法兰产生有害的变形，分流管焊接完成后，应检查每一个法兰及喷嘴支撑面的高程、每个法兰相互之间的距离、垂直度等指标，控制其偏差范围，符合设计要求；分流管与叉管焊接时应严格按要求进行，避免发生渗漏现象，同时保证叉管法兰不产生有害变形。

2.6配水环管的安装

以机组X、Y轴线为基准，进行配水环管进口法兰的调整。保证与后面安装的水轮机进口球阀和压力钢管在同一轴线上。进水口与喷针法兰的垂直度要按要求严格检查：每个法兰的垂直度要用线坠检查；在稳水栅上自制安装专用平台，用全站仪找出机组中心点。用以测量喷嘴法兰到机组中心点的距离，保证转轮与喷嘴法兰同心；在每个喷嘴法兰面相平行的100mm的位置，安装一个槽钢架，通过计算角度和精密全站仪找出法兰的中心点并做标记，该点作为法兰调整测量的基准点。

2.7喷嘴法兰测量及喷嘴安装

喷嘴法兰测量和喷嘴安装是在水轮机主轴安装定位完成以后进行的，对于水机部分可以进行喷嘴调整垫的测量加工，对于发电机部分则需要进行定子、转子和上下机架的安装。厂家在设计的过程中会考虑到配水环管在混凝土浇筑时所可能引起的配水环管法兰变化，因此在其之间就应该适当的留出适当厚度的调整垫板。在进行喷嘴的安装之前，还需要以安装好的大轴下法兰为基准利用厂家提供的假喷嘴来进行其三维坐标的测量，并现场进行必要的调整，使得水平面与垂直面均符合要求为止，除此之外，喷嘴和转轮斗叶要保持对中，各转轮节实现相切且喷嘴和转轮水斗之间保持适当距离。在这一过程中，各个喷嘴之间相互的间距是通过配水环管网法兰的间距来予以保证，因此喷嘴在进行安装的时候就不需要再做调整。

2.8定子的安装

定子在进行安装时应当考虑以下机架为基准来进行中心调整，在这一安装和调整过程中，最为关键的环节就是对于定子高程和中心位置的调整，且在实际的调整过程中是先进行定子高程的调整，然后在此基础上进行定子中心的调整，定子中心的调整要对上下两个端面上的12个点一一进行检查，并在检查合格以后再拧紧定子的基础螺栓。由于水导轴承为筒式瓦结构，因此转子在吊入后对于中心的调整量是非常小的，因此定子的中心调整需要达到空气间隙的3%。

3结语

随着生态文明建设的不断前进，我国对煤和石油等传统能源的依赖将逐渐减少，对环保能源的开发和利用的力度将更加深入。我国水资源如此丰富，水力发电无疑在环保能源中占有很大比例。但随着我国对大型水资源的开发程度不断提高，我国可利用的水电资源越来越少，冲击式水轮发电机组因其效率高、受负荷影响小的特点所受到的关注越来越多，它的发展前景也注定越来越广阔。

参考文献：

[1]张玉敏.高水头冲击式机组导轴承安装的技术探讨[J].贵州水利发电，2009（8）

[2]赵显忠.冶勒水电站立轴冲击式机组安装程序[J].水电站机电技术，2007（8）