以礼河四级电站复建工程上机架安装工艺

郭堂海，杨松翠

（中国水利水电第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

1 工程概述

以礼河四级电站复建工程装有4×32.5 MW 冲击式水轮发电机组，水轮机型号CJA1581-L-185/4×15.4，额定水头517.5 m，最大水头542.7 m，额定流量7.23 m3/s，最小水头515.3 m，额定转速500 r/min，飞逸转速900 r/min，额定容量32.5 MW，旋转方向俯视逆时针[1]。

以礼河四级复建工程水轮发电机的整体结构选型为立轴、悬式、全封闭双路自循环空气冷却、三相、凸机同步发电机。发电机组成部分主要包括：定子、转子、推导组合轴承和上机架、下导轴承和下机架、空气冷却器、制动系统、灭火系统、盖板、埋入基础、管路、电缆等必要的部件。上机架为辐射型结构，由中心体及6 个支臂组成，中心体兼作轴承油槽，为钢板焊接结构，上导轴承和推力轴承布置在中心体内，上机架安装需提前预装，配加工垫板后进行回装。

2 施工工艺

2.1 上机架基础板、上挡风板及上灭活水管安装

在上机架临时安装工位上布置4 个支墩，支墩布置应平稳可靠且方便上机架清洗、打磨、刷漆等，使用厂房桥机吊装上机架至固定支墩上，检查支墩平稳可靠。清洗上机架配合面、定子机座和上机架垫板的配合面，使用刀口尺检查应无高点和毛刺，安装上机架支腿基础板，按要求力矩拧紧把合螺栓，同时按要求力矩检查上机架支腿连接螺栓（上机架支腿与上机架中心体装配到货）。

为了施工安全及清扫方便，优化施工工序，上挡风和上灭火水管提前安装。预装上机架上挡风板内圈，拆除上挡风板，焊接挡风板垫条，焊接完成后，彻底清扫上机架，回装上挡风板。配装上灭火水管，连接螺栓按规定力矩打紧，锁垫片锁紧，整体检查通过验收合格。

2.2 上机架预装

2.2.1 上机架预装条件

机组中心、标准高程点已返点到位，大件已经预存到机坑内。

定子已吊装就位，并且中心、高程、水平等调整合格并已完成验收，定子基础已浇二期混泥土，且混凝土养护到期。

彻底清理上机架配合面、定子机座与上机架垫板的配合面，油槽等部件浸油表面，应把残余的型砂和污物清理干净，并应补刷与厂家同型号的耐油漆。将垫板及上机架相应位置的配合面、螺纹孔和圆柱销孔进行清理。将定子机座与上机架垫板的配合面进行清理。

2.2.2 上机架预装辅助工具制作

上机架的轴向基础垫板共6 个，坐落在定子机座的顶环上，整个上机架由定子机座承重，上机架的水平及高程通过配刨垫板来调整。

为了上机架预装时高程和水平调整方便，根据图纸上机架垫板厚度及上机架为6 支腿布置，因此制作6 对楔子板，楔子板用于上机架高程和水平调整。

考虑上机架预装完成后如何定位，使得回装时上机架中心、方位不变，结合图纸及现场实际情况，制作6 对定位块，采用销钉定位的方式来完成上机架预装。为节省材料及成本控制，由于导水机构下导轴承装配中厂家每台机提供有8 个Φ30×190 的锥销，根据锥销尺寸，准备12 块长宽高为100 mm×100 mm×60 mm 的铁板，每两块为一对点焊在一起配钻Φ30×190 的销钉孔，并使用钢字码成对打印标记方便安装时辨识（图1）。

图1 定位块示意图

2.2.3 上机架预装

将6 对楔子板布置在定子机座与上机架垫板的配合面上，调整楔子板顶面高程偏差不超过±1 mm。利用厂房桥机将上机架吊装至定子机座正上方，在距离楔子板高度10 mm 时，可使用钢板尺初调上机架与定子机座中心及方位基本一致后，缓慢落钩，使上机架平稳落在楔子板上。

