液压提升器在大型冲击式水轮机转轮安装中的应用

方仲超,谢建国

(宝珠寺水力发电厂,四川省广元市 628003)

液压提升器在大型冲击式水轮机转轮安装中的应用

方仲超,谢建国

(宝珠寺水力发电厂,四川省广元市 628003)

转轮是冲击式水轮机实现水能转换的核心部件，其性能对水轮机起着决定性的作用, 其运行状态直接影响到水轮机的效率、寿命和机组的安全稳定运行。由于转轮的几何形状复杂，在转轮的安装过程中吊装难度较大。采用液压提升器对某水电站转轮进行吊装、提升就位等更换安装工作。结果表明，该方法使用方便，加快了转轮更换安装速度，降低了转轮安装过程中的安全隐患。关键词：冲击式水轮机；转轮；液压提升器

0 前 言

某水电站水轮机为冲击式水轮机，水轮机型号为CJ610-L-263/6×24，额定出力143.6 MW，最大出力160 MW，额定转速375 r/min。转轮采用X3CrNi13-4不锈钢制作，转轮数为 21个，转轮直径2 630 mm，质量为14.35 t[1]。笔者在2013年从事该电站2F机组A级检修过程中，发现1片转轮轮叶分水刃上端处出现长约20 mm左右缺口，5个转轮的分水刃尾部有严重的断裂损伤(详见图1)，汇报业主进行技术讨论后一致认为叶片作为转轮质量最关键的部件，出现裂口及损伤现象在冲击式水轮机中具有很大安全隐患，决定对转轮进行更换。

图1 水轮机分水刃前端断裂缺陷图

由于机坑内喷针与折向器均安装调试完毕，喷针与转轮间隙较小，同类型水电站的转轮更换时在支持盖上设置对称4个起吊螺栓孔，将吊环固定在支持盖上，用钢丝绳将转轮处绑牢，吊装钢丝绳一端连接4个起吊螺栓孔，另一端通过转轮与吊环连接手拉葫芦，采用人工同时通过4个手拉葫芦对转轮进行吊装[2]。该方案在转轮与主轴连接时转轮无法进行旋转，转轮螺孔与主轴孔极不容易对准。另外，当转轮起吊到接近安装高度时，转轮与吊环钩的距离变小，索具起吊夹角加大，捆绑转轮的钢丝绳容易滑脱，存在安全隐患。为了提高转轮安装的准确性与适用性，降低安装过程风险，参考文献[3]通过制作转轮托盘，采用钢丝绳从主轴中心通孔穿下，卡在转轮托板上，利用厂房桥机起吊能力对转轮进行吊装工作，克服转轮安装过程中转轮不易旋转、主轴螺栓与螺孔对位困难的问题，也降低了转轮安装风险。但因水轮机大轴下方通孔较小，钢丝绳只能单根穿下，加之单吊点起吊对重心找准要求高，起吊后未连接前不能摘下桥机，对厂房内的桥机占用时间较长，且转轮安装过程中，应增加了起吊过程中的上下联络工作，转轮的调整就位难度较大。液压提升器对转轮进行安装更换，可有效地降低安装风险，提高安装质量。

