乌兹水电站修复三期项目机电技术难点分析与应对措施

2021-02-01叶翔

中国设备工程 2021年1期

关键词：水轮机水头定子

叶翔

（中国电建市政建设集团有限公司，天津 300384）

1 项目背景

资金来源为口行两优贷款，业主为乌兹别克斯坦水电能源控股公司，EPC 总承包商为中国电力建设集团有限公司，工期24 个月，质保期12 个月。

2 站址条件和设备工况

14 号站（HPP-14）是Nizhny-Bozsu 规划梯级电站中的第一级，站址位于Nizhny Bozsu 河和 Kara-Kamish 河交汇口，距塔什干市区9km，9 号站(HPP-9)是塔什干规划梯级电站中的第四级，站址位于塔什干Bozsu 运河上，2 号站(SFC-2)是沙赫里汉规划梯级电站中的第二级，站址位于安集延州阿萨金区的南费尔干纳运河支流。

三站均属于温带亚洲大陆性气候，年平均气象数据：气温13.5℃，无霜冻期218 天，相对空气湿度57%，降雨量432mm，最大积雪深度39 ～44cm，常年多刮东南风或东北风，最大风速31 m/s，无冰现象。

3 水电站主要技术参数和机电工程范围(SOW)

14 号站、9 号站、2 号站开始发电年份分别为1948/1948/1966 年，引用流量分别为66/50.8/36.3 方/秒，净水头分别为26.18/37.47/22.05 米，多年平均发电量分别为90.1/95.03/55.12 百万千瓦时，年平均利用小时数分别为6114/6150/7829 小时。

机电工程范围主要为增设新机组及其辅助设备，更换旧机组和修复其辅助设备：14 号站增设2 号机组、更换1 号机组，9 号站增设1 号机组、更换2 号机组，2 号站将原1 号机组拆除后扩容至7.05MW，附带更换压力钢管、闸门、起重设备、拦污栅、开关站电气一次设备和电气二次系统。

14 号站：2 台套立式轴流水轮机RO45／820 V-215，叶轮直径D1 ＝2.15 米，转速200 转/分，容量7830 千瓦，设计水头26.15 米，流量为33 米/秒；2 台套水轮发电机，同步立式悬挂式，容量7500kW/9375kVA，cosφ=0.8，电压6.3kV，转速200rpm。

9 号站：2 台套立式轴流水轮机RO45/820-V-190，叶轮直径D1=1.90m，转速250rpm，功率8660kW，设计水头37.12m；2 台套同步立式悬挂式发电机，功率8300 kW/10375kVA，cosφ=0.8，电压10.5kV，转速250rpm；

2 号站：1 台套立式轴流水轮机PL30/58B-V-225，叶轮直径D1 ＝2.25 米，转速为250 转/分，功率为7330 千瓦，设计水头为23.11 米；1 号水轮发电机，同步立式悬挂式发电机，额定功率7050kW/8812kVA，cosφ=0.8，电压10.5kV，转速250rpm。

4 主要技术风险分析和技术应对措施

研究招标文件技术规范TT1-18 后锁定的主要机电技术风险为：

按招标文件技术规范TT1.12.5，技术标提交类似转轮的模型试验报告并在施工总体进度计划中合理安排试验周期，商务标中计取第三方独立试验平台的模型试验费用。

水轮机和发电机设备选型响应水轮机选型公式：

技术参数表严格响应TDS 中的目标值，不出现非实质性响应标书的不合格项，主要技术指标偏离应予以澄清和说明，补充必要的支持数据和报告供业主进行技术评估。

性能保证值和性能试验（以14 号站为例）：

移交前的性能保证：

（1）水轮机性能保证值，额定值和最高可行效率基于如下条件：最大水头=30.47m；设计水头=26.15 米；最小水头=26.15m；根据IEC 60995 标准要求进行水力模型计算的加权水轮机效率ηaw=0.2×η100+0.2×η90+0.2×η80+0.2×η60+0.12×η50+0.08×η40（例如，η100 为额定净水头下，水轮机100%出力时的效率值）；

（2）发电机最高效率97.3%和额定功率应在正常运行范围内的额定功率系数、电压和频率下予以保证（在技术规范要求的温升阈值范围内）。现场试验将严格根据IEC 60034-2 规定的适当方法确定损耗和效率。

完工后性能测试的性能保证值：

（1）IEC 60609 转轮磨损保证值：W=0.1×D32(每运行1000 小时，在首次8000 运行小时数或运行许可后2 年)，其中W 代表转轮磨损重量(kg)，D3 代表转轮直径（m）。

（2）IEC 60041 水轮机装机容量和效率保证。

技术标中的性能保证值响应表GURA 中分为“性能保证目标值”和“确认完全满足合同中的保证规定或替代的设备性能保证值（如有）”，技术标中响应水轮机加权平均效率90.72%，水轮机容量7.83MW(额定净水头)，气蚀保证Hs=+0.93m(额定净水头和出力)，发电机加权平均效率98.2905%，发电机功率7.5MW/9.375MVA。水轮机和发电机加权效率保证值表如表1。

表1 水轮机和发电机加权效率保证值表EFF1

水轮发电机组设备安装工序：施工技术准备→基础埋设→水轮机安装→轴瓦研刮→轴承座安装→定子套入转子整体吊入安装→整体定子套入转子就位、找正→轴线调整、联轴→轴承间隙调整→端盖安装→附件安装→清扫、喷漆、干燥→启动试运转。

控制机组轴线及其高程点，埋设基础垫板，轴瓦初步研刮，等轴承支座找正后吊入转子，再进行精研刮，轴承座安装要测量并调整各部轴承支座中心及高程，先将定子吊入基础预装，与轴承座一并调整中心和水平，也可事先处理好基础，并按实际中心高程确定基础垫片，然后，将定子吊出，在安装场地进行定子套转子，调节定子与转子的空气间隙，最后整体起吊定子及转子，吊入基础进行安装，定子及转子就位后，进行轴线测量及调整，水轮机与发电机大轴联轴后，进行整机盘车，测定盘车各轴颈的跳动量，检验调整后的偏心及倾斜，根据联轴盘车结果，用塞尺调节各轴瓦间隙，控制环等辅助部件，清扫、喷漆、干燥及测试，本体及附件安装完毕后，手动试运行，测试主机运转的各项技术指标及有关电气设备质量情况，并按有关规程逐项测试，如有问题及时调整，确保主机及有关电气设备质量全部符合招标文件有关规范及设计要求。

Q345R 压力管道制安工序：厂内卷制和防腐→4.8m 瓦片运输(加装弧形托架防变形)→基础混凝土浇筑→定位安装→外包混凝土→灌浆，安装月进尺30m，安装15 ～20m后逐段浇筑外包混凝土，平段由3m3混凝土搅拌车水平运输，泵送入仓浇筑。

闸门与启闭机：检查土建接口质量达标后组织吊装，现场焊缝采用超声波检查为主，X 射线照像检查为辅。闸门试验项目包括：①无水情况下全行程启闭试验；②静水情况下的全行程启闭试验；③动水启闭试验；④通用性试验。