萨里克特水电站机组安装质量控制

2016-04-07杨小军

水电站设计 2016年4期

关键词：耐压定子间隙

杨小军

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 610072)

萨里克特水电站机组安装质量控制

杨小军

(四川二滩国际工程咨询有限责任公司，四川成都 610072)

本文简述了萨里克特水电站机组安装的监理质量控制措施、要点和结果。

水电站；机组；质量控制

1 概述

萨里克特水电站位于新疆伊犁自治州境内，采用引水式开发，引水断面处多年平均流量约62.7 m3/s。枢纽建筑物主要由拦河坝、泄水建筑物、输水建筑物(引水渠道、输水隧道、前池、压力管道)和电站厂房组成，工程为中型Ⅲ等工程。

电站装设两台10 MW、两台30 MW的混流式水轮机发电机组，总装机容量80 MW，最大水头82.5 m，最小水头77.7 m，额定发电水头79.8 m，设计多年平均发电量2.9亿kW·h，装机年利用小时数3 625 h。水轮发电机机组由福建南电股份有限公司提供，其中大机组定子转子均为现场组装，定子在安装间现场叠片、吊入机坑后现场下线；转子在安装间叠片、挂装磁极。

2 主要质量控制措施

2.1 现场组织机构建立

根据合同工程的特点以及监理合同文件规定，本电站按照矩阵式组织机构建立了现场监理部，并特别对岗位间接口关系进行了界定，组织了技术力量强、专业配套齐全的项目监理人员进驻现场，各专业、各工程部位的监理人员均有明确的分工。在实际的监理工作中，监理部实行施工现场监督管理和合同内业工作并举，两者有机结合，以便在合同和规范范围内最大限度的发挥监理工程师的职能，以良好的制度促进监理工作的有效开展。

2.2 设备到货及开箱验收

各专业监理工程师负责组织设备交货验收、现场开箱验收和监督安装单位对机电设备的保管。同时对安装单位采购的设备必须经过监理工程师的检查验收后方可使用，对不满足要求和不合格的设备一律予以清场处理。为保证安装单位做好设备保管、安装工作，设备到货后及时组织安装单位进行卸车，对于急需安装设备，监理工程师及时组织业主、厂家至现场进行开箱验收。设备暂不需安装的，要求安装单位根据设备保管条件(防潮、防晒等)对设备进行保护。待安装时由施工单位提出申请，监理工程师组织相关人员进行开箱验收。

设备到货和开箱时，组织业主、厂家人员和安装单位共同进行检查、清点。主要核查：

(1)包装箱外观是否完好，设备或部件有无损坏或丢失；

(2)对照设备到货清册，核对到货设备或部件的规格、型号、数量及备品备件等成套供货范围；

(3)包装箱内的技术文件包括交货明细表、质量证明文件、产品使用说明书、安装维护说明书、出厂试验报告及竣工图纸等是否齐全、清晰，并登记造册；

(4)重点检查设备或部件的外观质量，发现缺陷、缺件及时通报厂家和业主并记录在案，同时及时做出处理意见。

2.3 图纸会审

精心审图，防范可能因设计(包括制造厂设计)疏漏而发生的质量问题。在设备安装前认真审阅工程设计及厂家图纸，组织图纸会审、设计交底以设备制造厂现场技术交底，提前发现设计上、设备制造上可能存在的一些问题，以便尽早采取弥补措施，将质量、安全隐患尽早消除。专业监理工程师核对相关规范标准的技术要求，对施工单位编制的施工组织措施进行全面、周密审查，发现重要的技术问题及时与设备厂家和工程设计单位协商、沟通，及时研究处理。

监理应熟悉图纸，了解工程特点及关键部位的质量要求，除了机组图纸外，还要对其它辅机、电气图纸进行仔细研读。并督促安装单位认真对待图纸会审工作，组织人员将图纸中影响施工、质量及与其它专业碰车、差错等问题进行汇总，填写会审记录提交。监理再协调设计方确定时间进行设计交底，解决会审过程中提出的问题和设计对施工过程需强调的要求，会后由安装单位整理填写“图纸会审纪要”。此纪要经设计、业主、监理、安装单位会签后，可作为施工依据。

2.4 质量监控及验收

实行以单元工程为基础、以工序控制为手段的质量控制和质量评定制度，质量监控措施主要为巡视、平行检验，关键工序实行旁站监理。实行旁站的机组安装项目有：蜗壳焊缝探伤、联轴螺栓伸长；定子耐压试验、定子铁损试验、转子耐压试验、机组轴线检查等，通过旁站监督，确保了安装过程质量受控。