1 转轮结构分析

1.1 转轮安装结构分析

图2 转轮结构分析图 单位：mm

1.2 转轮翻身方案设计

电站在1 719.60 m高程安装了QD150t/150t/5t桥式起重机，主钩起重能力满足现场需求，转轮结构复杂且分水刃较锋利，不利于钢丝绳在翻身过程中对称翻身，为了避免钢丝绳被割的风险，须在与分水刃接触的钢丝绳处结扎棉质毛毡。为保证球阀层的有效翻身，选用起吊工器具时须考虑到人员站位情况和必要的施工设备，尽量减少人员在高空作业时间。经过分析比对，选用两对专用螺杆吊耳作为主吊点，用2根Φ36 mm×18 m钢丝绳对折成2股作为转轮一侧吊点，选用2根Φ19 mm×6 m钢丝绳、Φ19 mm×4 m钢丝绳对折，2个10 t×5 m手拉葫芦作为转轮另一侧吊点，2个12 t卸扣与钢丝绳侧连接，2个10 t卸扣与手拉葫芦侧连接，对所需工器具准备及强度进行校核，均能够满足转轮挂装及翻身工作[6]。翻身过程中利用主钩水平吊起转轮，通过降落10 t手拉葫芦，使转轮全部重量移到一对Ф36 mm×18 m的钢丝绳上，此时转轮与地面形成约60°夹角，然后解开10 t卸扣、手拉葫芦及钢丝绳，将2个专用螺杆吊耳反穿转轮螺栓孔后拧紧螺帽，调整好手拉葫芦的方向和位置后重新挂好钢丝绳，拉升手拉葫芦使转轮成竖直状态，转轮翻身工作完毕。转轮由竖直状态调整为水平状态的步骤与之相反，这里就不在赘述。需要说明的是，将转轮翻身水平放至运输小车前，需提前考虑转轮托盘的安装，具体做法将托盘放至在小车支腿处，待转轮放至小车后，利用油压千斤顶将转轮托盘安装至转轮下法兰处，为后续与液压杆连接做好准备。其起吊过程中翻身后吊装如图3所示。

2 液压提升器结构分析及安装调试

2.1 液压提升器结构分析

如图4所示，液压提升器设计其基本原理为一个小型的接力器，通过外接油泵打压，使提升器的活塞杆作上下运行，活塞杆行程为2 320 mm，提升器保证提升重量为30 t，其中2个外接油管的设计为快速接头，方便在调试过程中拆接。提升器活塞缸盖设计尺寸为Ø455 mm，在Ø420 mm吊板中设计了20个Ø30 mm的螺栓孔，利用M20 mm×80 mm的螺栓与水轮机主轴螺栓孔连接，活塞杆下侧设计了M72 mm×4 mm的螺纹，通过活塞杆与转轮下方的托盘连接，通过外接压力泵，使活塞体进行上下运动，以实现将转轮提升的目的。

图3 转轮吊装示意图

图4 液压提升器结构图 单位：mm

2.2 液压提升器安装调试

在液压提升器安装前应做如下检查工作[7]：

(1) 对液压拉升器进行全面检查，在安装前进行动作试验，保证拉升器可靠运行，同时应对各管路接头进行检查，保证接头均无渗漏状况。

(2) 对托盘及M72的螺栓进行预装工作，保证各零件之间装配良好。

(3) 对水轮机主轴螺栓孔进行全面检查清理，对锈蚀严重的螺栓孔进行攻丝检查工作，确保螺栓与螺栓孔配合无误。

液压拉升器的安装是通过桥机吊装来完成，钢丝绳通过主轴中心通孔穿下，将提升器提升吊装，吊装过程中应做好桥机指挥工作，以免提升幅度过大，导致与法兰相撞的事故。需要提醒的是拉升器油管路安装是通过转轮托盘处的预留孔引至油泵处(如图5所示)，安装时应先将管路安装好，然后通过托盘预留孔与油泵连接。安装完毕进行拉升器全行程动作试验，以确保提升器安装可靠无误。

图5 转轮安装示意图

3 转轮的安装工作

3.1 安装前准备工作

在转轮吊装前，应仔细检查稳水栅及轨道，保证转轮搬用过程中，具有良好的承载能力与运输能力。由于转轮的外圆直径比吊物孔的宽度尺寸大，转轮通过翻身以竖立吊装方式通过吊物孔，然后在球阀层翻身至水平方向，放置在运输小车上，转轮吊装至运输小车时，应放置在运输小车的几何中心处，避免转轮的安装中2次中心调整，同时在转轮处铺设橡胶垫，避免转轮在安装过程中的擦碰现象。然后通过外部施加牵引力使运输小车按照预定轨道移至水轮机主轴中心处。按照图5所示，进行托盘安装后、将拉升器活塞杆与托盘连接，转轮吊装工具组装完毕。

在转轮提升前，应先将转轮与主轴组合面进行清理，把合面应无高点、毛刺等现象；将转轮连轴螺栓均按照设计长度装入水轮机主轴处，检查转轮连轴螺栓与螺孔的配合应符合设计要求，螺杆与螺母应清洗干净，螺母能用手轻松的旋至螺杆全行程[8]。

