CCS水電站沖擊式水輪機組噴嘴安裝技術

程遠章，周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650032）

CCS水電站沖擊式水輪機組噴嘴安裝技術

程遠章，周玉龍

（中國水利水電第十四工程局有限公司機電安裝分公司，云南昆明650032）

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站（簡稱：CCS水電站）安裝了8臺套單機容量為205 MVA的沖擊式水輪機組，機組型號為：CJ1176N-L-334.9/6X28。根據CCS水電站結構特點及對噴嘴射流中心到轉輪切圓中心偏差的高精度要求，本文主要介紹沖擊式水輪機組噴嘴調整、測量、安裝施工程序，并總結出高水頭、大容量、多噴嘴沖擊式水輪機噴嘴安裝方案。

CCS水電站；沖擊式水輪機組；噴嘴調整墊板調整、測量、加工；噴嘴安裝

1　工程概況

厄瓜多爾科卡科多辛克雷水電站于厄瓜多爾東北部，從首都到工程首部約3 h的行程。水電站主要由首部樞紐工程、調蓄水庫、引水隧洞、地下廠房、出線場及中控室等建筑物組成，總裝機容量150萬kW，是厄瓜多爾目前最大的水電站，年發電量88億kW·h，建成后將滿足厄瓜多爾全國1/3人口的電力需求。該電站地下廠房安裝8臺套單機容量為205 MVA的沖擊式水輪發電機組及其附屬設備，轉輪外徑為Φ4 189 mm，轉輪切圓為Φ3 349 mm，額定水頭604.1m，額定轉速300r/min，額定流量34.7m3/s。因此，該電站具有額定水頭高、六噴嘴、轉輪水斗數量多等結構特點。

2　噴嘴調整墊板加工數據測量

2.1數據測量前應具備的條件

（1）機組埋件部分施工完成，并且澆筑混凝土達到強度要求；

（2）基坑內安裝工作面清掃完成，施工平臺搭設完成，具備施工條件；

（3）配水環管分支出口法蘭中心高程復測完成；機殼上法蘭高程、水平、中心復測完成；

（4）水輪機主軸已吊入機坑并支撐在水機室內機殼上法蘭，主軸的水平≤0.02mm/m、高程611.245m（-25 mm），中心≤±0.05 mm已調整完畢，并將主軸固定牢固，在圓周方向對稱架設4塊百分表進行監測；

（5）廠家提供的專用工具進行檢查：模擬噴嘴、模擬轉輪、標準調整墊板（厚度為30 mm）、測桿（長度為1 574 mm）等進行檢查滿足圖紙要求。

2.2數據測量質量要求

噴嘴射流中心與轉輪分水刃切圓距離允許偏差≤±2 mm，噴嘴射流中心與轉輪分水刃切圓高程允許偏差≤±1 mm。

2.3測量工具的安裝

2.3.1模擬噴嘴安裝

全面清理配水環管法蘭面、螺孔、噴嘴及調節法蘭的組合面、螺孔及止口，然后對稱地穿入螺栓，先將標準調整墊板把合在配水環管法蘭上，再將模擬噴嘴把合在配水環管法蘭上，把合螺栓上加凹型墊片（一般為20片，4個方向要一致），然后安裝。并用白布將法蘭組合面上部遮蓋，以免在施工過程中其他雜物進入組合面，從而使法蘭組合面不能充分接觸，影響其測量精度，以致造成后序調整墊板配割數據有誤，4個軸線方向安裝4個調節螺釘及4塊百分表，調節螺釘用來調整模擬噴嘴射流中心與轉輪內切圓的徑向偏差；百分表用來監測模擬噴嘴法蘭與標準調整墊板之間的相對運動量。

2.3.2模擬轉輪安裝

中心軸及模擬轉輪荷葉安裝在主軸下法蘭上，組成模擬轉輪。模擬轉輪的中心軸安裝時要與主軸同心度偏差≤0.05 mm，垂直度≤0.1 mm；模擬轉輪荷葉中心的安裝高程應保證在611.10 m（0～+0.4 mm），同時保證模擬轉輪荷葉支架的水平。模擬轉輪荷葉水平的驗證方法是：在模擬轉輪荷葉支架的軸向和徑向方向架設2塊百分表，將支臂旋轉360°，查看主軸徑向及軸向百分表的變化量，即為主軸與中心軸的同心度及垂直度。反復調整，直到模擬轉輪荷葉支臂的水平度及與主軸同心度滿足上述要求。

2.3.3鋼琴線安裝

將1 mm鋼琴線從噴嘴內部精調整墊片、模擬噴嘴穿出，與模擬轉輪荷葉中間的線槽相切并用小螺釘堅固。

2.4數據測量及處理

（1）如圖1所示安裝好調整工具后，用水準儀測量模擬轉輪荷葉的高程，使其滿足與上部機殼距離為2 110±0.5 mm.由于考慮到噴嘴安裝后由于自身的重量的下沉，測量時可將模擬轉輪荷葉高程調至611.100 0～611.100 4 m。即：與上部機殼距離為2 109.6～2 110 mm，且6個噴嘴測量時模擬轉輪荷葉應保持同一高度。

圖1　模擬轉輪高程及水平調整示意圖

（2）根據圖2所示，調整鋼琴線與模擬轉輪荷葉的夾角為90°，用三角函數的方法檢查模擬轉輪荷葉與鋼琴線是否垂直，如：在鋼琴線上取一標記點，使其到模擬轉輪荷葉與鋼琴線的切點的距離為a=1 674.5 mm，模擬轉輪荷葉與鋼琴線的切點到中心軸的距離b=1 674.5 mm，用三角函數計算直角三角形斜邊c=姨a2+b2=2 386.1 mm，如果實際測量斜邊距離為2 381±1 mm，則可以認為此角度符合要求，另外再用角尺檢查90°角是否正確。

