溪洛渡水电站水轮机筒形阀安装

何强斌

摘 要：溪洛渡水电站位于金沙江上游，是中国第二、世界第三大水电站（已投运）。电站在左、右两岸各安装9台单机容量770MW的巨型水輪发电机组，总装机仅次于三峡水电站和伊泰普水电站。右岸9台套机组由东方电机有限公司生产。本文对溪洛渡水轮机筒形阀的特点、安装工艺、质量控制、调试及后续运行检修等进行了论述。

关键词：溪洛渡水电站;筒形阀;安装;调试;运行检修

中图分类号：TV732.7 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2019）08-0162-02

1 概述

水轮机筒形阀由于动作灵活，能更好地保护机组，特别是中高水头，泥沙含量大的水电站，活动导叶关闭时，漏水量较大、水流射速高，极易造成导叶的泥沙磨损与间隙气蚀，筒形阀可以有效地保护导叶。溪洛渡筒形阀主要由筒体、6个接力器及相应控制系统、油管路等部分组成，筒形阀整体结构示意图见图1。

2 筒体的组焊

溪洛渡筒形阀筒体由ASTM A516 Gr70钢板卷制而成，受运输条件限制，在厂内分为两瓣制造，通过运输支架运至工地组圆，分瓣面通过螺栓把合后进行焊接。由于筒体属于大直径的筒形薄壁件，在此过程中控制筒体的变形保证筒体的圆柱度是安装的重点和难点，筒体组焊示意图见图2。

控制筒体组圆过程主要质量控制措施有：①将筒体水平（≤0.30mm）、合缝面错牙（≤0.05mm）调整到标准以内，把紧组合螺栓并装入销钉，复测筒体圆度;②合缝面焊接过程中实时监测筒体的变形情况，必要时需进行焊接顺序的调整，防止因焊接热影响产生过大的角变形;③焊后对筒体圆度进行复测并将组合螺栓重新拉紧。

3 筒体与顶盖套装

以顶盖下平面为基准，将筒体调整水平（≤0.5mm），以顶盖止漏环为基准，调整筒体与顶盖同心（≤0.5mm）;同时需保证筒体与顶盖之间的开档在600mm～800mm以上;将接力器吊装在顶盖上，将提升杆与筒体把紧，再使接力器缸悬空，测量提升杆垂直，以此为依据修磨特殊垫片，接力器与筒体安装示意图见图3。

4 接力器与筒体连接

提升杆垂直度调整合格后（≤0.10mm/m），使接力器缸体自由下落在顶盖上（A516 Gr70），开始焊接接力器垫环外圈，采用气保焊对称分段退步进行焊接，在接力器上缸盖X、Y方向架设百分表进行检测，焊接过程中随时调整焊接顺序以确保焊接变形量在可控范围内;最后吊出接力器、焊接垫环内圈，焊接完成后进行PT探伤并做煤油渗透试验，以保证运行后不会出现漏水的情况。

5 接力器垫环的焊接

此处的重点和难点就时控制接力器垫环（16MnR）上平面的水平，因为其水平直接影响接力器缸垂直度。安装要求其上表面水平为0.03mm/m（垫环外圈直径φ600mm），但实际焊接完成后由于焊接变形导致其内外圈水平相差很大（内圈普遍高于外圈），目前的做法是先对其进行初步打磨，整体水平控制在0.2mm/m以内后续再进行加垫处理（一般加铜皮）。

6 接力器缸垂直度调整

将接力器缸与垫环把紧，复测提升杆垂直度，如不满足要求，则在垫环与下缸盖之间加垫调整。注意此处把合螺栓的材质为35CrMo属于高强钢，同时考虑筒阀接力器动水关闭时下腔最大压力，此处螺栓的预紧力矩应尽量大，即计算该螺栓的预紧力矩时，可取材料屈服强度的70%。

7 导水机构预装

在顶盖筒阀套装时，当筒阀与顶盖水平、同心调整完成后通过测量筒体上12块固定导向板中心线的弧长和分布圆半径D1，测量对应固定导叶分布圆半径D2。那么导向条配加工后厚度应为D2-D1-0.50mm。导向条间隙的设计值为0.8～1.0mm，取0.5mm首先是考虑导向条与座环焊接后焊缝收缩会使间隙变大，同时又能保证顶盖能顺利吊装到位，尽量减少导向条的打磨量。

8 座环导向条的焊接

焊接时应尽量上下对称均匀焊接，为减少变形，应采用对称分段退步焊、窄道焊工艺。根据其变形情况改变焊接顺序，必要时应中断焊接。温度过高时（140～170℃），须停止焊接，座环导向条焊接示意图见图4。

