200MW立軸混流可逆式水泵水輪機(jī)安裝工藝淺談

施小雷

中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，四川成都 610081

1 工程概況

海南瓊中抽水蓄能電站位于海南省瓊中縣境內(nèi)，其主要擔(dān)負(fù)海南電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用和黑啟動(dòng)等重要任務(wù)，電站類(lèi)型為日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站，安裝3臺(tái)單機(jī)容量200MW立軸混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量共計(jì)600 MW，屬于Ⅱ等大（2）型水利水電工程類(lèi)型，其樞紐建筑物包括了上水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、發(fā)電廠(chǎng)房、下水庫(kù)四個(gè)主要部分組成，其中使用的200MW立軸混流可逆式水泵水輪機(jī)-發(fā)電電動(dòng)機(jī)是由通用電氣水電設(shè)備（中國(guó)）有限公司生產(chǎn)制造，額定轉(zhuǎn)速375r/min，水輪機(jī)工況額定凈水頭308.00m。

2 200MW立軸混流可逆式水泵水輪機(jī)安裝工藝

2.1 核查并清理設(shè)備部件、機(jī)坑

設(shè)備組裝或安裝以前，要對(duì)所有設(shè)備零部件進(jìn)行核查，確定到貨零部件的數(shù)量、規(guī)格、型號(hào)、參數(shù)等，然后對(duì)各個(gè)部件的重要接觸面、分瓣面、工作面，以及其他必須進(jìn)行清理的部分進(jìn)行清洗、修整，找出相應(yīng)的基準(zhǔn)標(biāo)記，確保能順利進(jìn)行安裝。在底環(huán)進(jìn)行組裝前，要對(duì)機(jī)坑里襯的焊接點(diǎn)、焊縫進(jìn)行清理防腐，然后檢查是否存在雜物，并核查座環(huán)加工期間的中心高程、底環(huán)支撐面、固定導(dǎo)葉中心、上法蘭面、接力器基礎(chǔ)法蘭中心高程、水平參數(shù)進(jìn)行校核。對(duì)機(jī)坑進(jìn)行測(cè)定，確定其中心、高程基準(zhǔn)點(diǎn)，并根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)詳細(xì)標(biāo)記，確保安裝過(guò)程中正常使用。

2.2 安裝工藝內(nèi)容

2.2.1 測(cè)量座環(huán)安裝面

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝過(guò)程中，要首先確定座環(huán)安裝面相關(guān)數(shù)據(jù)，以便控制監(jiān)督座環(huán)安裝質(zhì)量，為水輪機(jī)安裝進(jìn)行準(zhǔn)確定位，包括測(cè)定X、Y中心、高程、水平，定位接力器基礎(chǔ)板，座環(huán)上下鏜口中心及其垂直度，以便確保系統(tǒng)能夠依照工程建設(shè)要求進(jìn)行合理安裝。

2.2.2 底環(huán)組裝

由于抽水蓄能電站機(jī)坑里襯一般為上小下大的結(jié)構(gòu)形式，底環(huán)、頂蓋無(wú)法直接在安裝間組裝，需要分瓣吊入機(jī)坑內(nèi)部，然后在座環(huán)上完成組裝工作，才能進(jìn)行整體起吊安裝。其施工空間狹小，整體吊裝的風(fēng)險(xiǎn)較高。底環(huán)組裝時(shí)需要借助廠(chǎng)家提供的專(zhuān)用支撐，并在支撐上布置楔子板，在支撐部分布置完成后要對(duì)其水平進(jìn)行校核，確保在系統(tǒng)安裝范圍以?xún)?nèi)。在底環(huán)上進(jìn)行安裝作業(yè)需要使用專(zhuān)用的吊裝工具，底環(huán)分瓣吊入機(jī)坑后要進(jìn)行調(diào)平，然后安裝分瓣組合螺栓，及時(shí)進(jìn)行相應(yīng)調(diào)整，通過(guò)人力進(jìn)行扭緊，然后對(duì)其進(jìn)行整體起吊，調(diào)整底環(huán)與座環(huán)安裝方位一致后進(jìn)行預(yù)裝，預(yù)裝過(guò)程中要檢查底環(huán)與座環(huán)組合面間隙、底環(huán)水平、圓度、分瓣面錯(cuò)牙量等項(xiàng)目參數(shù)，然后對(duì)底環(huán)組合螺栓進(jìn)行編組、標(biāo)記。