关键部位、重要工序和重要单元工程及分部工程安装、调试完成后，及时组织由业主、监理、设计、厂家代表和安装人员参加的联合检查验收。这种联检验收可以集思广益、多方面、多视角地进行全面检查和发现问题，与监理工程师平时的巡视检查和旁站监督相结合，更有利于保证设备安装质量。如定子、转子组装试验，定子、转子吊装等重要或关键工序都安排了认真细致的联合检查验收，保证了关键工序的顺利完成。

2.5 重要设备和重要工序质量控制

质量控制必须贯穿于设备安装试验的全过程，采取重要工序控制与一般工序检查相结合，旁站监督与巡视检查相结合的监理工作方式，使安装、试验质量始终处于受控状态。

对于重要安装工序如：水轮机导水机构预装；水导轴承安装；转轮联轴吊装；发电机定子组装、下线、线棒并头块钎焊；转子组装、焊接、叠片、磁极挂装；定子、转子电气试验；上机架及推力轴承安装和吊装；发电机定子吊装；发电机转子吊装。在实施前要求安装单位编制和报送“安装方案”和“调试大纲”，经监理审核后实施，以保证设备安装有目标、有计划、有次序地进行。

对于水轮机座环、机坑里衬、底环及转轮室等重要埋设部件安装，在安装调整完成后，先由施工单位进行三级自检，再由专业测量监理工程师对测量数据(用测量仪器测量)成果进行复检，最后由专业监理工程师对呈报数据(用测量工具测量)进行现场测量核查，核查无误后现场签证，同意进入下一步混凝土浇筑工序。混凝土浇筑，一是要求土建单位根据埋件设备自身特点及设备制造厂家要求，严格控制分层分块浇筑的高度及速度；二是要求安装单位在浇筑过程中实时监测各部位位移、设备自身变形等情况。数据变化较大的组织召开专题会分析原因，认真分析研究此数据位移变化是否影响安装质量，影响安装质量则必须研究提出处理方案。同时杜绝在后续施工中因同一因素引起的失误，防微杜渐，使其他相关机组安装工作得以顺利开展。

水轮机转轮、发电机定子、转子组装等在安装过程中和安装完成后，监理工程师根据工程设计和厂家图纸、文件及相关规范标准的要求，深入现场进行巡视检查和工序检验，严把质量关，并使主要安装工序处于监控状态。

坚持主要工序的检查、验收工作，要求安装单位及时填报各工序质量检查验收记录表，以保证安装过程中相关数据的真实性、正确性和及时性。

3 主要质量控制要点

3.1 水轮机安装

(1)肘管：①安装位置尺寸(进出口水平、中心及高程、里程)的检查；②焊缝的焊前检查及焊后内部、外观检测，焊接完成后使用PT检测；③附件及加固措施的检查；④二期混凝土回填过程中监测混凝土浇筑上升速度。

(2)锥管：安装位置(上下口水平、中心及高程)的检查；法兰面的清理、检查；螺栓的连接。

(3)蜗壳：①对接缝的间隙、拼装纵缝的错边、间隙的控制；②对装后两端管口周长、纵缝处弧度、管口平面度、纵缝间隙以及纵缝处错牙，蜗壳开口尺寸、开口对角线差、腰长差等尺寸的控制；③焊接工艺控制，要求安装单位上报挂装、焊接施工技术措施，经监理批复后实施；④安装位置(定位节安装的中心、高程及远点半径、垂直度)的检查；⑤焊缝焊前的错位检查、焊后的内部外观检测；⑥附件的安装及加固措施的检查；⑦检查基础环、座环圆度及与机组中心线的同心度。

(4)机坑里衬：检查与座环中心的同轴度、高程。

(5)接力器里衬：①检查与座环中心的同轴度、法兰面的垂直度、中心及高程；②检查法兰面及中心线与机组坐标基准线平行度、与机组坐标基准线距离。

(6)导水机构：①检查底环止漏环与顶盖止漏环同轴度、圆度；②底环上平面水平度不大于0.35 mm，与机组x、y线方向偏差小于2 mm，综合方位差不大于1 mm；③导叶上、下端面间隙满足厂家要求，导叶轴套孔同轴度控制在0.1 mm以内；④导叶立面合缝间隙用0.02 mm塞尺检查，不能通过；允许有局部间隙，不超过周长的20%；⑤组合螺栓及销钉周围不应有间隙，组合缝处的安装面错牙一般不超过0.10 mm。