3.2 转轮提升就位

转轮提升安装过程中，应先进行提升器进行预提升试验，检验转轮提升过程中的承载能力及可靠性，动作完毕后，做提升器的全行程试验，重点检查螺栓与转轮螺孔的配合情况，同时也校核转轮的提升高度。由于转轮放至托盘处，小幅度的旋转调整只需人工施加外力即可调整，避免了安装过程中手拉葫芦调整步骤。

由于水轮机主轴与转轮采用带液压预紧螺栓的摩擦联接形式[9]，每颗螺栓穿入螺孔时，均应涂上厂家专用摩擦剂，增进螺栓把合紧密度。由于设计规范要求，转轮提升就位前应在转轮法兰处喷洒精钢砂，通过放大镜观察其喷洒量与模板一致后，安装水轮机主轴处的密封橡胶条，然后启动液压油泵，将转轮提升2 282 mm，当转轮通过连轴螺栓时，安装螺栓螺帽，通过提升器与螺帽配合，将转轮调整至止口定位处，用螺栓液压拉伸器将转轮与主轴法兰把合。对所有螺栓拉伸，使伸长值在(1.2±0.10) mm，分3次对称拉紧。拉紧后用塞尺检查法兰面局部间隙应不大于0.03 mm，深度应不大于40 mm。转轮安装完毕，然后通过桥机将提升器、托盘进行拆卸，并放到运输台车上，运出转轮室。

转轮安装后，校核转轮与喷嘴的高程，分水刃和喷针中心高差不能大于1 mm，否则需要调整机组转动部分的高程，采取处理推力瓦支撑块，或者处理上机架与定子之间的基础垫板的方法来调整[10]。

4 结 语

本文采用液压提升器的方法对大型冲击式水轮机转轮进行提升安装，该方案设计不需考虑手拉葫芦对转轮安装调整，在安装工程中克服了其他方案吊装过程中的安全隐患，在转轮安装实施过程中简单方便，且操作性强，提高了转轮安装质量，加快了转轮安装进度，取得了良好的效果，该方法特别对有限的作业人员，具有很好的操作性；能安全高效地安装大型冲击式机组转轮，值得今后同类施工借鉴。

[1] 田湾河水力发电总厂.田湾河水力发电总厂水轮机检修规程: QB/TWH-JS.JX-01-2010 [S].田湾河水力发电总厂,2010.

[2] 杨满林.立式转轮式水轮机转轮简易安装方法[J].云南水力发电,2014(03):76-77.

[3] 何定全.冶勒水电站水轮机转轮安装[J].水利水电科技进展,2006,26(S2): 13-14.

[4] 东方电机厂.金窝电站水轮机转轮安装说明书[S].德阳：东方电机厂,2010.

[5] 李思全.金窝水电站大容量冲击式水轮机安装技术[J].四川水利，2012(06)：5-8.

[6] 李邦明.金窝电站140MW冲击式水轮发电机组结构[J].东方电机，2010(04)：31-32.

[7] 杨文柱.起重吊装简易计算[M].北京:机械工业出版社，2007.

[8] 水轮发电机组安装技术规程：GB/8564-2003[S].北京：中国标准出版社，2004.

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

[10] 孙庆.高桥电站冲击式水轮机安装与调整[J].水电站机电技术，2005(03)：37-41.

[11] 邓小华.冶勒水电站冲击式水轮机安装与调整[J].水力发电，2004(11)：38-39.

Application of Hydraulic Lift in Installation of Large-sized Turbine Runner

FANG Zhongchao, XIE Jianguo

(Baozhusi Hydropower Plant, Guangyuan, Sichuan 628003,China)

Runner is the core component of the turbine for hydroenergy transformation, Its performance is critical to the runner and its operation status directly impacts the turbine efficiency, service life and the unit safety & stable operation. It is difficult to lift the runner during its installation due to its complicated geometric outline. Therefore, the hydraulic lift is applied to install and hoist the runner. The practice shows that the method is simple, expedites the runner replacement installation and decreases the installation risks.Key words:Pelton turbine; runner; hydraulic lift

1006—2610(2016)06—0069—04

2016-07-26

方仲超(1985- )，男，四川省广元市人，工程师，主要从事水力机械检修及工程项目管理工作.

TK730.6

A

10.3969/j.issn.1006-2610.2016.06.018