蹇家湾水电站机械设备安装分析

李宝石

（辽宁西北供水有限责任公司，辽宁 铁岭 110006）

水电工程，设备的安装往往贯穿整个工程建设周期，大型工程的机电设备安装持续时间更久，甚至数年时间。水电设备安装是一个系统、复杂的工程，涉及的专业面十分广泛，在安装过程中严格实行工程质量管理，是提高机电设备安装质量的有效方法，对保障水电站的运行安全有着十分重要的意义。基于此，本文针对蹇家湾水电站机械设备安装展开分析。

1 工程概况

蹇家湾水电站位于四川省重庆市城口县境内，坝址位于任河一级支流蹇家沟湾上游约20 m处，距离与任河汇合口约1.3 km，河流长度5.52 km，集雨面积约为10.7 km2,最大水头为360.17 m，正常运用洪水重现期为50年，洪峰流量3340 m3/s,非常运用洪水期采用200年，洪峰流量4080 m3/s。消能建筑物洪水重现采用20年，洪峰流量2850 m3/s。根据水能计算，装机3台，单机容量700 kW，总装机容量为2100 kW，年利用小时3504 h，年平均发电量736万kW·h。大坝为坝顶高程719.5 m，为碾压混凝土重力坝，正常蓄水位1049 m，校核洪水位最高尾水位688.30 m，总库容744万m3。

2 水电站机械设备安装

2.1 水电站引水建筑物

引水建筑物由取水口和压力钢管组成。

（1）取水口布置于右岸挡水坝段，根据水库地形、地质及水库淤积情况，发电引水管进口底板高程确定为1044.70 m，较现状地面高约2.5 m。

为了使水流平顺的进入引水管道，减少水头损失，进水口顶板采用四分之一圆弧曲线，方程为：X2/0.32+Y2/0.32=1。采用C20钢筋砼衬砌，厚度为40 cm。

进口设置一道拦污栅。拦污栅处流速控制在0.7 m/s左右，孔口净尺寸为1.3 m×1.3 m（宽×高）。拦污栅启闭设备平台高程为1052.00 m。

进口段拦污栅后接闸门段，闸门井尺寸为：1.1 m×1.1 m，采用C20钢筋砼衬砌。闸门后设置一个通气孔，直径为0.40 m。闸门启闭设备平台高程为1052.00 m。

闸门井后接渐变段，由方形渐变到圆形，后接压力钢管，渐变段长度为1.5 m。

（2）采用压力引水钢管直接从水库引水至厂房发电。进水口段后接压力引水明钢管，管径0.6 m，管长1447 m。进厂前接3根卜型叉管，管径为0.30 m，管长分别为3.8 m、6 m和9.1 m。

2.2 电站建筑物

发电厂房位于任河右岸蹇家湾下游，只需要满足发电任务即可，共布置3台发电机组。电站总装机2100 kW。选用冲击式水轮机，机组的安装高程为690.15 m。

主厂房顺任河布置，厂房轴线方向N31W；厂区尺寸为38.8 m×10 m+12 m×6.3 m，主机间建基高程689.51 m，安装间建基高程689.51 m。主厂房内安装三台卧式机组，水轮机型号为：CJA475-W-98/1×7，发电机型号为：SFW700-8/850，相应配置三台CJWT-PLC-1/1-16型调速器，厂内设一台手动单梁起重机，最大起重量为8 t，跨度Lk等于8.5 m。水轮机安装高程为690.15 m，进水管中心线高程为689.185 m，主厂房地坪高程为689.51 m，起重机轨顶高程为695.50 m。主厂房的空间尺寸为：28.4 m×8.5 m×8.84 m。厂房上游侧布置调速器，满足机组自身安装、运行、维修、交通等要求。

三台机组的尾水均由尾水渠分别引入任河。每台机组各设一条尾水渠，尾水渠轴线与河道垂直，尾水渠宽0.9 m，高1.2 m，出口底板高程为687.70 m。其中尾水出口与河床高差较大约13 m，尾水出口高程较高，出流不易受任河影响，出口结合厂区临河侧公路挡墙的布置，采用阶梯消能。