(7)转动部分：①转轮在安装间与主轴连接时以主轴为中心，检查转轮上、下止漏环的同轴度及圆度；②转轮就位后，用塞尺检查上、下止漏环一周的间隙应符合设计及规范的要求;③主轴上法兰面高程应较设计高程低10 mm左右。

(8)水导轴承和密封：应根据制造厂的要求并考虑盘车摆度值综合确定轴瓦间隙；主轴密封与轴的同轴度应按设计要求严格控制。

3.2 发电机安装

(1)定子下线：小机组定子是整体到货，大机组定子是现场合缝下线。①下线前，督促安装单位做好材料、工具和设备的清点；下线环境的清扫；搭建牢固和安全的下线平台及扶梯并设足够的照明，顶部设置防护棚；设置足够的采暖、通风设备，保证安装场地的温度。不低于15 ℃，相对湿度不高于75%；按照定子绕组的顺序将铁心槽编号，要放置温度传感器的铁心槽做好特殊标记；定子回路环支架的安装、焊接工作完成;②支持环装配应按制造厂规定进行；金属支持环接头焊接，应用非磁性材料；绝缘支持环连接应符合制造厂要求；绝缘包扎须紧密，原有绝缘与新绝缘搭接处应削成斜坡，搭接长度一般不小于30 mm;③线棒嵌装前，用干燥的压缩空气先将铁心槽和通风沟再次进行吹扫，用白布将槽沟拉一遍；用手抬起线棒并置于要嵌入的槽附近，使线棒的竖直位置达到支持平台的高度，上下两端均在在接近槽口处即可开始嵌入铁心槽，注意上下端同时推进；若线棒嵌到位时，线棒的高程需要调整，可适当移动，但移动距离不得超过5 mm；上下层线圈接头，相互错位不应大于5 mm，前后距离偏差应在连接套长度范围内；线圈直线部分嵌入线槽后，单侧间隙超过0.3 mm、连续长度大于100 mm时，可用半导体垫条塞实，塞入深度应尽量与线圈嵌入深度相等；有测温电阻的槽，线棒嵌装到位后要立即对测温电阻进行检查并测量绝缘电阻;④上下端槽楔应无间隙，其余槽楔有间隙的长度不超过槽楔长度的1/3；槽楔不应凸出铁心，槽楔上通风沟与铁心通风沟中心应对齐，偏差不大于3 mm；所有槽楔伸出槽口长度相互高差不大于5 mm;⑤接头并头焊接前，对线棒端部进行清洗；在汇流母线的安装以及线棒的并头焊接时，要充分保证水、电、气的供应，控制好焊接的时间，焊钳与并头线棒要面接触，严禁点接触，并且要增长焊接后的空压气冷却时间；焊后接头应无气孔、夹渣，表面光滑；测量直流电阻，最大最小值之比不应超过1.2;⑥定子线棒嵌入前，对所到货线棒进行抽查耐压，耐压等级为2.75 UN+2.5 kV；线圈嵌装完后，应在额定电压下测定表面槽电位，最大值应控制在10 V以内。并进行交流耐压试验，耐压等级为2.5 UN+2.0 kV；定子整体交流耐压前，应分相分阶段进行3倍定子额定线电压的直流耐压试验；直流耐压通后，进行交流耐压试验，耐压等级为2.5 UN+1.0 kV；测量定子绕组的直流电阻。

(2)转子组装及吊装：小机组转子现场挂装磁极，大机组转子现场叠片、挂装磁极。①发电机主轴支墩基础法兰面水平不大于0.02 mm/m、主轴垂直度应控制在0.02 mm/m以内;②检查转子中心体各立筋挂钩高程偏差，应不大于1 mm,均匀调整下磁轭压板与转子中心体各立筋挂钩间一般无间隙，并测量下磁轭制动环板周向波浪度不大于1 mm，径向水平度不大于0.5 mm；③转子磁轭为一段叠装，磁轭冲片厚3 mm，控制磁轭高度以及分上、中、下三个断面测量转子磁轭半径，要求每断面半径与该断面平均半径之差不大于±0.59 mm，磁轭平均高度与设计高度的偏差在0～+7 mm范围之内、转子磁轭的叠压系数不小于0.99;④通电加热使磁轭膨胀，在热态下将磁轭键打紧，待冷却后，中心体与磁轭之间产生必要的紧量,磁轭热打键的单边紧量为0.68 mm;⑤控制转子磁极的挂装高程，各磁极挂装高程与平均高程之差不大于±1.5 mm，分上、中、下三个断面测量各转子磁极铁芯轴对称线位置处的半经，要求各半径与磁极相断面半径的平均值之差不大于空气气隙的±4%(±0.68 mm)，转子整体偏心值不大于0.25 mm。

