那邦水電站立軸沖擊式水輪機噴嘴安裝與調整工藝

楊　兵，申時康（中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 710032）

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那邦水電站立軸沖擊式水輪機噴嘴安裝與調整工藝

楊兵，申時康
（中國水利水電第三工程局有限公司制造安裝分局，陜西 西安 710032）

摘要：云南那邦水電站裝設3臺立軸沖擊式水輪發電機組，水輪機系立軸微機單元控制直流內控型油操作6噴嘴沖擊式水輪機，水輪機轉輪、噴嘴從奧地利安德利茲公司進口，在安裝過程中，嚴格按照安德利茲公司技術要求進行，其噴嘴調整方法與目前國內普遍調整方法相比，具有操作簡單、調整精度高等特點。

關鍵詞：立軸沖擊式水輪機；噴嘴安裝；調整工藝

1工程概況

那邦水電站位于勐乃河干流上，地處云南省盈江縣昔馬鎮與那邦鎮境內，是勐乃河流域規劃的第四級電站，作為清潔可再生能源，在全國范圍內，那邦水電站是國內第一個為了環境保護而采取TBM法施工的水電項目。電站額定水頭623.5 m，額定轉速600 r/min，轉輪節圓直徑1.7 m，21個水斗。噴嘴為直流式內控型噴嘴。噴針和偏流器的操作介質為油操作，噴針和偏流器為相繼動作式雙重調節。噴嘴安裝是水輪機安裝的最后一道工序，是整個安裝的重中之重，噴嘴安裝的好壞直接影響到水輪機運行的穩定和出力，由于配水環管進水法蘭受焊接變形和混凝土澆筑影響，進水法蘭中心高程和設計值存在一定偏差，導致噴嘴安裝后不能保證射流中心與轉輪節圓半徑相切，所以就必須對噴嘴進行調整。根據該機組噴嘴的結構特點，噴嘴的調整依靠加工噴嘴和配水環管進水法蘭之間的調整墊來實現。

2噴嘴安裝前準備

噴嘴安裝前應具備以下條件：（1）水輪機軸與發電機軸已聯軸，軸線調整已完成并符合規范要求。（2）調整機組轉動部分至機組運行中心并固定。（3）檢查水輪機軸法蘭底部高程（轉輪連接處）符合設計要求。（4）噴嘴按規范要求已進行行程及耐壓試驗，并合格。（5）配水環管進水法蘭和水機大軸法蘭已清理干凈。（6）噴嘴調整工具準備就緒。（7）噴嘴安裝平臺搭設完成。

3噴嘴的調整

噴嘴裝配主要由噴針、折向器、管控部分組成。折向器和噴嘴在廠內裝配為一體，所以現只需對噴嘴進行安裝調整即可。噴嘴安裝在機組整體盤車完畢后，且機組轉動部分處于實際運行位置時進行。

3.1調整原理

噴嘴調整工具主要由填隙墊圈、調節法蘭、測量筒、測量臂、拉緊器等組成，測量臂裝在水機大軸法蘭上，調整測量臂位置與噴嘴射流中心相切。安裝調節法蘭工具、測量管后，用鋼琴線穿過測量筒并固定在測量臂上，通過調整調節法蘭上的調節螺絲使測量管上下左右移動，最終使鋼琴線位于測量筒中心，此時，鋼琴線即為噴嘴射流中心，通過測量調節法蘭與填隙墊圈之間對稱4個方向的間隙和水輪機軸中心到測量筒前端中心的距離，可確定噴嘴調整法蘭加工量。

3.2調整工具安裝

先將調整法蘭工具填隙墊圈、調節法蘭和測量筒安裝在配水環管法蘭上，再安裝測量臂在水機軸上。調節測量筒，檢查在填隙墊圈與調節法蘭和配水環管法蘭之間應沒有多大間隙，用塞尺檢查偏差在0.1mm以內。將4個百分表裝在調節法蘭45°角對稱位置上并把百分表調零。安裝鋼琴線和拉緊，將鋼琴線穿過測量筒、調節法蘭和填隙墊圈中心孔，一頭固

