那邦水电站立轴冲击式水轮机喷嘴安装与调整工艺

杨　兵，申时康（中国水利水电第三工程局有限公司制造安装分局，陕西 西安 710032）



那邦水电站立轴冲击式水轮机喷嘴安装与调整工艺

杨兵，申时康
（中国水利水电第三工程局有限公司制造安装分局，陕西 西安 710032）

摘要：云南那邦水电站装设3台立轴冲击式水轮发电机组，水轮机系立轴微机单元控制直流内控型油操作6喷嘴冲击式水轮机，水轮机转轮、喷嘴从奥地利安德利兹公司进口，在安装过程中，严格按照安德利兹公司技术要求进行，其喷嘴调整方法与目前国内普遍调整方法相比，具有操作简单、调整精度高等特点。

关键词：立轴冲击式水轮机；喷嘴安装；调整工艺

1工程概况

那邦水电站位于勐乃河干流上，地处云南省盈江县昔马镇与那邦镇境内，是勐乃河流域规划的第四级电站，作为清洁可再生能源，在全国范围内，那邦水电站是国内第一个为了环境保护而采取TBM法施工的水电项目。电站额定水头623.5 m，额定转速600 r/min，转轮节圆直径1.7 m，21个水斗。喷嘴为直流式内控型喷嘴。喷针和偏流器的操作介质为油操作，喷针和偏流器为相继动作式双重调节。喷嘴安装是水轮机安装的最后一道工序，是整个安装的重中之重，喷嘴安装的好坏直接影响到水轮机运行的稳定和出力，由于配水环管进水法兰受焊接变形和混凝土浇筑影响，进水法兰中心高程和设计值存在一定偏差，导致喷嘴安装后不能保证射流中心与转轮节圆半径相切，所以就必须对喷嘴进行调整。根据该机组喷嘴的结构特点，喷嘴的调整依靠加工喷嘴和配水环管进水法兰之间的调整垫来实现。

2喷嘴安装前准备

喷嘴安装前应具备以下条件：（1）水轮机轴与发电机轴已联轴，轴线调整已完成并符合规范要求。（2）调整机组转动部分至机组运行中心并固定。（3）检查水轮机轴法兰底部高程（转轮连接处）符合设计要求。（4）喷嘴按规范要求已进行行程及耐压试验，并合格。（5）配水环管进水法兰和水机大轴法兰已清理干净。（6）喷嘴调整工具准备就绪。（7）喷嘴安装平台搭设完成。

3喷嘴的调整

喷嘴装配主要由喷针、折向器、管控部分组成。折向器和喷嘴在厂内装配为一体，所以现只需对喷嘴进行安装调整即可。喷嘴安装在机组整体盘车完毕后，且机组转动部分处于实际运行位置时进行。

3.1调整原理

喷嘴调整工具主要由填隙垫圈、调节法兰、测量筒、测量臂、拉紧器等组成，测量臂装在水机大轴法兰上，调整测量臂位置与喷嘴射流中心相切。安装调节法兰工具、测量管后，用钢琴线穿过测量筒并固定在测量臂上，通过调整调节法兰上的调节螺丝使测量管上下左右移动，最终使钢琴线位于测量筒中心，此时，钢琴线即为喷嘴射流中心，通过测量调节法兰与填隙垫圈之间对称4个方向的间隙和水轮机轴中心到测量筒前端中心的距离，可确定喷嘴调整法兰加工量。

3.2调整工具安装

先将调整法兰工具填隙垫圈、调节法兰和测量筒安装在配水环管法兰上，再安装测量臂在水机轴上。调节测量筒，检查在填隙垫圈与调节法兰和配水环管法兰之间应没有多大间隙，用塞尺检查偏差在0.1mm以内。将4个百分表装在调节法兰45°角对称位置上并把百分表调零。安装钢琴线和拉紧，将钢琴线穿过测量筒、调节法兰和填隙垫圈中心孔，一头固