(3)下机架及下导轴承：①下机架中心体水平度控制在0.05 mm/m以内;②支臂与中心体结合面的间隙及错牙在厂家标准以内，各支臂有弦距偏差控制;③焊接工艺及焊缝探伤质量控制(对焊缝做100%超声波探伤检查)以及焊接过程中对机架水平的监测。

(4)上机架及上导轴承：①对中心体水平控制在0.05 mm/m以内;②检查支臂与中心体结合面的间隙及错牙、每条支臂间的弦距差及各支臂顶面的高差;③焊接工艺及焊缝探伤质量控制;④挡风板与定子线圈的距离，偏差宜正不宜负，控制在图纸设计值的0～10%之间;⑤上机架及推力轴承精度控制。

(5)机组轴线：①发电机主轴与水轮机轴的同轴度的控制;②镜板安装后，在其水平不大于0.02 mm/m的状态下，用塞尺检查推力瓦和镜板间的间隙;③制动器安装前的密封和耐压试验检查，试验压力为16 MPa，持续30 min不得有漏油，检查活塞动作灵活,制动器安装后，其顶面高程偏差不超过±1.0 mm;④盘车准备情况检查，要求在上导轴领、镜板、水发机连轴法兰、水导轴领处、下导轴领处、转子中心体下法兰按8等分划点顺时针编号, 各点在轴线方向上的编号一致，并在相位置+X、+Y方向各架设一块百分表;⑤盘车时，进行读数并记录数据，计算各部位的摆度情况，结果满足规范GB/T8564-2003的要求。

4 主要质量控制结果

机组在安装过程中，主要加强了各安装误差的控制：

(1)座环安装中心及方位最大偏差-1 mm，固定导叶中心高程最大偏差+1。

(2)蜗壳焊接完成后，环缝、纵缝与蝶形边超声波探伤合格率最低99%。

(3)接力器安装前，均进行了9.4 MPa耐压试验，10 min无渗漏。

(4)导水机构安装完成后，导叶的立面、端面间隙，主轴与转轮联轴螺栓伸长值、水发联接螺栓伸长值均满足规范要求。

(5)定转子组装完成后，定子铁芯圆度偏差最大3.05%，转子圆度偏差最大3.12%，均达到规范要求。

(6)机组联轴后及时进行盘车，1号机、2号机、3号机、4号机下导相对摆度分别为0.007 mm/m、0.009 mm/m、0.003 mm/m、0.01mm/m，水导相对摆度分别为0.01 mm/m、0.012 mm/m、0.013 mm/m、0.07mm/m，均满足规范要求。

(7)导瓦间隙按照盘车记录要求进行了调整，误差均在0.02mm以内。

机组在安装完成过程中，主要进行了以下试验：

(1)定子组装完成后，进行了直流电阻测试，1号机组三相分别是33.87 mΩ、33.89 mΩ、33.86 mΩ，三相最大差别0.09%，2号机组三相分别是33.9 mΩ、33.87 mΩ、33.86 mΩ，三相最大差别0.08%，3号机组三相分别是7.728 mΩ、7.718 mΩ、7.741 mΩ，三相最大差别0.3%，4号机组三相分别是8.133 mΩ、8.117 mΩ、8.16 mΩ，三相最大差别0.53%，均满足规范要求。

(2)定子组装完成后，进行了绝缘测试、直流泄漏试验和交流耐压试验，绝缘电阻大于260 MΩ，吸收比大于2，1号三相直流泄流分别为98 μA、94 μA、89 μA，2号三相直流泄流分别为87 μA、90 μA、92 μA，3号三相直流泄流分别为137 μA、145 μA、114 μA，4号三相直流泄流分别为127 μA、91 μA、120 μA，交流耐压等级24 kV，耐压时间1 min，均满足规范要求。

(3)转子安装完成后进行了直流电阻、交流阻抗测试、整体耐压。1号、2号、3号、4号机组直流电阻分别为326 mΩ、323.6 mΩ、303.6 mΩ、309.2 mΩ；1号、2号、3号、4号机组交流阻抗分别为15.23 Ω、15.16 Ω、75 Ω、75 Ω；交流耐压等级1 860 V/2 920 V，耐压时间1 min，满足要求。

(4)机组启动后，进行了瓦温考验，机组导瓦最高瓦温39.5 ℃，推力瓦最高瓦温23.8 ℃，均远远低于报警温度值，满足要求。

(5)机组启动后，进行了振动摆度测试，导瓦摆度最大为322 μm，振动最大为60 μm，满足规范要求。