圖1噴嘴調整工具安裝示意圖

3.3調整步驟

用調節螺絲調整測量臂確保水機法蘭和鋼琴線間距離（測量臂與水機法蘭距離為90 mm），此時，鋼琴線高程即為噴嘴理論射流中心線高程；調整測量臂位置與噴嘴射流中心線成90°夾角，即測量臂中心至配水環管噴嘴法蘭2 451 mm。用調節法蘭上調節螺栓來調節測量筒，直到鋼琴線精確到測量筒孔中心。記錄調節法蘭上百分表的4個測量數據（間隙）DX1，DX2，DX3，DX4。用塞尺測量調節法蘭與填隙墊圈間的間隙FX1，FX2，FX3，FX4。測量和記錄水輪機軸中心到測量筒前端中心的距離S（理論值為1 193 mm）。利用百分表讀數或塞尺測量數據和水輪機軸中心到測量筒前端中心的距離S來計算噴嘴調整法蘭加工量。

3.4調整墊計算、加工

以那邦電站1號機組為例，介紹運用噴嘴調整工具所測量的數據來計算法蘭傾斜值（調整墊設計厚度為30 mm），即噴嘴調整法蘭加工尺寸。經測量，1號機組1～6號噴嘴調整測量數據如表1。

表11號機組1～6號噴嘴調整測量數據

根據噴嘴測量數據，計算出各個噴嘴法蘭調整墊最大值和最小值及其角度，噴嘴調整墊加工數據見表2，根據計算的最大值和最小值及其角度，就可以加工調整墊了，調整墊加工完成后，用外徑千分尺測量噴嘴FX1～FX4實際數據，再與計算值比較，偏差控制在0.05 mm以內即為合格。

表21號機組1～6號噴嘴調整墊計算加工數據

4噴嘴安裝

噴嘴吊裝前進行壓力試驗和動作試驗，噴嘴工作壓力為6.3 MPa，試驗壓力為7.875 MPa，噴嘴動作靈活，啟動壓力小于0.2 MPa，活塞全行程86.4 mm，滿足設計要求。

噴嘴通過專用小車運入安裝平臺，使用導鏈和噴嘴上的2個吊點把噴嘴吊入安裝位置，裝入加工后的調整墊和密封條，穿入把合螺栓并打緊，合縫把緊后用0.02 mm塞尺檢查不得通過，合格后進行下一個噴嘴安裝。最后鉆鉸銷釘孔，打入銷釘并點焊，由于噴嘴的調整方法精度高，在噴嘴安裝后不需要復測，各噴嘴的參數均能達到設計要求。

5噴嘴的調試

噴嘴和偏流器是沖擊式水輪機中兩個主要控制元件。沖擊式水輪機出力的調整就是靠改變射流直徑的大小來實現的。噴嘴負責正常運行時的流量調節，而偏流器則是在機組甩負荷時迅速改變射流方向，防止機組飛逸。每個噴嘴都有一個電磁液壓閥，來控制噴嘴的開度和折向器的開關，噴嘴開度由調速器控制，折向器開關由機組自動控制流程的電磁液壓閥來實現。

噴嘴的開關時間應能滿足機組調保計算的要求，開啟/關閉時間調整為50 s，折向器開啟/關閉時間調整為2 s，通過改變每個噴嘴電磁液壓閥油腔內的節流孔來實現，調試期間需拆除節流板，多次鉆孔、調整，直到符合要求。

6結語

那邦水電站6噴嘴安裝調整不同國內常用的調整方法，具有調整方便（預裝時無需安裝噴嘴）、安裝精度高（掛鋼琴線測量）、工期短（一天就能完成6個噴嘴的調整測量）等特點。安裝采用國際標準，在施工過程中，吸取了很多先進的安裝方案，優化了安裝程序，總結了很多的經驗教訓，鍛煉了水電安裝技術人員，從而提高了我國高水頭多噴嘴沖擊式水輪機安裝水平。

那邦水電站1號機組帶負荷運行下，水輪機振動僅0.02 mm，各部軸承擺度均在0.10 mm以內，機組最高瓦溫55℃，機組運行平穩，所以用此方法安裝噴嘴是成功的。

參考文獻：

［1］單文培.水電站機電設備的安裝、運行與檢修［M］.北京：中國水利水電出版社，2005.

中圖分類號：TK735

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2016）06-0009-03

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2016.06.004

收稿日期：2016-03-08

作者簡介：楊兵（1984-），男，助理工程師，從事水電工程機電安裝工作。定在填隙墊圈側，另一頭固定在測量臂上，用小型拉緊器將測量臂拉緊使鋼琴線繃緊，噴嘴調整工具安裝詳見圖1。