浅谈柏叶口水电站水轮机安装方法

李 良 王士超

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程简介

柏叶口水库位于山西省吕梁市交城县柏叶口村上游的文峪河干流上，水域控制流域面积875km2，水库总库容9 712万m3，是主要由大坝、溢洪道、泄洪发电洞和水电站等建筑物组成的中型水利枢纽工程。其中水电站为坝后式引水电站，由发电支洞、引水压力钢管、厂房及尾水等组成。厂房内部共设卧式水轮发电机组两台，单机容量为1600kW，单机设计发电流量为2.8m3/s。

2 水轮机工作原理及参数

水轮机是将水能转变为旋转机械能的水力原动机，是水电站厂房中主要的动力设备之一，用来带动发电机以获取电能，水轮机的出力大小，取决于工作时的水头和流量。

本水电站采用水轮机为河南瑞发水电设备有限责任公司生产的混流式水轮机。

混流式水轮机是指：轴面水流径向流入、轴向流出转轮的反击式水轮发电机，又称法兰西斯式水轮机。具有强度高，运行可靠，效率高，应用范围广等优点，一般适用于中高水头电站。

2.1 本工程水轮机结构特征及相关技术参数

水轮机为HLA696-WJ-63型，

HLA——混流式水轮机

696——转轮型号

W——主轴布置为卧式

J——金属蜗壳

63——转轮标称直径为63cm。

2． 2技术数据

使用范围：

适用水头H:71m

流量Q:2.7m3/s

出力N:1693kW

转速:1000r/min

3 水轮机结构特征简介

水轮机由进水部分、蜗壳、导水机构、转轮、转动部分、尾水管调速机构等部分组成。

3.1 进水部分

包括进水阀门、伸缩节、进水弯管等。

本工程为Φ900蝶阀进水阀，进水阀门用于机组停机时静水关闭，也用于机组发生故障而导水机构失灵时，紧急动水关闭，切断水流，伸缩节用于补偿安装误差，检修时易于拆卸。进水弯管一端接伸缩管，另一端与蜗壳联接，用于引水至蜗壳。

3.2 蜗壳

蜗壳系钢板组焊机构，内设固定导叶、一个特殊导叶。蜗壳水流形成环流，引导水流沿四周均匀地进入导水机构和转轮。蜗壳顶部有排气旋塞阀，用于启动充水时排除蜗壳内空气，底部有放水阀，用于停机检修时排除蜗壳内积水。

3.3 导水机构

导水机构由导叶、导叶轴套、导叶臂、控制环、前盖板、后盖板等组成。

本机构主要作用是：调节流量，以适应负荷的变化，同时用于正常关闭与事故停机；导叶用两个轴套支承，轴套采用润滑性能良好的钢板复合材料；导叶用O型密封圈密封。

3.4 转轮

转轮是水轮机的心脏，通过它将水能转换为机械能，转轮由上冠、下环和导叶片组焊而成。上冠有减压孔，以减小轴向和密封漏水，转轮头部与水封有迷宫槽，与水封形成间隙密封。

3.5 转动部分

整机转动采用两个支撑点，主轴一端装转轮，另一端与发电机联接成一体，传递水轮机扭矩，主轴采用45号碳素结构钢。

3.6 尾水管

由尾水弯管和直锥管组成，尾水管的作用是将水流引入下游，利用水流在吸出高程下所具有的势能，并以其扩散作用回收转轮出口处水流动能。尾水管所有联接法兰均密封，出口淹没深度不小于400mm，以防止空气进入尾水管。

3.7 调速机构

调速机构由调速器、推拉杆和摇臂组成，调速器根据负荷变化，以推拉杆、控制环、连板、导叶臂等机构调节导叶开度。当调速器在电动位置时，若水轮机产生飞逸，它可自动关闭导叶到空载开度，然后手动停机。

