现代水利水电施工技术探讨
2014-01-19毕庆双
毕庆双
(通河县水务技术服务中心，黑龙江通河150900)
现代水利水电施工技术探讨
毕庆双
(通河县水务技术服务中心，黑龙江通河150900)
水电，顾名思义，用水发电，其原理简单描述为利用水的势能驱动水轮机旋转，进而带动发电机发电，较之火力发电而言，水电具有清洁环保，便于管理等优点，但也被地形和水资源情况制约，因此在水电系统除水轮机、发电机外，蓄水蓄能也是关键因素。文章就水电的筑坝蓄水及机组安装两个方面施工技术及流程进行简介。
水利水电;工程施工;施工技术;水力发电;水轮机;
1 筑坝
1.1 碾压混凝土技术简介
碾压混凝土是20世纪末在水电领域兴起的筑坝新技术，其应用范围得到了大力的推广。
它使用了各种大型运输工具及震动碾压机械，将少量的水泥与粉石粉及混凝土等压实。采用大量的，薄层逐步碾压并上升的浇筑方法。
这种施工方案周期短、投入低。最适合大型工程的混凝土施工。
1.2 碾压混凝土优点
碾压混凝土较之常规混凝土的主要优点是:拌和物无需注水，坍塌度基本为0。施工方法更接近于土石坝的填筑方法，此外还有如下优点:
1.2.1 节约成本
碾压混凝土因其水泥用量少(传统工艺相比可以节省大约三成的水泥)，因此其配料中会加入较多的粉石粉，在筑坝过程中可以使用大型机械施工，缩短了养护期，相比常规混凝土，提前完成工程任务，创造经济效益。
1.2.2 缩短工期
在碾压混凝土施工过程中，基础范围开挖的少，并可以进入大型机械从而加快施工速度，减少对水的导流量，与传统工艺技术相比，可以缩短近一倍的工期。
在筑坝过程中，由于碾压混凝土使用的水泥少，因此需要采用薄层碾压技术，碾压强度随着层数的增加而递增，从而促进了大型碾压机械的更新和提高［1］。
1.3 施工导流及围堰
导流方案，直接影响整个工程的时间点、质量、成本和安全。解决施工导流问题，修筑围堰是快速而有效的办法。施工导流是一场为水电站建筑施工，而进行的与大自然争分夺秒的斗争，它与施工总进度是密切相关的。导流速度的选择、计划的制定等，必须以国标为基准，按水工建筑物主体工程的控制进度作为主要依据［2］。
2 机组安装
2.1 水轮机安装
水轮机的安装流程图见图1所示。以下对安装过程中需要注意的事项做详细说明:
2.1.1 尾水管中墩鼻端钢衬的安装
1)鼻端钢衬项端到机组横坐标轴的直线距离误差≤3 cm。
2)鼻端钢衬侧面到机组纵坐标轴的直线距离误差≤1.5 cm。
3)鼻端钢衬顶部到绝对基面的高程误差≤1 cm。
4)鼻端钢衬垂直度误差≤1 cm。
2.1.2 支柱式座环的安装
在安装支柱式座环的上环和固定导叶时，座环与基础环的必须保持一致，若有偏差则偏差方位必须相同。对基础环上平面与座环上平面的距离要严加掌控，其数值必须符合设计的间隙要求。由于在浇筑混凝土时座环会产生形变，运行中项盖也会发生形变，再加上测量工具的误差这些都会引起导叶端面间隙的变化，因此座环应有可靠的加固措施［3］。
图1 水轮机的安装流程
2.1.3 导水机构的安装
在导水机构预制安装前，要对安装的位置坑进行测定。通过测量边圆度确定机组平面圆中心;测量座环与基础环的到基准平面的距离和水平度，计算出高度差，所得数据必须符合设计要求。
导水机构预装应符合下列要求:①固定止漏环的安装位置必须位于机坑测定后算出的机组中心点，固定止漏环的中心作为机组基准中心;按基准中
心线检查各固定止漏环的径向同轴度和平面圆度，各半径与平均半径之差，均应在可允许范围内。止漏环工作面高度超过20 cm时，应检查上、下两圈;②预装导叶时，其数量一般≥总数的1/3;③底环、顶盖经安装及调整后，需对称安装螺栓，其个数不能小于总螺栓数量的一半。导叶端面间隙，各导叶头部和尾部两边间隙应一致，不可存在有规律的偏向;总间隙最大不可超过设计间隙，并应考虑承载后顶盖的变形值［4］。
2.1.4 水轮发电机组各部件的防腐涂漆要求主要有5点:①机组各部件，需按设计要求出厂前进行表面预制处理及涂漆保护;②需要在工地喷漆表层面漆的部件(包括焊接缝)必须按设计要求进行，若喷漆的色标与现场不协调时，除管道颜色必须保持原有设计外，可适当调整;③在安装过程中若部件表面涂层被剐蹭损伤时，需按照原有的技术要求对其修复;④现地施工的涂层必须涂抹均匀、无气泡、褶皱等，且色标要一致;⑤合同规定或有特殊要求需在工地涂漆的部件，应符合规定。
2.2 发电机安装程序
图2为发电机安装程序图，根据此图对发电机安装程序做介绍。
图2 发电机安装程序
2.2.1 圆盘式结构转子支架的组装