使用千斤顶、楔子板、水准仪调整上机架高程偏差≤0.5 mm，调整上机架水平≤0.02 mm/m。使用求心器、钢琴线、内径千分尺等工具采用电测法，以水轮机实际安装中心为基准，调整上机架中心偏差≤0.35 mm[2]。在高程、中心和水平调整过程中，先调整高程满足要求后，调整水平合格，最后调整中心，中心调整合格后复测高程、水平，如不合格，应重复调整和复测直至各项数据合格。水平、高程及中心调整合格后，使用塞尺仔细检查楔子板与上机架垫板配合面及定子机座配合面应无间隙，6 个方向的楔子板需完全受力，否则重新调整直至接触面无间隙，楔子板受力均匀，这样才使得后续配加工垫板的配刨量测量可靠准确，减小误差。

上机架水平、中心及高程调整合格后，使用内径千分尺测量上机架垫板配加工数据。根据垫板编号，每块垫板测量4 个点，测量上机架垫板配合面与定子机座配合面的实际距离并记录，测量时根据垫板尺寸，应测量4 个角的位置。使用外径千分尺测量上机架垫板实际尺寸，同样每块垫板测量4个点。计算得出上机架垫板配加工量，加工误差0.05 mm。

2.2.4 上机架预装定位

上机架中心、水平及高程调整完成并通过验收后，使用提前准备好成对定位块，分别点焊在定子基座和上机架支腿上，定位块点焊牢固，注意避开上机架垫板销钉位置（图2）。

图2 定位块布置示意图

在上机架支腿上架设6 块百分表监测上机架中心位移变化，定位块插入销钉，由于是锥型销钉，使用铜锤对称打紧销钉，使得销钉插入深度应尽量一致，百分表监测与初始值一致。销钉插入深度用记号笔标记好。复测上机架中心、水平度符合要求后，取出销钉，上机架吊出。

2.3 上机架回装

上机架回装条件：转子已吊装就位，上机架已完成预装，空气冷却器已吊入机坑或已安装完成。

上机架垫板加工好，复测垫板加工后尺寸应满足要求。将上机架垫板把合上机架支腿上，一同吊装。吊装时检查转子上端轴无异物，表面清洗干净，使用厂房桥架将上机架吊装至转子正上方，离转子上端轴距离较近时，调整上机架中心方位，缓慢下落直至离定子机座配合面10 mm 位置时，停止下落。安装定位销钉后，上机架下落至桥机不受力后松钩。

对称打紧定位销钉，销钉插入深度与预装时基本一致。复测上机架水平高程是否满足要求，因存在加工误差，在水平无法满足0.02 mm/m 且相差不大时，可在垫板与下机架配合面上加塞相应规格薄垫板，调整上机架水平满足规范要求[3]。

在6 支腿上架设6 块百分表，上机架垫板与定子机座对称点焊后对称焊接，实时监控百分表变化，根据百分表监测数据对焊接方式做出调整，焊接完成后拆除定位块。

2.4 上机架千斤顶安装

上机架径向基础共6 个，圆周均布，一期混凝土预留安装位置，二期混凝土浇筑完成。

按图纸焊接千斤顶装配中筒装配的垫板，并安装筒装配，按照图纸预装千斤顶，须保证支柱螺丝轴线与上机架筒装配的轴线在一条直线上，并且该直线须指向机组中心，同时还要保证支柱螺栓有合适的行程范围，再结合混凝土内径的参考尺寸，确定上机架基础板的安装位置。固定上机架基础板，浇筑二期混凝土。

待混凝土强度达到要求后，按照图纸要求在上机架基础板上焊接垫板，安装底座、支柱螺栓、碟簧、压板等其它零件。在上机架支腿上架设百分表，监视上机架位移变化，对称旋紧千斤顶支柱螺栓至碟簧的压缩量大约为1mm，旋紧螺母锁定支柱螺栓。

3 结论

以礼河四级电站复建工程上机架安装，安装过程总结出采用楔子板调整高程、水平，结合现场厂家材料提供的锥型销钉，采用销钉定位法，预装上机架，使得以礼河四级电站复建工程4 台机上机架安装一次合格并顺利通过验收，大大节省成本及人力资源投入，为机组安装直线工期节省了宝贵的时间。通过机组首次启机，4 台机上机架振摆均达到优良标准，事实证明上机架从预装到回装，安装工艺方法可行，为后续同类型机组上机架安装提供有利借鉴及参考。