图1喷嘴调整工具安装示意图

3.3调整步骤

用调节螺丝调整测量臂确保水机法兰和钢琴线间距离（测量臂与水机法兰距离为90 mm），此时，钢琴线高程即为喷嘴理论射流中心线高程；调整测量臂位置与喷嘴射流中心线成90°夹角，即测量臂中心至配水环管喷嘴法兰2 451 mm。用调节法兰上调节螺栓来调节测量筒，直到钢琴线精确到测量筒孔中心。记录调节法兰上百分表的4个测量数据（间隙）DX1，DX2，DX3，DX4。用塞尺测量调节法兰与填隙垫圈间的间隙FX1，FX2，FX3，FX4。测量和记录水轮机轴中心到测量筒前端中心的距离S（理论值为1 193 mm）。利用百分表读数或塞尺测量数据和水轮机轴中心到测量筒前端中心的距离S来计算喷嘴调整法兰加工量。

3.4调整垫计算、加工

以那邦电站1号机组为例，介绍运用喷嘴调整工具所测量的数据来计算法兰倾斜值（调整垫设计厚度为30 mm），即喷嘴调整法兰加工尺寸。经测量，1号机组1～6号喷嘴调整测量数据如表1。

表11号机组1～6号喷嘴调整测量数据

根据喷嘴测量数据，计算出各个喷嘴法兰调整垫最大值和最小值及其角度，喷嘴调整垫加工数据见表2，根据计算的最大值和最小值及其角度，就可以加工调整垫了，调整垫加工完成后，用外径千分尺测量喷嘴FX1～FX4实际数据，再与计算值比较，偏差控制在0.05 mm以内即为合格。

表21号机组1～6号喷嘴调整垫计算加工数据

4喷嘴安装

喷嘴吊装前进行压力试验和动作试验，喷嘴工作压力为6.3 MPa，试验压力为7.875 MPa，喷嘴动作灵活，启动压力小于0.2 MPa，活塞全行程86.4 mm，满足设计要求。

喷嘴通过专用小车运入安装平台，使用导链和喷嘴上的2个吊点把喷嘴吊入安装位置，装入加工后的调整垫和密封条，穿入把合螺栓并打紧，合缝把紧后用0.02 mm塞尺检查不得通过，合格后进行下一个喷嘴安装。最后钻铰销钉孔，打入销钉并点焊，由于喷嘴的调整方法精度高，在喷嘴安装后不需要复测，各喷嘴的参数均能达到设计要求。

5喷嘴的调试

喷嘴和偏流器是冲击式水轮机中两个主要控制元件。冲击式水轮机出力的调整就是靠改变射流直径的大小来实现的。喷嘴负责正常运行时的流量调节，而偏流器则是在机组甩负荷时迅速改变射流方向，防止机组飞逸。每个喷嘴都有一个电磁液压阀，来控制喷嘴的开度和折向器的开关，喷嘴开度由调速器控制，折向器开关由机组自动控制流程的电磁液压阀来实现。

喷嘴的开关时间应能满足机组调保计算的要求，开启/关闭时间调整为50 s，折向器开启/关闭时间调整为2 s，通过改变每个喷嘴电磁液压阀油腔内的节流孔来实现，调试期间需拆除节流板，多次钻孔、调整，直到符合要求。

6结语

那邦水电站6喷嘴安装调整不同国内常用的调整方法，具有调整方便（预装时无需安装喷嘴）、安装精度高（挂钢琴线测量）、工期短（一天就能完成6个喷嘴的调整测量）等特点。安装采用国际标准，在施工过程中，吸取了很多先进的安装方案，优化了安装程序，总结了很多的经验教训，锻炼了水电安装技术人员，从而提高了我国高水头多喷嘴冲击式水轮机安装水平。

那邦水电站1号机组带负荷运行下，水轮机振动仅0.02 mm，各部轴承摆度均在0.10 mm以内，机组最高瓦温55℃，机组运行平稳，所以用此方法安装喷嘴是成功的。

参考文献：

［1］单文培.水电站机电设备的安装、运行与检修［M］.北京：中国水利水电出版社，2005.

中图分类号：TK735

文献标识码：B

文章编号：1672-5387（2016）06-0009-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.004

收稿日期：2016-03-08

作者简介：杨兵（1984-），男，助理工程师，从事水电工程机电安装工作。定在填隙垫圈侧，另一头固定在测量臂上，用小型拉紧器将测量臂拉紧使钢琴线绷紧，喷嘴调整工具安装详见图1。