世界最大貫流式機組巴西杰瑞水電站座環安裝

【摘 要】 本文主要介紹了巴西杰瑞水電站座環的結構特點、座環安裝所需的前期準備工作、針對貫流式水電站前期起吊設備不足采取的吊裝措施，座環安裝過程中主要質量控制點和具體要求，座環安裝過程中各部件之間的焊接和退火等工藝，座環混凝土澆筑前的加固措施，以及澆筑座環混凝土之后，座環法蘭面平面度超標采取的處理方法和檢查措施。

【關鍵詞】 杰瑞水電站 ?座環 ?內環 ?外環 ?水平支撐

杰瑞水電站位于巴西北部的朗多尼亞州的馬德拉河流域上，馬德拉河是亞馬遜河的主要支流之一。電站目前裝機50臺，單機容量75MW，為目前單機容量和總裝機容量最大的貫流式機組。機電設備左岸廠房22臺機組由東方電機提供，右岸廠房28臺機組由阿爾斯通提供。本文介紹的是東方電機機組座環的安裝過程。

1 引言

杰瑞水電站座環由上下支柱，內環，外環，外環后段等主要部件構成。座環的總重量為324噸，加上輔助支撐等部件一共336噸。左岸廠房共分為兩期，一期廠房共12臺機組，左右各有一個安裝間，但由于廠房整體還未形成，橋機無法從安裝間到座環安裝位置，所以，座環所有部件的起吊設備為汽車吊，從上游進水流道運輸和起吊座環設備。

2 座環的安裝（如圖1所示）

2.1 座環安裝前的準備工作

在座環安裝之前，測量尾水管法蘭面的中心高程，測量尾水管法蘭面到轉輪中心線的距離，以尾水管上游法蘭面為基準，設置座環的安裝基準，即座環的中心高程與尾水管的中心高程相同，座環法蘭面到尾水管法蘭面的軸向距離滿足設計要求。

座環底部設計有50mm厚的預埋鋼板（項1），作為座環的基礎墊板，在安裝座環之前，應敲擊檢查基礎墊板與混凝土之間是否有空洞，如有必要應進行壓力灌漿，以免在座環安裝過程中，隨著座環重量的逐漸增加，發生座環的下沉和傾斜。

2.2 下支柱（項2）的安裝

在基礎墊板上放置千斤頂，楔子板等調整工具，調整其頂面高程一致且略高于設計高程。吊裝下支柱放置在相應的千斤頂上。通過楔子板、千斤頂以及下支柱四周的頂絲初步調整下支柱的方位，把緊下支柱基礎螺栓。

2.3 內環（項4）下瓣的安裝

內環重量約149噸，下游與導葉內環連接法蘭直徑5635mm，上游與定子連接法蘭直徑10230mm，軸向長度4870mm，共分為兩瓣。吊裝內環放置于下支柱上，通過騎馬板等工具調整下支柱與內環下瓣焊縫的間隙和錯牙。同時，測量內環下瓣下游法蘭面的垂直平面度應在0.8mm之內，測量方法為：在內環下游地面通過基準線放置經緯儀，用帶磁力座的鋼板尺緊貼內環下游法蘭面，用經緯儀讀取鋼板尺的讀數。測量其與尾水管的距離與設計偏差在2mm之內，測量其分瓣面的高程差在1mm之內。如不滿足要求時，需要調整下支柱底部和四周的千斤頂和楔子板，滿足要求之后，打緊下支柱基礎螺栓。

下支柱與內環下瓣對接焊縫母材鋼板厚度為80mm，布置加熱板進行焊前預熱，預熱溫度不小于100℃。采用多層、多道、對稱、分段、退步的焊接方法對此焊縫進行焊接。焊后應對此焊縫進行去應力退火處理。退火工藝為：加熱升溫到560℃～590℃，升溫速度應小于150℃/h，保溫2～3小時，然后緩慢降溫，降溫速度應小于150℃/h;退火時，加熱區域寬度在焊縫兩側分別大于或等于200mm，加熱總寬度大于或等于400mm;隔熱體寬度必須是加熱區域寬度的兩倍以上，整條焊縫必須同時進行熱處理。焊縫退火處理后，將焊縫打磨光滑，進行100%UT和MT探傷檢查。

焊接和熱處理之后，再次測量內環下瓣下游法蘭面的垂直平面度應在0.8mm之內，測量其與尾水管的距離與設計偏差在2mm之內，測量其分瓣面的高程差在1mm之內。

2.4 內環上瓣以及上支柱（項3）的安裝

吊裝內環上瓣，放置在內環下瓣上，調整其相對位置，安裝銷釘螺栓和把合螺栓，通過液壓扭矩扳手和氣動泵預緊螺栓扭矩到設計值。測量組圓后的內環圓度應在2mm之內，測量內環下游法蘭面的垂直平面度應在0.8mm之內，測量其與尾水管的距離與設計偏差在2mm之內，測量其中心高程與尾水管的中心高程差在1mm之內。

滿足要求之后，安裝上支柱，其焊接和退火過程與下支柱相同。

2.5 上下導流板（項7和項8）的安裝

吊裝上下導流板，調整上下導流板和內環，導流板和上下支柱之間的焊縫間隙和錯牙，對此焊縫進行焊接。焊后其退火過程和探傷檢查與內環和支柱焊縫相同。上下導流板安裝好之后，在此檢查內環下游法蘭面的尺寸。

