检修轴流转桨式水轮机的吊装装置及方法改进

程小龙

（重庆大唐国际武隆水电开发有限公司，重庆 408500）

0 引言

银盘水电站是日调节电站，地处重庆市武隆县，是乌江干流第十一个梯级，4 台机组总装机容量65 万千瓦，转轮由6 个叶片和转轮体及导流锥组成，为立轴伞式机组。水电站转轮安装在主轴的底部，支持盖套设在主轴外，支持盖安装于转轮的上部，顶盖安装在基坑内，支持盖与顶盖连接，转轮常采用主轴、支持盖及转轮三位一体的方式吊装，其主要技术参数如下：水轮机型号：ZZ-LH-860；额定出力：161.25 MW；额定水头：26.5 m；转轮直径：8600 mm；额定水头：26.5 m；转轮重量：253 t；支持盖重量：118 t；导流锥重量：18 t；操作油管重量：3 t；水轮机轴重量：6.7 t；转轮支撑重量：79 t。

银盘水电站为轴流式转桨式水轮机机组，在机组大修时，一种方式转轮需解体检查维修，银盘电站轮吊装常采用水轮机主轴、支持盖与转轮三位一体共同吊装的方案。为安装操作油管固定装置及拆除水轮机主轴法兰螺栓，起吊前在基坑内将支持盖（118 t）提升1.3 m，需要采用8 个20 t 手拉葫芦，工人40余人，耗时10 h 左右才能提起。在转轮回装时，也需要使用大量人力采用拉动手拉葫芦将支持盖放回原位。这种方式人员工作强度高，效率低，同时存在较大的安全风险。另一种方式为在转轮叶片和基础环上开设悬挂孔，将钢索从悬挂孔中穿过，将转轮吊在基础环上，吊出支持盖后在将转轮吊运至安装间。这种吊装方式的缺陷在于封堵悬挂孔后会影响叶片过流面的型线和表面粗糙度，易对悬挂孔周围造成严重的磨损和空蚀破坏，影响水轮机的正常运行。

1 旧式转轮吊装程序

1.1 方式1 吊装及回装

原始吊装所需工具有20 t 葫芦8 个，银盘水电站机组转轮安装在主轴的底部，支持盖套设在主轴外，支持盖安装于转轮的上部，顶盖安装在基坑内，支持盖与顶盖连接，转轮吊装采用主轴、支持盖及转轮三位一体的方式吊装（图1）。

图1 方式1 吊装及回装程序示意

起吊步骤如下：

（1）在水导轴承座处安装转轮支撑，由装轮支撑来承受水轮发电机整体重量。

（2）使用专用工具拆除发电机与转子连接螺栓，吊出发电机转子。

（3）拆除发电机轴与操作油管并吊出。

（4）将起重吊具与水轮机轴连接。

（5）在起重吊具上挂上8 个20 t 的手拉葫芦，下方与支持盖相连。

（6）拆除转轮支撑，采用人力将支持盖上拉所需高度。

（7）将水轮机及支持盖吊运至安装间转轮位置处。

回装步骤如下：

（1）检修完成后将转轮支持盖及主轴组装好后，将起重吊具与水轮机轴连接。

（2）在水轮机吊具上挂上8 个20 t 的手拉葫芦，与支持盖相连。

（3）吊运至基坑，将转轮吊入转轮室。

（4）采用人力将支持盖放回至安装位置。

（5）安装转轮支撑，拆除吊具。

回装步骤主要困难在于，在支持盖提升、下放过程中，虽然按照“统一指挥、同步下放”方式，但操作人员过多，1 台葫芦4人，8 台葫芦共计32 人，很难做到真正同步，会导致葫芦受力不均，受力过大的容易损坏。支持盖在吊起后就是高空临边作业，容易发生高处坠落或者其他安全事故。支持盖提起到结束至少需要10 h，施工人员劳动强度大，精神疲劳，工作效率低，桥机荷载大，存在较大的人身和设备安全风险。

