CCS水电站冲击式水轮机安装工艺浅析

周玉龙

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

CCS水电站冲击式水轮机安装工艺浅析

周玉龙

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明 650032）

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站安装8台套单机容量为187.5 MW的立轴冲击式水轮发电机组，总装机容量为1 500 MW。该水电站水轮机单机容量目前位居国内已建及在建单机容量最大的冲击式机组首位。本文针对该电站高水头、大容量立轴冲击式水轮机组的结构特点进行了介绍，对安装施工工艺进行了详细阐述，可供其它同类电站借鉴。

冲击式水轮机；安装；工艺

1 前言

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站（简称CCS水电站）位于厄瓜多尔东部的科卡河流域，电站坝址距首都基多约130 km，为引水式电站，共安装8台套单机容量为187.5 MW的6喷嘴立轴冲击式水轮发电机组，总装机容量为1 500 MW。

该电站工程由引水枢纽、输水隧洞、调蓄水库、压力管道、地下厂房、进场交通洞、500 kV电缆洞、地面开关站及控制楼等组成。地下主厂房内安装8台套立轴冲击式水轮发电机组及其附属设备，水轮机型号 CJ1176N-L-333.9/6X28；转轮节圆直径3349mm；喷嘴数6个；额定转速300 r/min；额定功率188.266MW；额定流量33.7m3/s；额定水头604.1m；最大水头618.4 m；机组转向：俯视顺时针。

2 主要工艺流程

工艺流程图见图1。

图1 冲击式水轮机组安装工艺流程图

3 施工工艺

3.1 尾水底板及里衬安装

（1）依据主厂房基准坐标布置基准控制点及坐标控制点。

（2）依据一期预埋图纸预埋基础板、锚钩等基础埋件，其基础预埋板的高程偏差≤0～－5 mm；中心和分布位置偏差≤10 mm；水平偏差≤1 mm/m，所有组合缝的内表面错牙≤±1.0 mm，过流表面焊缝打磨平顺并按图纸要求进行无损探伤检查。

（3）按图纸确定其里衬的安装位置，调整里衬的X、Y轴线与机组X、Y轴线偏差≤10 mm，中心高程偏差≤±10 mm。

（4）尾水里衬整体组装、焊接加固完成，经验收合格后移交工作面进行混凝土浇筑。

3.2 稳水栅安装

（1）按照图纸所示方位和角度在尾水里衬底板预埋的基础板上安装主梁支柱，利用支柱下部螺栓调整其高程。安装时注意按照图纸控制支柱的方位和垂直度。

（2）根据图纸位置及现场情况配割尾水里衬侧板，安装稳水栅主梁和辅梁。安装完后施焊封堵。

3.3 配水环管安装及水压试验

（1）使用全站仪在尾水里衬适当位置设置配水环管安装高程、中心线控制基准点，并在机坑里衬侧板上焊接控制点支架，测量出每个喷嘴法兰控制点。

（2）按照出厂编号将第一分节先吊入安装位置，此分节为定位节，调整其进口法兰中心线与机组中心坐标线（Y）的距离，偏差不大于进口法兰直径的±2%；进口法兰面距机组坐标中心线（X）偏差不大于进口法兰直径的±2%；法兰垂直度偏差≤1 mm；进口法兰中心高程偏差≤±2 mm；分流支管法兰中心高程偏差≤±0.2 mm[1]。

（3）当定位节初步调整完成后，依次吊入第二、第三、第四、第五、第六分节，调整各分节管口焊缝的内表面错牙＜2 mm；各分流支管法兰中心高程偏差≤±0.5 mm、法兰垂直度偏差≤0.2 mm、法兰至转轮轮廓圆切线长偏差≤±2 mm[2]。

（4）整体检查各尺寸满足设计及相关要求后进行焊接工作，在配水环管焊接前，每个分流支管法兰的水平和垂直方向均架设百分表，监测变形量，根据监测变形情况立即改变焊接方式、焊接顺序及焊接速度等，采取妥善措施，控制其变形。在进行定位焊和正式焊接前先进行预热，预热温度不小于80℃，温升控制≤50℃/h，焊接时层间温度不大于220℃。焊接时严格按照厂家提供的技术参数和工艺要求进行，由两名或两名以上焊工采用对称、分段、多层多道、退步焊接。首先焊接大坡口侧，先采用Φ 3.2 mm焊条进行打底焊，焊2～3层后再使用Φ3.0 mm焊条进行填充焊，待大坡口侧焊接至1/2～2/3厚度后进行背缝清根、打磨，清根时对定位焊进行清除、打磨，经MT检查合格后进行焊接。环缝两侧应对称交替施焊，焊缝盖面时使用Φ 3.2 mm焊条进行。在焊接过程中除定位焊、首层打底焊及盖面焊不能用锤击消应外，其余每层焊接均采用风铲锤击消应，风铲端头应磨成R＞5 mm的圆角，进行锤击消应时，应均匀[3]。

