現代水利水電施工技術探討

畢慶雙

(通河縣水務技術服務中心，黑龍江通河150900)

現代水利水電施工技術探討

畢慶雙

(通河縣水務技術服務中心，黑龍江通河150900)

水電，顧名思義，用水發電，其原理簡單描述為利用水的勢能驅動水輪機旋轉，進而帶動發電機發電，較之火力發電而言，水電具有清潔環保，便于管理等優點，但也被地形和水資源情況制約，因此在水電系統除水輪機、發電機外，蓄水蓄能也是關鍵因素。文章就水電的筑壩蓄水及機組安裝兩個方面施工技術及流程進行簡介。

水利水電;工程施工;施工技術;水力發電;水輪機;

1 筑壩

1.1 碾壓混凝土技術簡介

碾壓混凝土是20世紀末在水電領域興起的筑壩新技術，其應用范圍得到了大力的推廣。

它使用了各種大型運輸工具及震動碾壓機械，將少量的水泥與粉石粉及混凝土等壓實。采用大量的，薄層逐步碾壓并上升的澆筑方法。

這種施工方案周期短、投入低。最適合大型工程的混凝土施工。

1.2 碾壓混凝土優點

碾壓混凝土較之常規混凝土的主要優點是:拌和物無需注水，坍塌度基本為0。施工方法更接近于土石壩的填筑方法，此外還有如下優點:

1.2.1 節約成本

碾壓混凝土因其水泥用量少(傳統工藝相比可以節省大約三成的水泥)，因此其配料中會加入較多的粉石粉，在筑壩過程中可以使用大型機械施工，縮短了養護期，相比常規混凝土，提前完成工程任務，創造經濟效益。

1.2.2 縮短工期

在碾壓混凝土施工過程中，基礎范圍開挖的少，并可以進入大型機械從而加快施工速度，減少對水的導流量，與傳統工藝技術相比，可以縮短近一倍的工期。

在筑壩過程中，由于碾壓混凝土使用的水泥少，因此需要采用薄層碾壓技術，碾壓強度隨著層數的增加而遞增，從而促進了大型碾壓機械的更新和提高［1］。

1.3 施工導流及圍堰

導流方案，直接影響整個工程的時間點、質量、成本和安全。解決施工導流問題，修筑圍堰是快速而有效的辦法。施工導流是一場為水電站建筑施工，而進行的與大自然爭分奪秒的斗爭，它與施工總進度是密切相關的。導流速度的選擇、計劃的制定等，必須以國標為基準，按水工建筑物主體工程的控制進度作為主要依據［2］。

2 機組安裝

2.1 水輪機安裝

水輪機的安裝流程圖見圖1所示。以下對安裝過程中需要注意的事項做詳細說明:

2.1.1 尾水管中墩鼻端鋼襯的安裝

1)鼻端鋼襯項端到機組橫坐標軸的直線距離誤差≤3 cm。

2)鼻端鋼襯側面到機組縱坐標軸的直線距離誤差≤1.5 cm。

3)鼻端鋼襯頂部到絕對基面的高程誤差≤1 cm。

4)鼻端鋼襯垂直度誤差≤1 cm。

2.1.2 支柱式座環的安裝

在安裝支柱式座環的上環和固定導葉時，座環與基礎環的必須保持一致，若有偏差則偏差方位必須相同。對基礎環上平面與座環上平面的距離要嚴加掌控，其數值必須符合設計的間隙要求。由于在澆筑混凝土時座環會產生形變，運行中項蓋也會發生形變，再加上測量工具的誤差這些都會引起導葉端面間隙的變化，因此座環應有可靠的加固措施［3］。

圖1 水輪機的安裝流程

2.1.3 導水機構的安裝

在導水機構預制安裝前，要對安裝的位置坑進行測定。通過測量邊圓度確定機組平面圓中心;測量座環與基礎環的到基準平面的距離和水平度，計算出高度差，所得數據必須符合設計要求。

導水機構預裝應符合下列要求:①固定止漏環的安裝位置必須位于機坑測定后算出的機組中心點，固定止漏環的中心作為機組基準中心;按基準中

心線檢查各固定止漏環的徑向同軸度和平面圓度，各半徑與平均半徑之差，均應在可允許范圍內。止漏環工作面高度超過20 cm時，應檢查上、下兩圈;②預裝導葉時，其數量一般≥總數的1/3;③底環、頂蓋經安裝及調整后，需對稱安裝螺栓，其個數不能小于總螺栓數量的一半。導葉端面間隙，各導葉頭部和尾部兩邊間隙應一致，不可存在有規律的偏向;總間隙最大不可超過設計間隙，并應考慮承載后頂蓋的變形值［4］。

2.1.4 水輪發電機組各部件的防腐涂漆要求主要有5點:①機組各部件，需按設計要求出廠前進行表面預制處理及涂漆保護;②需要在工地噴漆表層面漆的部件(包括焊接縫)必須按設計要求進行，若噴漆的色標與現場不協調時，除管道顏色必須保持原有設計外，可適當調整;③在安裝過程中若部件表面涂層被剮蹭損傷時，需按照原有的技術要求對其修復;④現地施工的涂層必須涂抹均勻、無氣泡、褶皺等，且色標要一致;⑤合同規定或有特殊要求需在工地涂漆的部件，應符合規定。

2.2 發電機安裝程序

圖2為發電機安裝程序圖，根據此圖對發電機安裝程序做介紹。

圖2 發電機安裝程序

2.2.1 圓盤式結構轉子支架的組裝

1)轉子中心體的支撐一定要穩固，中心體要保持水平，在上法蘭面上測量水平度每米≤0.03 mm;