2.6 外環（項5）安裝

外環重量約34噸，下游與導葉外環連接法蘭面直徑11590mm，上游與外環后段焊接管口直徑為12510mm，軸向長度為1110mm。在內環安裝好之后，以內環下游法蘭面為基準，安裝調整外環。座環內外環之間通過48根支撐管（項11）進行連接，座環內外環在工廠進行預裝時，在檢查內外環下游法蘭面軸向距離滿足設計要求之后，確定支撐管的長度，然后配加工支撐管，所以在現場安裝時，只需按照工廠的標記安裝支撐管，利用支撐管上的頂絲進行局部調整即可。內外環共分為4瓣，分瓣面在45°方向，由于空間位置關系，只能分瓣吊裝，先吊裝底部1/4瓣放置在座環外部支撐管（項13）上，再吊裝左右兩瓣，最后吊裝頂部1/4瓣。4瓣外環吊裝在內環上之后，進行外環組圓，按照設計值預緊分瓣面把合螺栓。通過內外環之間支撐管上的頂絲調整外環下游法蘭面的垂直平面度在1mm之內，圓度在2mm之內，與內環之間的軸向距離與設計偏差不大于0.5mm，與內環之間的方位偏差不大于1mm。

2.7 外環后段（項6）的安裝

外環后段重30噸，下游管口直接與外環焊接，與上游流道混凝土連接管口直徑15229mm，軸向長度2067mm。外環后段共分為4瓣，和外環一樣，也是通過支撐管與內環連接。其安裝方法與外環安裝相同，為了減小焊接對外環下游法蘭面的影響，外環后段與外環之間的環焊縫在座環混凝土澆筑之后再焊接。

2.8 水平支撐（項9）的安裝

為了增加整個座環的剛性，改善水力性能，在座環內外環之間，設計了兩個水平支撐，其一邊與內環焊接，另外一邊穿過外環后段，直接固定在混凝土內。

2.9 其他部件的安裝

通過以上部件的安裝，整個座環的過流部件已安裝結束，為了減小在混凝土澆筑對座環的影響，在測量其座環尺寸滿足要求之后，還需要對座環進行加固。

在座環內外環之間，焊接槽鋼，減少混凝土澆筑時外環和外環后段的變形。

在尾水管墻面和座環之間，設計有支撐管（項12），以免在混凝土澆筑時座環軸向傾斜。

在外環和外環后段四周，布置拉緊器，與混凝土側墻、地面上的基礎板固定。

3 混凝土澆筑以及澆筑后的工作

在混凝土過程時，每澆筑一層，應測量座環的尺寸，檢查是否有變化，如有必要，調整混凝土的澆筑順序。

（1）在混凝土澆筑后，割除座環過流面的內部支撐管，檢查混凝土與座環之間是否有空洞，杰瑞電站采用敲擊檢查的方法，對于空洞尺寸小于0.2m2（￠500mm）的區域，不作處理;對于空洞尺寸大于0.2m2（￠500mm）的區域進行壓力灌漿處理，如圖2所示，其具體要求如下：

灌漿孔尺寸：1”，排氣孔尺寸：￠10，最大灌漿壓力：0.15Mpa

壓力灌漿完成后對灌漿孔及排氣孔進行封焊，打磨平滑后進行100%MT探傷。

（2）在座環混凝土澆筑凝固之后，需要檢查測量座環的尺寸。主要檢查座環下游內外環法蘭垂直平面度，如法蘭平面度太大會影響導水機構安裝之后法蘭的密封性，在巴西杰瑞電站座環混凝土澆筑之后，均出現了座環下游法蘭面垂直平面度超差的情況。

（3）以首臺機為例介紹座環下游法蘭面垂直平面度超差的處理。

1）外環下游法蘭面等分64個區域，內環下游法蘭等分32個區域，用激光跟蹤儀準確測量座環內外環下游法蘭面的垂直平面度，內環為4.3mm，外環為5.6mm;

2）對數據進行分析，確定打磨基準，內環打磨基準為4741mm，外環打磨基準為3801.5mm;

3）確定每個區域的打磨量，用工具標記打磨深度。

4）采用風動砂輪機進行打磨。

5）局部用刀口尺檢查平面，高低點相差不能大于0.20mm;首臺機組打磨之后，用激光跟蹤儀測量座環內外環下游法蘭垂直平面度，內環為1.0mm，外環為1.7mm。

座環內外環下游法蘭面垂直平面度打磨前后如圖3，圖4所示。：

導水機構安裝之后，座環和導水機構法蘭面密封水壓試驗，試驗壓力0.4MPa，時間30分鐘，沒有出現漏水的情況，說明座環下游法蘭面的打磨是滿足要求的。首臺機座環打磨時間約15天，后續機組座環法蘭面打磨約10天。

4 結語

大型貫流式機組座環，在電站安裝時，一般橋機都無法使用，根據電站的實際情況制定相應的安裝方案。

大型貫流式機組座環法蘭面容易受到由于運輸、焊接、混凝土澆筑等諸多因數而變形，在安裝過程中，如果法蘭面平面度無法調整或者調整難度過大，可以通過澆筑混凝土之后進行打磨處理。

作者簡介：高彬（1979—），男，漢族，四川簡陽人，工程師，東方電機有限公司安裝技術服務部，主要從事水電站水輪機及其附屬設備安裝、調

試技術工作。