9 座环导向条打磨

导向条焊接完成后初步对其表面进行打磨，待导水机构预装时测量导向条间隙来确定最终的修磨量。此处重点是控制导向条打磨后的垂直度（0.08mm/m）。由于导向条为铝青铜材质，厚度薄、传热快、焊接量大，焊后导向条扭曲变形尤为明显。这又增加了焊接后打磨的工作量。溪洛渡在后续机组中采用的分段打磨的方案，即先打磨座环上环板以上位置导向条保证顶盖顺利安装就位，后续对下段导向条进行打磨。

10 筒形阀密封的安装

筒形阀密封分为筒体与顶盖密封（上密封）及筒体与底环密封（下密封）。因为结构原因，上密封装时应注意在螺栓预紧后为密封圈留有一定的变形量以避免安装后造成密封压板倾斜。上、下密封安装前应先进行预装，将各压板根据方位标记、编号安装就位螺栓不带紧。调整好密封条长度位置后再对称逐步预紧（插装法），筒形阀密封结构见图5。

11 筒形阀无水调试

筒形阀机械部分安装完成，导向条间隙处理合格后就可以进行筒形阀无水动作试验，此试验针对溪洛渡筒形阀控制部分的特点，分为两个阶段进行。

（1）筒形阀控制部分（数字缸）安装前。利用自制的简易油压装置连接筒形阀接力器的上下腔，利用筒体自重及油压装置实现筒形阀全行程内的动作试验。记录接力器上下腔油压及不同开度下导向条间隙数据，此数据可以作为座环固定导向条修磨的依据及导向条间隙是否满足安装要求的依据。

（2）筒形阀控制部分（数字缸）安装后。数字缸安装后的无水调试试验项目与安装前基本一致，但导向条间隙数据只作为记录，不作为单边间隙是否合格的判断依据。同时注意在筒形阀油压系统达到工作压力前（6.3Mpa）应先将油压升至≤1Mpa左右在筒形阀全开位置对接力器下腔进行排气操作。根据数字缸的安装特点，数字缸的安装和拆除筒形阀必须处于全开位置并用机械锁定锁紧。在筒形阀全关位置时，用塞尺检查筒形阀底部过流面与底环过流面是否存在间隙，对局部存在间隙的情况，可在控制系统调试模式下对单个接力器进行压紧调整，保证可靠密封。

12 筒形阀有水调试

有水调试试验主要包括：静水中的启闭试验、筒形阀动水关闭试验。此时监测筒形阀运行状态的主要方法就是通过监测筒形阀接力器上下腔的压强差（压力差）来进行判断筒形阀运行过程中是否平稳，上、下腔压差有无异常突变的情况，这对了解筒形阀的运行状态很重要。

试验方案：分别在机组空载、25%、50%、75%和100%额定负荷下，导叶保持相应开度，用筒形阀关闭减负荷，负荷接近零时断开断路器，筒阀关闭后，关闭导叶。试验判据：最大单个接力器油压波动峰值，蜗壳最大压力。

13 筒形阀的运行及检修

（1）对于引水压力钢管较短或上游设置有快速闸门的电站，筒形阀一般作为正常开停机阀门使用，运行方式是：开机-开筒形阀-筒形阀全开-开活动导叶;或者关机-关活动导叶-活动导叶全关-关筒形阀-筒形阀全关。严禁使用筒形阀进行机组流量调节。（2）对于引水压力钢管较长或者上游没有设置快速闸门的电站，筒形阀除了上述功能外，还兼有机组事故停机保护作用。所以进行筒形阀的动水关闭试验就显得尤为重要。（3）对于水质偏硬的电站（钙、镁、钠离子含量高），提升杆长期在水中浸泡特别容易产生水垢，表面形成一致密的沉积物。这些沉积物对接力器密封将产生不良影响。所以在机组运行时应注意观察接力器漏油箱油位的变化。（4）将接力器下缸盖上的排水孔打开，注意观察密封漏水情况。（5）在机组长时间停机时，应定期将筒形阀在进水中开关数次以缓解结垢情况带来的不利影响。（6）针对电厂的C修，需检查筒形阀在无水条件下不同开度的导向条间隙、筒体与提升杆连接的超级螺栓检查、筒阀全关位置与底环过流面间隙检查及压力管路和接头阀门的漏油检查等常规检查项目。

14 结语

本文总结了溪洛渡水轮机筒形阀在安装过程中主要安装工艺及安装质量的主要控制措施，较为全面的总结了水轮机筒形阀安装调试的重点、难点，希望可以为后续同类型的机组安装调试提供借鉴。

参考文献

[1] 李凌华.红河南沙水电站筒形阀接力器下端盖密封改造[J].云南水力发电，2011，27（01）：110-111+114.

[2] 王胜军.筒形阀在小浪底水电站水轮机中的应用[J].人民黄河，1999（05）：20-21.