2.2.1 水轮机安装高程

冲击式水轮机安装高程的确定原则为，保证水轮机在最高水位时能正常运行，按冲击式水轮机排水高度要求：Hw≥（1.0～1.5）D1。

本电站水轮机的实际安装高程为690.15 m。

2.2.2 电站调节保证

在水电站运行中，负荷与机组出力达到平衡使机组转速稳定。但是由于各种突发事故，造成机组突然与系统解列，机组甩掉部分或全部负荷。在甩负荷时，由于导叶迅速的关闭，水轮机的流量急剧变化，因此在水轮机过水系统内产生水击。电站调节保证就是在电站初步设计阶段计算出上述过程中最大转速上升及最大压力上升值。另外，电站调节保证计算的目的是使压力升高和转速升高不超过允许值，确保电站水机系统安全稳定允许。

经计算，Hr=330 m，D1=0.98 m，Nr=700 kW，GD2≥2 t·m2,nr=750 r/min，Qr=0.238 m3/s。

当Hr=330 m，三台机组甩全负荷时，ΣLV=1087 m2/s。

水轮机采用偏流器与喷针协联动作的双重调节。在机组停机过程中，偏流器在2 s～3 s内将喷嘴水流全部偏转离开水斗式转轮，偏流器自动关闭，快速截断水流后，反向制动喷嘴投入使用，可以防止机组转速上升。喷针关闭时间是不影响机组转速上升的，只是影响压力上升。喷针全行程关闭时间一般在 10 s～20 s，甚至更长[1]。

调节保证计算结果：当Ts=6s时，ξmax=0.11；当TP=2 s时，βmax=0.23。

计算结论：喷针和偏流器关闭规律均为直线关闭，喷针最小关闭时间Ts=6 s，偏流器关闭时间TP=2 s，可满足电站最大压力上升值ξmax≤25%，最大速率上升值βmax≤30%。

2.2.3 水轮机安装

安装时，先检查混凝土基础，安装高程，各地脚螺钉（或预留孔）是否与安装布置图相符。如无问题，待混凝土基础干固后就可安装。

（1）吊装机座。将机座吊装于基础上，并对基础预先拉好中心线，此时应将机座组合面刷抹干净，涂上铅油，基座底用斜楔垫板，初调水平并锁上地脚螺母（涂上黄油保护）和进行基础的第二次浇灌工作，待混凝土干固后即可安装轴承。

（2）安装轴承与转动部件。本机采用滑动轴承，安装前应将轴承底座刷抹干净，按出厂前已调好的左右轴承座同轴度定位销，将轴承座装于机座两端平台上，并锁紧轴承座螺钉，然后装上轴瓦和转动部件。

轴瓦应在电站精刮，主轴轴颈与轴瓦的接触点应符合技术要求，并检查下部轴瓦在不小于60°的弧度内应与轴颈全长接触，其面积不得小于70%。油环表面应光滑，无毛刺，接头要平整，且能在轴上自由转动，运转时温度不得高于60°，若温升增高，可以修刮轴瓦，减少接触角。

轴承与转动件安装后，精调机座水平，并保证主轴水平度符合技术要求，机座沿主轴垂直方向水平度符合技术要求，再拧紧地脚螺母和装上机盖。

（3）安装喷嘴机构、折向器开度机构等。鉴于工程安装的技术系数要求，为确保装配后无蹩颈现象，此次安装采用分层次安装，主机安装完毕后，通过螺母装上喷嘴机构、折向器开度机构和在水泥坑内装上引水弯管、伸缩节、闸阀等。在安装喷嘴机构之前，检查喷针杆保持平直，把喷针顶紧喷嘴口，装后调整喷嘴中心线至转轮中心线距离偏差应符合技术要求。

（4）安装发电机。为了确保机械构造的完整性，发电机的安装放在最后一个步骤。用千分表检查水轮机联轴器端面及发电机联轴器端面跳动应小于0.06 mm，同轴度允差应符合技术要求，再用塞尺检查两轴线偏差角允差应符合技术[2]。

（5）折向器的调整。调整推拉杆的长度，保证折向器在全开位置时折向器迎水端面与喷嘴外端面之间距为10 mm，折向器在全关时，折向器下弦和喷针中心线相切[3]。

全部安装完毕后，用手转动联轴器，主轴必须转动灵活，如遇卡死，必须重新调整，至达到要求为止[4]。

3 结语

机械设备是水电站正常运行的基础，水电站机械设备安装对于机械设备的正常运行有重大的意义，保证机械设备安装质量可以降低水电站运行过程中出现故障的概率。通过对蹇家湾水电站机械设备的安装进行探讨，可为水电工程的建设和安全运行提供参考，促进水利行业健康持续发展。