待以上工作完成后對(duì)螺柱進(jìn)行加熱預(yù)緊，使用外徑千分尺控制螺柱相應(yīng)參數(shù)，確保符合安裝要求。加熱過(guò)程中要定期對(duì)螺柱內(nèi)孔溫度進(jìn)行監(jiān)測(cè)，防止高溫影響螺柱材料性能。預(yù)緊工作完成后，對(duì)安裝數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，然后再次清理底環(huán)組合縫處焊接坡口，根據(jù)系統(tǒng)安裝要求焊接抗磨環(huán)，并嚴(yán)格控制焊接質(zhì)量。底環(huán)焊接并處理合格以后要及時(shí)對(duì)安裝面、密封槽進(jìn)行清理，然后安裝徑向、軸向密封條。

2.2.3 安裝底環(huán)

在底環(huán)徑向、軸向密封已安裝完成后，使用專(zhuān)用吊裝工具起吊底環(huán)然后拆除支撐附件，將其與座環(huán)X、Y標(biāo)記對(duì)正調(diào)平，并測(cè)量與調(diào)整底環(huán)與座環(huán)下環(huán)板的軸向、徑向間隙、同心度。然后安裝底環(huán)與座環(huán)縫合螺栓，并進(jìn)行初步預(yù)擰緊，檢查底環(huán)水平參數(shù)，合格后使用扭矩扳手進(jìn)行緊固。在底環(huán)打壓孔位置安裝接頭、打壓管進(jìn)行壓力試驗(yàn)，使用循環(huán)增壓并保壓特定時(shí)間的方式進(jìn)行壓力試驗(yàn)，檢查其密封性能。打壓試驗(yàn)合格后現(xiàn)場(chǎng)配鉆定位銷(xiāo)釘孔并安裝定位銷(xiāo)。

底環(huán)與錐管間焊縫焊角保證在規(guī)定范圍內(nèi)，確保與過(guò)流面高差合理并平滑過(guò)渡，然后對(duì)內(nèi)外部角焊縫進(jìn)行處理，處理完成后及時(shí)進(jìn)行探傷。清理底環(huán)分瓣面下抗磨板安裝位置，涂抹保護(hù)漆后及時(shí)安裝抗磨板并緊固擰斷螺栓，確保抗磨板緊貼底環(huán)，錯(cuò)牙量在允許范圍內(nèi)。

2.2.4 安裝導(dǎo)葉下套筒、下止漏環(huán)

將導(dǎo)葉下套筒吊運(yùn)至球閥層，根據(jù)其出廠(chǎng)預(yù)裝編號(hào)，將其運(yùn)至底環(huán)導(dǎo)葉孔位置，然后對(duì)其清理，完成后進(jìn)行密封，借助專(zhuān)用安裝工具將下套筒安裝到位，再將縫合螺栓按照規(guī)定力矩緊固并點(diǎn)焊。安裝下止漏環(huán)時(shí)同樣需要進(jìn)行清理、密封，采取措施防止密封條在吊裝過(guò)程中出現(xiàn)脫離。下止漏環(huán)吊裝過(guò)程中要注意水平調(diào)整，若發(fā)生卡阻應(yīng)及時(shí)觀察下止漏環(huán)水平參數(shù)、止漏環(huán)與底環(huán)間隙參數(shù)是否符合要求，待下止漏環(huán)調(diào)整到位后要先進(jìn)行預(yù)緊，最后使用扭力扳手進(jìn)行最終緊固，待緊固完成后要及時(shí)對(duì)其直徑、圓度、水平進(jìn)行復(fù)核。