1.2 方式2 吊装及回装

方式2 为转轮、支持盖分开吊运。在转轮叶片和基础环上开设悬挂孔，将钢索从悬挂孔中穿过，转轮重量由基础环承受。然后用起重机构将支持盖吊出，再吊运转轮。回装先将转轮吊入基坑，用钢索固定，再吊运支持盖。吊装完成之后，为了不影响机组安全运行，再将悬挂孔封住。

这种吊装方式的缺陷在于封堵悬挂孔后会影响叶片过流面的型线和表面粗糙度，易使悬挂孔周围造成严重的磨损和空蚀破坏，影响水轮机的正常运行。例如，我国的万安、沙湾电站均采用此吊装方式。

2 优化措施

新方式需8 个支墩，8 个20 t 吊带。

2.1 支墩制作

支墩设计见图2。

图2 支墩设计图

在其上方设置尼龙板，防止与支持盖接触导致支持盖接触面损伤。在280 mm 高位置开孔，安装支持盖螺栓固定避免支墩掉入尾水管。将支墩安装在顶盖上，用螺栓固定，用于支撑支持盖。现场准备20 t 吊带8 根，安装方式见图3。

图3 采用新装置示意

2.2 使用方法

（1）在水导轴承座处安装转轮支撑。由装轮支撑来承受水轮发电机整体重量。

（2）使用专用工具拆除发电机与转子连接螺栓，吊出发电机转子。

（3）拆除发电机轴与操作油管并吊出。

（4）将起重吊具与主轴连接；将吊带的一端与起重吊具连接。

（5）将转轮提升一定高度，拆除转轮支撑。

（6）起重吊具将转轮缓慢升高，支持盖的重量由转轮止推装置承受，然后将轴流转桨式水轮机整体升高超过支墩高度。

（7）将支墩安装于顶盖与支持盖组合法兰处，采用支持盖螺栓固定，起重吊具下降将支持盖置于支墩上。

（8）起重吊具将主轴与转轮缓慢下降，使支持盖与转轮分离一定距离（吊带能安装在支持盖上），提升转轮与主轴，使支持盖重量由吊带全部承受，然后吊运至安装间，拆除转轮。

（9）在转轮、主轴和支持盖在安装间检修组装完成后，用起重装置将转轮与主轴、支持盖吊运至基坑，将支持盖放在支墩上，支墩完全承受支持盖重量后，拆除吊带。整体提升转轮、支持盖及主轴超过支墩，此时支持盖重量由转轮承受，拆除支墩。

（10）转轮、支持盖整体下降至支持盖与顶盖连接止口后，将水轮机转轮下降至转轮室，安装转轮支撑，即可拆除起重吊具。

通过增加支墩后，首先将轴流转桨式水轮机采用起重吊具吊起，然后将支墩安装在顶盖上支撑支持盖，起重吊具将主轴下降使转轮与支持盖具有一定的距离，最后起重吊具将主轴、转轮和支持盖运回安装间拆除检修即可。本文提供的新的装置方法与现有的相比，吊带不需要人员拉动，支墩制作成本较低，安装支墩的时间相比于向上拉动手拉葫芦的时间较短，因此节约了时间，且主轴在下降的过程中是通过支墩将支持盖支撑的，吊带是不受力的，吊带长度是一致的，因此不存在受力不均匀的情况，且不需要很多人来拉动手拉葫芦，节约了人力，同时也缩短了吊装时间；并且这种方式不会对水轮机桨叶叶片有任何损伤，安装质量得到保证。

3 结语

提出对水轮机转轮吊装采用一种新型装置及方法，取消手拉葫芦，采用吊带时受力均匀，不存在葫芦不同步的过程，对工人的劳动强度有效的进行了控制，有效地从整体上改善了现场人员和设备的安全性。此外，采用新设计转轮吊装装置及方法后，实际使用达到了设计的目标，吊运转轮时间缩短至1/3，所需工人减少至1/8，工作效率明显、简单操作、方便易懂，具有推广价值。