（5）配水环管焊接完成24 h后，采用角磨机打磨焊缝及焊缝两边区域150 mm处，露出金属光泽后进行无损检测，无损检测标准为 100%MT和100%TOFD。

（6）配水环管焊缝检测及整体验收完成后，按照图纸要求进行配水环管的水压试验。水压试验压力为额定工作压力7.5 MPa的1.5倍，采用阶梯式升压方式进行[4]。

（7）水压试验合格后进行5.3 MPa的压力进行保压浇筑混凝土，在浇筑过程中随时监测配水环管压力值[5]。

3.4 转轮室及机壳安装

（1）按照图纸搭接顺序分块安装、焊接机壳侧壁。在机壳侧壁组装焊接后搭建临时支撑用于下步机壳安装。

（2）在安装间进行机壳和斜板的整体组装，机壳上部加工面水平度应≤0.02 mm/m；组合面间隙用0.02 mm的塞尺检查不能通过；组合缝处错牙不得超过0.02 mm；机壳上部圆度偏差≤0.30 mm。

（3）利用桥机将机壳整体吊入机坑，按+X标记放置于相应的楔形板上，利用调整楔形板、千斤顶、拉紧器、压板等进行调整，机壳上部加工面高程偏差≤0.5 mm，机壳上部加工面水平度≤0.02 mm/m，与机组X、Y基准轴线偏差≤1 mm。

3.5 安装机坑里衬

按照图纸要求进行机坑里衬的组装及安装。调整机坑里衬中心偏差≤5 mm;高程偏差≤3 mm；水平偏差≤2 mm。

3.6 主轴吊装及调整

（1）水轮机主轴安装前，检查法兰面的光洁度、平面度。然后利用主厂房桥机将水轮机轴吊入机坑，并用专用支撑工具固定在机壳上。

（2）主轴上法兰面低于实际高程约25mm，同时调整主轴中心偏差≤0.25mm；垂直度偏差≤0.02mm/m。

3.7 喷嘴安装

（1）复查主轴上下法兰面水平≤0.02 mm/m；高程 611.245 m（-25 mm）偏差≤0.5 mm，中心偏差≤±0.05 mm，并将主轴固定牢固，在圆周方向对称架设4块百分表进行监测。

（2）检查厂家提供的专用工具：模拟喷嘴、模拟转轮、标准调整垫板（厚度为30 mm）、测杆（长度为1 574 mm）等进行检查，满足图纸要求。

（3）安装模拟喷嘴及模拟转轮，模拟转轮的中心轴安装时要与主轴同心度偏差≤0.05 mm，垂直度≤0.1 mm；模拟转轮荷叶中心的安装高程应保证在611.10 m（0～+0.4 mm），同时保证模拟转轮荷叶支架的水平。

（4）在模拟喷嘴和模拟转轮安装调整完成后，进行喷嘴调整垫板加工量的测量。首先调整钢琴线与模拟转轮荷叶的夹角为90°，检查模拟转轮荷叶与钢琴线是否垂直；然后检查标准调整垫板与模拟喷嘴法兰间隙，并做好记录，用模拟喷嘴法兰上的4个顶丝调整模拟喷嘴，使钢琴线在模拟喷嘴管口居中，记录百分表变化量△-X、△+Y、△+X、△-Y；再用塞尺检查两法兰间隙，至少8个点并记录。并找出最大、最小间隙M、N，标记最大、最小间隙点的位置在配水环管法兰上，用卷尺量出+Y点到最大、最小点弧长L大、L小，最大间隙点位置即为B点，最小间隙点位置为C点，B、C点即为调整垫板的最厚点及最薄点。最后根据所测得间隙值计算调整垫板的加工余量进行加工。

（5）将喷嘴从转轮吊物孔吊至转轮进人门上游侧通道位置，通过转轮运输小车倒运至转转轮室尾水栅平台上。复查喷嘴调整垫板加工合格。利用机壳上的吊点和手拉葫芦吊装至安装位置进行安装。6个喷嘴依次逐个安装完成后整体复测喷嘴的相关尺寸满足设计要求。

3.8 水轮机轴与发电机轴连接

（1）将发电机整体受力由制动器承重受力转换为推力轴承承重受力，并检查发电机轴的垂直度满足要求。

（2）检查水轮机轴与发电机轴连接法兰面的光洁度，用刀口直尺检查法兰面应无高点。对称安装2颗专用连接螺栓及拉伸工具，并测量两法兰之间的间隙，逐渐缓慢提升连接螺栓，确保法兰水平上升直到两法兰面把合；然后按照出厂编号穿入永久连接螺栓，并检查连接螺杆的长度；分三次、对称逐步进行拉伸直到达到设计伸长值；最后检查所有连接螺栓伸长值满足设计要求后安装主轴法兰护盖。

3.9 转轮安装

（1）在安装间工位将转轮清扫干净，利用主厂房桥机将转轮翻转竖立后通过吊物孔吊入至转轮室上游运输通道内，利用预埋吊点和桥机将转轮翻转水平摆放在转轮运输专用小车上；通过运输小车运至转轮室主轴下方。