4 水轮机的安装工艺

4.1 安装前准备

1）按照制造厂家提供的装箱清单，清点零部件、随机附件、备件和技术资料是否齐全，检查机器在运输工程中有无碰伤，加工面有无锈蚀等；

2）转动部件清洗干净，清洗后妥善保管；

3）按照水轮机安装图，检查与机组有关的土建工程，如检查厂房内各项标高、平面坐标和基础预留孔是否符合图纸要求；

4）准备好安装所需要的工具，如起吊工具、0.02/1000框式水平仪、百分尺、百分表、塞尺和调整用的斜垫铁板等。

4.2 基准放线

为使水轮机安装在设计的位置上，在安装前应将机组中心线和高程基准点，定在基坑的混凝土底板及墙上。为了确保基准点之准确，基准点应用冲子在埋设入混凝土中的铁钉面上打上标记，各基准点离机组中心的距离应大于座环外圆，以不影响机组安装为易。中心基准点应高于座环顶部，高程基准点应设2个以上，便于相互校核。

4.3 进水部分安装

根据图纸要求，按顺序吊装阀门、伸缩节和进水弯管。所有连接法兰面均垫上橡胶止水垫（或O型密封圈）。找正进水部件管路轴线及进水弯管出口法兰的水平及标高（进水弯管出口法兰面水平度允许误差为0.05mm/m）后，浇筑进水弯管二期混凝土。

4.4 蜗壳的安装

1）蜗壳是水轮机的安装基准，安装时特别注意其安装质量，在蜗壳进水法兰与弯管法兰之间垫上垫片用螺栓进行联接，矫正蜗壳上与前后盖板配合端面的垂直度（垂直度允许误差为0.05mm/m）后，浇灌进水弯管二期混凝土。

2）蜗壳混凝土浇筑监测。座环、蜗壳全部调整检查合格,在自检、互检合格基础上，报工程监理，经有关机构共同验收签证后，将机坑移交土建。混凝土浇捣过程中，应对全过程进行监视，建议浇筑时采用对称振捣法施工，重点监视座环的水平度变化，监视手段采用水平梁配合水平仪监视，确保水平度不超过0.05mm/m的标准。

4.5 转动部分安装

水轮机在出厂时前后轴承、电机和飞轮等部分已经安装在底盘上，安装时将主轴转轮的一端移入蜗壳内，将百分表安装在主轴上，转动主轴，测量蜗壳与前后盖板配合的内圆和端面，使主轴的轴心线与蜗壳的轴心相符合，然后将转轮装在主轴上，测量转轮下环和后盖板内孔间隙及转轮下环端面与后盖板端面之距离，使转轮开口与导叶高度在轴向位置相重合，达到设计要求后，浇筑底盘地脚螺栓二期混凝土。

4.6 吊装尾水管及直锥管

1）蜗壳临时加固。蜗壳调好后，为防止装尾水管及浇二期混凝土时使蜗壳变位，要对已调好的蜗壳进行临时加固，然后才能吊装尾水管。

2）尾水管吊装。将尾水管吊到安装位置就位后，在安装与调整过程中不要使蜗壳受力，以免把蜗壳拉偏。所以在尾水管调整过程中要靠钢支架和拉紧器承受其重量。在尾水管与蜗壳连接时以及浇注二期混凝土时，要严密监视蜗壳的垂直度。

4.7 发电机及冷却管路安装

1）按照轴承技术条件进行刮瓦（发电机相关安装在此不进行详述）。

2）安装发电机，找正并保证发电机轴和水轮机轴的同轴度在规定范围内。

3）安装冷却管路及飞轮罩。

4）按照安装技术条件全面检查校核相关轴的垂直度等，检查各部位紧固情况。

4.8 清扫、喷漆、着色

按图纸要求对主机进行最后的清扫、喷面漆工作，如图纸无要求可会同有关部门协商确定。对机组进行全面检查后，确认无误并进行设备充油，将转轮与底环间加的金属垫片等取出，封堵进入孔。

4.9 试机

核对油、水、气，尤其是高压空压机技术参数。核对附属机械设备到货管路口径及法兰连接方式。按技术要求进行设备安装并按照技术参数进行定值设定。对机组进行试运行。