1)转子中心体的支撑一定要稳固，中心体要保持水平，在上法兰面上测量水平度每米≤0.03 mm;
2)转子安装架的扇形瓣在对称悬吊安装及转子支架与中心体组合安装完成后，必须对应并符合如下要求:①立筋板的半径应根据焊缝的收缩量决定，一般比设计值大2～5 mm。若立筋板外表面需要刨或铣时，需注意在焊缝的收缩量的基础上再增适当裕度;②立筋板的垂直度偏差≤0.15 mm/m;③轮臂在焊接前的要将焊接引起的收缩裕度考虑到，然后确定活动弦长的尺寸;④转子圆盘支架焊接过程中应监视支架尺寸的变化，并采取纠偏措施。焊接完成后必须根据制造厂的图纸和技术文件的要求进行外观和无损探伤检查［5］。
检查圆盘支架的尺寸应符合以下要求:
①转子圆度的立筋板外平面半径与设计值的偏差必须小于空气间隙的15‰。对于配制立筋垫板或副立筋板的转子支架，其立筋垫板在焊接后进行刨、铣等进一步加工后的半径与设计值的偏差不能大于空气间隙的1%;②立筋板的垂直度控制在0.2 mm之内;③轮臂外缘上下端的之间的垂直距离必须与设计相符;④立筋板的挂钩距绝对基面的距离误差控制在2.0 mm以内，但相邻两挂钩的误差绝对≤1 mm;⑤制动环板连接面的平面度≤2.5 mm。
2.2.2 磁极的挂装
1)磁极中心挂装高程偏差应符合如下要求:
铁心长度＜1.5 m时，偏差≤1 mm;
铁心长度在1.5～2.0 m时，偏差≤1.5 mm;
铁心长度＞2 m时，偏差≤2.0 mm;
2)额定转速在300 RMP及以上的转子，对称方向磁极悬挂安装与绝对基面的距离偏差≤1.5 mm。
3)磁极键打入前，应在斜面上涂润滑剂，打入后，接触应紧密。检查达标后的磁极键，其下端按槽底切割找平，上端留出约20 cm，同时也应与上机架或挡风板保持足够的间隙。
4)磁板挡块应紧靠磁板鸽尾底部，并焊接牢固。
5)极间撑应安装正确、支撑紧固定可靠锁定。
6)磁极悬挂安装完成后，检查转子圆度，各半径与设计半径的偏差需小于设计空气间隙值的4%。转子的整体偏心应满足设计要求，但最大不应大于设计空气间隙的4%。
2.2.3 定子的安装
1)电机定子的安装位置应与发电机的引出线位置相符，方能保证发电机引出线的正常连接。
2)定子要按照水轮机的实际中心线校正，在其组装时相同的截面测量，各半径与平均半径之差≤设计值的4%。
3)按水轮机主轴法兰盘到绝对基面的距离及各部件实测尺寸核对定子安装的高程，应使定子铁心中心到绝对基面的距离与转子磁极平均中心到绝对基面的距离一致，其偏差值不应超过定子铁心有效长度的1.5‰，但最≤4 mm。
4)当电机转子位于机组的轴心线后，检查定、转子间上、下端的空气间隙，各间隙与平均间隙之差不应超过平均间隙值的8%。
2.2.4 转子的吊装
1)对于悬吊式机组转子，在其悬吊安装之前，必须调整制动器顶面距绝对基面的距离，使转子在吊装后推力头时，与镜板保持4～8 mm的间隙。
2)对于伞式或半伞式电机，由于推力轴承在发电机的下方，在调整其制动器顶面高程时，仅考虑水轮机与发电机间的联轴间隙即可，转子吊入安装时也可通过导向件导向将转子直接落在推力轴承上。
3)转子吊装时，彻底清理转子下部，并在磁轭下部检查测量转子的挠度。
4)若电机定子以转子为基准进行校正时，转子以按合格的水轮机轴为基准校正，两法兰面中心偏差≤0.04 mm，法兰盘之间平行度应 ＜0.02 mm，并校核发电机轴垂直度或转子中心体上法兰面的水平。
5)电机的定子中心以水轮机固定的部分为基准校正后，转子悬吊安装时，按空气间隙调整中心位置，使定子与转子上、下端的空气间隙与平均间隙之差小于平均间隙值的8%。
3 结语
本文阐述了水电工程施工时关于筑坝工艺和水轮机、发电机的安装技术等内容，并介绍了施工过程中涉及到的一些技术指标，只有成熟的应用这些技术和达到相关的技术指标才能完整并系统的建设一个水电站。
［1］阮爱国.三峡三期工程混凝土表面缺陷和裂缝的预防［J］.水利工程，2005(12):24-28.
［2］田土豪，周伟.水利水电工程概论［M］.北京:中国电力出版社，2010:55-60.
［3］钟汉华，冷涛.水利水电工程施工技术［M］.北京:水利水电出版社，2010:42-48.
［4］门学超，刘家威，孙冲.关于水利水电建筑工程施工技术的探讨［J］.城市建设，2010(30):35-40.
［5］孟智慧.水利水电施工技术创新管理的研究［J］.城市建设，2010(26):24-28.
TV52
B
1007-7596(2014)05-0096-03
2013-07-16
毕庆双(1987-)，男，黑龙江安达人，工程师，从事水利工程勘测、设计、监理、质量检测工作。