（2）连接前在联结法兰面喷涂摩擦剂，应按其喷涂操作规范进行，保证配料比例正确，喷涂均匀无漆瘤，干燥后用5～10倍的放大镜检查，摩擦剂分布符合要求。

（3）利用主厂房桥式起重机从整个机组大轴中心穿过一个具有足够强度和长度的专用吊带，通过转轮中心挂装在转轮专用吊装工具的吊环上，然后平稳的吊起整个转轮[7]。在转轮与水轮机法兰面靠近时全部穿入连轴螺栓，用专用工具分三次、对称逐步进行拉伸直到达到设计伸长值；最后检查所有连接螺栓伸长值满足设计要求后安装主轴法兰护盖。

3.1 0轴线调整

（1）采用人工盘车，在发电机轴端部安装专用盘车工具，投入高压油减载装置以人力驱动转子旋转。

（2）在转轮下法兰面、水轮机导轴承工作位置、水轮机法兰、发电机法兰、下导轴承工作位置、上导轴承工作位置、推力头、集电环等部位的同一轴线位置设置百分表，并记录百分表初始值。

（3）投入高压油减载装置，旋转转子周向共8个点，每转动1个点时停一次，关闭高压油减载装置，百分表读数稳定后记录读数，为了校核测量数据，每次盘车转子需旋转360°，根据盘车记录，计算各测量部位摆度、同心度，绘制轴线折弯图，各部位摆度、同心度应满足规定要求。

3.1 1主轴密封及水导轴承安装

（1）按照出厂装配编号和设计图纸装配抗磨环，要求抗磨环的外侧与主轴支撑止口外侧边缘紧贴，用0.02 mm的塞尺检查不能通过；用框式水平仪检查抗磨板水平度≤0.02 mm/m；用刀口尺检查抗磨环分瓣接头位置无错台。组装密封环和浮动环，组装时注意组合面按照图纸要求涂抹l 515平面密封胶，组装完成后用0.02 mm塞尺检查不能通过，并在浮动环侧面安装封堵螺塞。最后安装盖板及相关附件。

（2）根据水导瓦的数量按照水导瓦的方位布置10块百分表，监测水导瓦调整与主轴接触情况，水导瓦调整时采用对称2块瓦为一组同时对称调整方式进行，通过压板、调整螺杆和斜楔调整水导瓦与主轴的接触情况，对称紧固调整螺杆上的调整螺母，当发现彼此对方百分表指针有轻微变动时表明此2块瓦抱紧，再转入下一组，直到全部调整完成，最后用0.02 mm塞尺检查水导瓦与主轴轴领 确保接触。用内径千分尺测量10块压板的厚度，再用深度尺测量斜楔顶部与压板顶部的距离，根据斜楔的比例1：50及水导瓦需调整的间隙0.24mm，计算需加工套管的长度值。计算公式为：斜楔顶部与压板顶部的距离－压板的厚度－需调整瓦间隙（0.24mm）换算的长度（套管总长为12mm）=套管加工后的长度。

套管加工后用游标卡尺进行复测，若有少量偏差进行修磨处理。拆除之前调整时安装的压板，将套管套入调整螺杆，再回装压板，然后通过旋紧调节螺杆上的螺帽将斜楔提起，直到套管在斜楔与压板之间压紧为止，最后锁紧定位螺帽。

3.12 水轮机附件安装

按照图纸要求安装油位计、油温计、油混水位计、空气滤清器、观察窗等相关附件，并满足要求。

4 小结

厄瓜多尔CCS水电站安装8台套单机容量为187.5 MW的立轴冲击式水轮发电机组，目前位居国内已建及在建单机容量最大的冲击式机组首位。该电站立轴冲击式水轮发电机组为6喷嘴22个水斗，单机容量大、水头高，并且转轮在有压及无压两种工况下运行，安装精度要求高。在安装工程中不断地进行安装方案优化，按照此施工工艺完全保证了安装质量要求，目前厄瓜多尔CCS水电站8台机组已投入运行，机组各部位振动最大值29 μm，摆度最大值71 μm，其他各项性能指标均满足设计及相关标准，并且运行稳定、可靠。

[1]李思全.金窝水电站大容量冲击式水轮机组安装技术[J].四川水利，2012（6）：5-8.

[2]何定全.冶勒水电站冲击式水轮机配水环管安装[J].四川水力发电，2005（6）：73-75.

[3]石启胜，陈漫天.金窝水电站水轮机配水环管安装[J].四川水力发电，2008（3）：86-89.

[4]李思全.金窝水电站配水环管水压试验[J].水电站机电技术，2010（5）：45-47.

[5]孙庆.高桥电站冲击式水轮机的结构与安装[J].东方电机，2006（1）：13-18.

[6]邓少华.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.

TV547.3

B

1672-5387（2017）10-0001-04

10.13599/j.cnki.11-5130.2017.10.001

2017-07-21

周玉龙（1980-），男，工程师，从事水电站机电设备安装工程技术、质量管理工作。