圖2　模擬轉輪與模擬噴嘴垂直度調整示意圖

（3）檢查標準調整墊板（廠家提供的30 mm厚鋼板）與模擬噴嘴法蘭間隙（原始間隙），并做好記錄。若原始間隙小于等于0.1 mm，可不做處理，如果原始間隙大于0.1 mm，可將軸線4個百分表位置的間隙調至大于最大的原始間隙，然后記錄兩法蘭整圈間隙，再次將百分表調整至5.0。

（4）用模擬噴嘴法蘭上的4個頂絲調整模擬噴嘴，使鋼琴線在模擬噴嘴管口居中，記錄百分表變化量△-X、△+Y、△+X、△-Y。

（5）用塞尺檢查兩法蘭間隙，至少8個點并記錄。并找出最大、最小間隙M、N，標記最大、最小間隙點的位置在配水環管法蘭上，用卷尺量出+Y點到最大、最小點弧長L大、L小，最大間隙點位置即為B點，最小間隙點位置為C點，B、C點即為調整墊板的最厚點及最薄點。

（6）用卷尺測量模擬噴嘴管口到模擬轉輪荷葉中心的距離H。

（7）用水準儀檢查模擬轉輪荷葉與模擬噴嘴管口鋼琴線的高程差△h?！鱤的測量主要考慮到噴嘴全部安裝完成后檢查所有噴針高程時參考。以表1為例。

表14　號機組1號噴嘴實測數據統計表

2.5調整墊板配割厚度及配割中心線角度計算（以表1數據為倒）

（1）調整墊板配割厚度的計算

結合表1實際測量數據計算：CCS電站4號機組1號噴嘴調整墊板加工后B點最大厚度=（30+M）+（H-2390）=35.20 mm；加工后C點最大厚度=（30+N）+（H-2390）=34.5 mm。

（2）調整墊板配割中心線角度計算

作一輔助圓，圓的直徑為調整墊板直徑（即Φ=1330 mm），根據表1實際測量數據，將L大=750 mm標記在圓上，即為B點，經B點及中心圓點作直線，另交圓周于C點（見圖3）。

圖3　輔助圓

根據弧長公式可知，∠α=（180×L大）/（πr）=64.6°。

備注：由于實際測量間隙及弧長都會存在一定誤差，為保證數據的準確性，可用以下方法驗證：作一輔助圓，圓的直徑為調整墊板直徑（即Φ=1330mm），為使噴嘴射流中心與轉輪切圓數據符合規范，配割中心線必處于2、4象限，且配割最大值處于第4象限，故分別在-X軸上取0.5mm，在+Y軸上取0.22mm，為直觀起見，分別將其數值擴大1 000倍，即-X軸上取500 mm，在Y軸上取220 mm，分別在該兩點做垂直于軸的垂線，兩垂線相交于A點，經A點及中心圓點作直線，交圓周于B、C兩點，如圖3：

故∠α=atan（x/y）=1.1563 rad≈66.25°。

如果驗證后角度偏差在5°之內（弧長偏差約60 mm），則認為測量數據準確，在調整墊板上作好B、C點，即可加工。如果角度偏差較大，則需重新測量。

3　噴嘴倒運及安裝

3.1噴嘴的運輸

調整墊板安裝完成后開始倒運噴嘴。噴嘴和折向器按照設計圖紙和安裝文件組裝后，按廠家說明書要求做嚴密性試驗，檢查噴針及折向器的動作應靈活。噴管運輸前對法蘭面及噴針進行保護，防止運輸過程對其造成不必要的損害。然后通過專用小車、軌道運輸，將噴嘴運至穩水柵。

3.2噴嘴的安裝

噴嘴倒運至穩水柵后用3個符合要求的葫蘆將噴嘴吊起，緩慢上提至安裝位置。吊裝過程禁止噴嘴與其它任何設備發生碰撞，吊裝過程如圖4所示。

圖4　噴嘴吊裝示意圖

噴嘴吊裝到位后按設計力矩要求至少對稱把緊10顆螺栓將噴嘴固定，依次完成6個噴嘴吊裝，然后復測6個噴針的高程偏差及軸向偏差。

4　結語

該測量方法實用于沖擊式機組簡易模型轉輪的數據測量，是一種能夠理論與實際相結合更簡單，更實用，更精準的方法，可予以推廣。

以往調整墊板的配割都采用經驗值進行配割，具有反復測試且工作量較大、運輸成本高、工期時間長、所需費用高等特點，本文根據現場實際情況及施工經驗所提出的調節法蘭中心線及最高值的測量方法及簡便計算，改變了以往一成不變的安裝理念，避免了噴嘴配割后的往復安裝、拆卸，使得安裝噴嘴工作一步到位，節約時間。

CCS水電站共計8臺水輪機，共計48個調節法蘭，其所有調節法蘭均按此方法進行測量、計算、配割，配割后的所有調節法蘭與噴嘴安裝后測量數據一次性達到設備控制精度要求，一次合格率達到100%。

TV734

B

1672-5387（2016）09-0013-03

10.13599/j.cnki.11-5130.2016.09.005

2016-04-15

程遠章（1987-），男，助理工程師，從事水利水電施工技術管理工作。