公格尔水电站配水环管安装工艺简述

王 东，杨元普，徐彦卿，张宁宁

(中国水利水电第五工程局有限公司机电制造安装分局，四川双流 610225)

1 工程概述

布仑口-公格尔水电站位于新疆维吾尔自治区克孜勒苏柯尔克孜自治州阿克陶县境内。该电站是盖孜河中游河段梯级电站中的第一级水电站，电站总装机容量200 MW，引水式开发，装设3台单机容量为67 MW、额定水头607 m的水斗式立轴6喷嘴水轮发电机组，水轮机型号为 CJ(PV6)－L－205/6×16.6，额定流量 12.6 6 m3/s，额定转速500 r/min，水斗数量22个，转轮节圆直径2.05 m，额定工况射流直径166 mm。

2 配水环管安装创新工艺

在设计水斗式水轮机结构时，为使运行时获得最佳的经济效益，设计严格遵循水轮机“转数第一”的设计原则，但配水环管的安装精度偏差将直接影响到水轮机的转动效率和机组振动，如喷嘴射流中心线是否在同一个节圆的切点上?其高程是否能够保证射流中心正对水斗分水刃高程中心?如果射流中心不在同一个节圆的切点上，那么，转轮运行过程中，势必会产生不均衡力，将影响水轮机的运行效率，同时会使水轮机导轴承的轴瓦受力不均，产生振动，从而影响水轮机的安全寿命;如果射流中心不能正对水斗分水刃高程中心，水流将在水斗上下工作面造成较大的扭矩，使机组产生振动，严重时会由于扭转疲劳造成水斗裂纹和破坏。由此可见，作为基础的配水环管安装及管口调整精度极其重要，是机组安装的核心基准工序。

在大多数冲击式水轮机配水环管安装时，制造厂家为使现场安装工作变得更为简便与精确，通常提供一套工具转轮(直径为转轮节圆直径)和一套工具喷嘴模拟运行转轮和喷嘴用以调整配水环管法兰的各项尺寸数据，而公格尔水电站由于业主方前期招标时未做明确要求，故厂家未提供任何安装调整用的工具。

安装工具的短缺并没有影响项目部的安装工作，技术人员充分发挥主观能动性，成功研制了一套配水环管安装和调整创新工艺并成功实施，各项安装尺寸数据优良。

2.1 测量基准设置

配水环管测量基准布置如图1所示。

图1 配水环管测量基准布置图

(1)为了保证测放到基准钢板上的每个切点的精度，减少全站仪精平对中的误差、减少后视棱镜精平对中的误差、减少受温度和大气压强对全站仪测距所造成的误差，本次测量放样采用Topcon全站仪(标称测角精度为±2")，测距精度为±(2 mm+2 mm/km D)。按照设计图纸上机组X、Y轴线到切线的角度进行角度测量外加经过校准的卷尺(线纹宽度0.15 mm、最小刻度为mm、可估读至0.5 mm)进行量距来准确定位每个切点。在调整每个切点高程的时候采用Leica精密水准仪(标称±0.7 mm/km)进行测量，最后再采用全站仪对每个切点的绝对坐标和高程进行校核，如和前次所测数据不同，应分析找出原因，重新测量直至数据误差在允许范围内。

(2)首先将自制立柱吊放到机壳内平水栅上点焊加固。

(3)将钢板吊放到立柱上，粗调钢板高程后与立柱点焊加固牢固。

(4)测量人员测放出机组X、Y基准轴线，测放出机组中心点坐标，将中心点坐标测放至将螺帽点焊固定到钢板上的螺杆尾部(目的是可拧动螺杆微调高程)，然后通过顺时针、逆时针拧动螺杆调整高程至设计高程。

(5)机组中心点测放完成后，根据图纸所示尺寸计算出切点相对坐标并测放到基准钢板上的各切点螺帽上，拧动螺杆可调整高程至设计高程。

2.2 配水环管的安装与调整

中心和各切点坐标测放完成后，即可开始进行配水环管的安装调整。

(1)按照《水轮发电机组安装技术规范》GB/T 8564—2003要求，射流中心对分水刃中心(也就是喷嘴法兰中心)允许误差为±3 mm。

(2)以已浇筑完成的机壳为基础，焊接一个角钢支架平行于法兰管口位置，在角钢支架调整螺栓上测放出法兰内圆中心偏移点，但必须在同一射流切线上(图2)。

图2 管口法兰测量调整示意图

(3)到货的配水环管法兰面与部分管体连为一体并已焊接，法兰盘外圆、盘面均为机械加工，外圆尺寸实测值与设计值(670 mm)偏差为±0.5 mm，可不做测量误差考虑，与内圆同心度偏差2 mm，此值误差较大，但仅牵涉法兰铅垂面垂直度和水平面平行度调整控制，应利用CAD结合图纸所示法兰内外圆尺寸(包括倒角尺寸)在电脑上计算出各项尺寸数据，用于控制法兰实际垂直度和平行度，注意图3中的2581长度尺寸数据是需修正数据，根据钢卷尺线纹宽度、估读误差和累积误差2581的值可精确至2 mm以内，由此依据勾股定理，使用简单的三角函数即可计算出法兰在铅垂面和水平面的转角误差最大为0.423°。

(4)利用28号钢琴线(直径为0.376 mm)使切点、管口角钢支架中心、法兰管口内圆中心点(两点决定一条直线)在同一条直线上，测量切线长度、机组中心及法兰面中心线长度符合图纸数据2 550 mm，即说明管口法兰中心位置正确(图3)。

图3 管口法兰测量调整示意图(单位:mm)

(5)管口法兰垂直度调整可采用吊钢琴线(28#、直径0.376 mm)或者从射流切点位置量取至法兰上、下、左、右中心点线段长度，如长度符合2.2(3)计算出的各项实际数据，则说明管口法兰垂直度符合要求(图4)。

图4 管口法兰垂直度调整示意图

安装完毕，按图纸复核各控制尺寸数据，误差均在规范及设计允许误差范围内，完全满足设计要求。

3 结语

在大型冲击式水轮机组安装工作中，配水环管的安装作为机组安装基准部件，控制中心位置十分关键。通过公格尔水电站配水环管的安装，为在不具备专用工具的条件下保证机组安装质量进行了成功的实践。