2.2.5 安裝導(dǎo)葉

檢查底環(huán)軸套，確保無(wú)不必要的高點(diǎn)，安裝導(dǎo)葉密封并對(duì)導(dǎo)葉軸進(jìn)行清理，根據(jù)相應(yīng)編號(hào)依次進(jìn)行導(dǎo)葉安裝，將導(dǎo)葉垂直吊起至機(jī)坑上方，并緩慢下落至底環(huán)以上，保持接近全關(guān)閉狀態(tài)形式即可。在導(dǎo)葉吊裝過(guò)程中若出現(xiàn)卡阻，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行檢查，確定原因盡快處理，避免進(jìn)去異物。導(dǎo)葉吊裝完成后要及時(shí)將導(dǎo)葉軸頸與底環(huán)間隙封住，然后清理軸頸和上端面，按照要求做好分瓣頂蓋的吊裝準(zhǔn)備工作。

2.2.6 安裝轉(zhuǎn)輪

待轉(zhuǎn)輪清洗后進(jìn)行吊裝，然后對(duì)其進(jìn)行調(diào)平，轉(zhuǎn)輪就位時(shí)安排四人分別站在底環(huán)上使用10mm寬銅皮等軟性物質(zhì)，配合橋機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)輪中心的初調(diào)，確保轉(zhuǎn)輪與底環(huán)周邊間隙相同。在泄流環(huán)上架設(shè)槽鋼作為支撐配合千斤頂對(duì)轉(zhuǎn)輪中心進(jìn)行精調(diào)。中心調(diào)整合格后使用框式水平儀測(cè)量轉(zhuǎn)輪法蘭面水平通過(guò)敲擊底部墊設(shè)的小楔鐵來(lái)調(diào)整。調(diào)整完成后，使用膠帶將轉(zhuǎn)輪與座環(huán)下環(huán)板間的縫隙進(jìn)行封堵。

2.2.7 頂蓋預(yù)組裝及其正式安裝

頂蓋組裝前要將底環(huán)、轉(zhuǎn)輪安裝完成，同時(shí)上止漏環(huán)要吊放在轉(zhuǎn)輪上，然后在機(jī)坑內(nèi)進(jìn)行頂蓋組裝。分瓣頂蓋起吊后，要使單瓣頂蓋水平夾角大于要求數(shù)值后才能吊入機(jī)坑，通過(guò)上機(jī)坑里襯后將頂蓋吊水平并緩慢平穩(wěn)地放置在鋼支墩上。另一部分頂蓋吊裝時(shí)，在安裝吊具前應(yīng)確保合縫面與已吊入機(jī)坑頂蓋合縫面在同一方向，然后在安裝合縫處密封條，吊入機(jī)坑并與另一半頂蓋靠攏，調(diào)整頂蓋水平、組合面錯(cuò)牙量在合理范圍內(nèi)，安裝頂蓋組合螺栓，擰緊后使用電熱棒進(jìn)行加熱預(yù)緊，加熱過(guò)程中要定時(shí)監(jiān)測(cè)螺柱內(nèi)孔溫度，螺柱深孔內(nèi)溫度不得超過(guò)350℃。

預(yù)組裝完成后，要先檢查頂蓋導(dǎo)葉孔同心度、整體圓度、半徑，安裝相應(yīng)的縫合螺絲并對(duì)稱(chēng)拉緊，清理密封槽后進(jìn)行密封，以上工作完成后，可進(jìn)行頂蓋的正式安裝工作。將頂蓋起吊后，拆除臨時(shí)支撐，檢查其水平狀況，存在問(wèn)題的要及時(shí)進(jìn)行調(diào)整，當(dāng)導(dǎo)葉軸頸突出頂蓋上端面后，觀察兩者間的間隙是否均勻，在保證均勻的情況下緩慢下落頂蓋，避免損壞軸孔；當(dāng)頂蓋落到座環(huán)后檢查頂蓋、座環(huán)組合面間隙，確保下落到位。頂蓋調(diào)整合格后對(duì)稱(chēng)、均布安裝頂蓋與座環(huán)的縫合螺栓，分多次進(jìn)行對(duì)稱(chēng)拉緊，然后檢查記錄頂蓋與座環(huán)間隙數(shù)值，確保滿(mǎn)足工程要求。然后對(duì)其進(jìn)行打壓試驗(yàn)，并保壓到指定時(shí)間，確保組合面無(wú)滲漏，調(diào)整合格后根據(jù)頂蓋裝配圖鉆鉸頂蓋與座環(huán)組合銷(xiāo)釘孔并安裝銷(xiāo)釘。在導(dǎo)葉套筒上安裝密封圈后涂抹潤(rùn)滑油吊入頂蓋導(dǎo)葉孔中，確保轉(zhuǎn)動(dòng)靈，在滿(mǎn)足安裝要求后安裝定位銷(xiāo)釘、套筒固定螺栓。