2)轉子安裝架的扇形瓣在對稱懸吊安裝及轉子支架與中心體組合安裝完成后，必須對應并符合如下要求:①立筋板的半徑應根據焊縫的收縮量決定，一般比設計值大2～5 mm。若立筋板外表面需要刨或銑時，需注意在焊縫的收縮量的基礎上再增適當裕度;②立筋板的垂直度偏差≤0.15 mm/m;③輪臂在焊接前的要將焊接引起的收縮裕度考慮到，然后確定活動弦長的尺寸;④轉子圓盤支架焊接過程中應監視支架尺寸的變化，并采取糾偏措施。焊接完成后必須根據制造廠的圖紙和技術文件的要求進行外觀和無損探傷檢查［5］。

檢查圓盤支架的尺寸應符合以下要求:

①轉子圓度的立筋板外平面半徑與設計值的偏差必須小于空氣間隙的15‰。對于配制立筋墊板或副立筋板的轉子支架，其立筋墊板在焊接后進行刨、銑等進一步加工后的半徑與設計值的偏差不能大于空氣間隙的1%;②立筋板的垂直度控制在0.2 mm之內;③輪臂外緣上下端的之間的垂直距離必須與設計相符;④立筋板的掛鉤距絕對基面的距離誤差控制在2.0 mm以內，但相鄰兩掛鉤的誤差絕對≤1 mm;⑤制動環板連接面的平面度≤2.5 mm。

2.2.2 磁極的掛裝

1)磁極中心掛裝高程偏差應符合如下要求:

鐵心長度＜1.5 m時，偏差≤1 mm;

鐵心長度在1.5～2.0 m時，偏差≤1.5 mm;

鐵心長度＞2 m時，偏差≤2.0 mm;

2)額定轉速在300 RMP及以上的轉子，對稱方向磁極懸掛安裝與絕對基面的距離偏差≤1.5 mm。

3)磁極鍵打入前，應在斜面上涂潤滑劑，打入后，接觸應緊密。檢查達標后的磁極鍵，其下端按槽底切割找平，上端留出約20 cm，同時也應與上機架或擋風板保持足夠的間隙。

4)磁板擋塊應緊靠磁板鴿尾底部，并焊接牢固。

5)極間撐應安裝正確、支撐緊固定可靠鎖定。

6)磁極懸掛安裝完成后，檢查轉子圓度，各半徑與設計半徑的偏差需小于設計空氣間隙值的4%。轉子的整體偏心應滿足設計要求，但最大不應大于設計空氣間隙的4%。

2.2.3 定子的安裝

1)電機定子的安裝位置應與發電機的引出線位置相符，方能保證發電機引出線的正常連接。

2)定子要按照水輪機的實際中心線校正，在其組裝時相同的截面測量，各半徑與平均半徑之差≤設計值的4%。

3)按水輪機主軸法蘭盤到絕對基面的距離及各部件實測尺寸核對定子安裝的高程，應使定子鐵心中心到絕對基面的距離與轉子磁極平均中心到絕對基面的距離一致，其偏差值不應超過定子鐵心有效長度的1.5‰，但最≤4 mm。

4)當電機轉子位于機組的軸心線后，檢查定、轉子間上、下端的空氣間隙，各間隙與平均間隙之差不應超過平均間隙值的8%。

2.2.4 轉子的吊裝

1)對于懸吊式機組轉子，在其懸吊安裝之前，必須調整制動器頂面距絕對基面的距離，使轉子在吊裝后推力頭時，與鏡板保持4～8 mm的間隙。

2)對于傘式或半傘式電機，由于推力軸承在發電機的下方，在調整其制動器頂面高程時，僅考慮水輪機與發電機間的聯軸間隙即可，轉子吊入安裝時也可通過導向件導向將轉子直接落在推力軸承上。

3)轉子吊裝時，徹底清理轉子下部，并在磁軛下部檢查測量轉子的撓度。

4)若電機定子以轉子為基準進行校正時，轉子以按合格的水輪機軸為基準校正，兩法蘭面中心偏差≤0.04 mm，法蘭盤之間平行度應 ＜0.02 mm，并校核發電機軸垂直度或轉子中心體上法蘭面的水平。

5)電機的定子中心以水輪機固定的部分為基準校正后，轉子懸吊安裝時，按空氣間隙調整中心位置，使定子與轉子上、下端的空氣間隙與平均間隙之差小于平均間隙值的8%。

3 結語

本文闡述了水電工程施工時關于筑壩工藝和水輪機、發電機的安裝技術等內容，并介紹了施工過程中涉及到的一些技術指標，只有成熟的應用這些技術和達到相關的技術指標才能完整并系統的建設一個水電站。

［1］阮愛國.三峽三期工程混凝土表面缺陷和裂縫的預防［J］.水利工程，2005(12):24-28.

［2］田土豪，周偉.水利水電工程概論［M］.北京:中國電力出版社，2010:55-60.

［3］鐘漢華，冷濤.水利水電工程施工技術［M］.北京:水利水電出版社，2010:42-48.

［4］門學超，劉家威，孫沖.關于水利水電建筑工程施工技術的探討［J］.城市建設，2010(30):35-40.

［5］孟智慧.水利水電施工技術創新管理的研究［J］.城市建設，2010(26):24-28.

TV52

B

1007-7596(2014)05-0096-03

2013-07-16

畢慶雙(1987-)，男，黑龍江安達人，工程師，從事水利工程勘測、設計、監理、質量檢測工作。