2.2.8 安裝控制環(huán)、導(dǎo)葉臂

對(duì)控制環(huán)進(jìn)行清掃，檢查頂蓋上的控制環(huán)安裝面，確保干凈，然后將控制環(huán)吊入頂蓋上，根據(jù)機(jī)坑內(nèi)的X、Y 基準(zhǔn)點(diǎn)調(diào)整控制環(huán)方位至全關(guān)位置，檢查控制環(huán)與頂蓋徑向間隙，確保周向間隙滿(mǎn)足施工要求，然后配裝止推環(huán)壓板、墊圈、縫合螺栓。吊起導(dǎo)葉臂后平穩(wěn)下落與導(dǎo)葉進(jìn)行套裝，導(dǎo)葉臂下落過(guò)程中要保持水平轉(zhuǎn)動(dòng)，防止導(dǎo)葉臂下落過(guò)程中出現(xiàn)卡阻，并檢測(cè)導(dǎo)葉上、下端面間隙，做好調(diào)整間隙準(zhǔn)備。

2.2.9 安裝接力器

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)安裝要求，需要對(duì)接力器進(jìn)行動(dòng)作、耐壓兩方面的試驗(yàn)。其中動(dòng)作試驗(yàn)過(guò)程中需要確保缸體底部排油閥關(guān)閉后對(duì)接合螺栓預(yù)緊力進(jìn)行檢查，然后由進(jìn)油孔向缸體內(nèi)注入46#透平油，注滿(mǎn)后根據(jù)要求使用打壓工具，選擇適當(dāng)?shù)膲毫Φ燃?jí)進(jìn)行試驗(yàn)，檢查其動(dòng)作是否靈活、行程是否存在偏差較大的情況；耐壓試驗(yàn)過(guò)程中要分成兩個(gè)壓力等級(jí)進(jìn)行，并根據(jù)安裝要求分別進(jìn)行保壓，保壓時(shí)間內(nèi)所有接合面、螺孔等部位應(yīng)確保無(wú)明顯滲漏，試驗(yàn)完成后應(yīng)平緩泄壓至零油壓，然后將體內(nèi)試驗(yàn)用油排凈，將活塞打至全關(guān)等待安裝。然后對(duì)接力器預(yù)裝進(jìn)行預(yù)裝，以接力器安裝基準(zhǔn)點(diǎn)為基礎(chǔ)調(diào)整各項(xiàng)數(shù)據(jù)，并及時(shí)進(jìn)行檢查，數(shù)據(jù)全部滿(mǎn)足要求后調(diào)整接力器至相應(yīng)位置。

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)此次海南瓊中抽水蓄能電站200MW立軸混流可逆式水泵水輪發(fā)電機(jī)組安裝工藝方法的分析研究，確立了科學(xué)合理的工序流程，有效避免了工序銜接錯(cuò)誤，大大縮減了現(xiàn)場(chǎng)施工的安裝周期，提升了工程建設(shè)效率，降低了工程建設(shè)成本，為以后同類(lèi)機(jī)組的現(xiàn)場(chǎng)安裝工作提供了充足的經(jīng)驗(yàn)和強(qiáng)力指導(dǎo)，極大的提升了企業(yè)水利水電工程的綜合建設(shè)水平。

[1] 李萬(wàn)長(zhǎng).大型混流可逆式水泵水輪機(jī)安裝工藝探討[J].青海電力，2009（S2）：10.

[2] 胡鵬程，朱建波.混流可逆式水泵水輪機(jī)尾水管安裝技術(shù)規(guī)范探討[J].水電站機(jī)電技術(shù)，2006（4）：60.