嚴(yán)格質(zhì)量控制，確保生態(tài)機(jī)組穩(wěn)定運(yùn)行

王 開 柱, 周 道 明, 張 志 新, 丁 世 川, 刁 楠

(1.中國水利水電第五工程局有限公司，四川 成都 610016；2.四川二灘國際工程咨詢有限責(zé)任公司，四川 成都 610072)

1 工程概況

安谷水電站采用混合式開發(fā)，水庫正常蓄水位高程398 m，庫容6 330萬m3，設(shè) 計(jì) 引 用 流 量 為2 640.9 m3/s，電站裝機(jī)容量772 MW，裝設(shè)4臺(tái)、單機(jī)容量為190 MW的軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組(分別為1#、2#、3#、4#,也稱大機(jī))和1臺(tái)12 MW軸流轉(zhuǎn)槳式水輪發(fā)電機(jī)組(為5#，也稱生態(tài)機(jī)組、小機(jī))。電站以220 kV電壓等級(jí)接入電力系統(tǒng)，按無人值班(少人值守)設(shè)計(jì)，多年平均發(fā)電量33.03億kW·h。根據(jù)工程設(shè)計(jì)總體布置，工程樞紐區(qū)主要由非溢流壩、泄洪沖沙閘、左岸副壩、右岸太平副壩、電站主廠房、尾水渠、船閘等建筑物組成。

首臺(tái)大機(jī)組計(jì)劃發(fā)電時(shí)間為2014年9月底，隨后3臺(tái)大機(jī)組間隔3個(gè)月陸續(xù)發(fā)電。小機(jī)組與4#大機(jī)組同時(shí)于2015年6月底發(fā)電。

5#機(jī)組單機(jī)容量為12 MW，機(jī)組額定轉(zhuǎn)速為214.3 r/min，額定水頭為21 m，轉(zhuǎn)輪直徑為3 000 mm。

2 發(fā)電目標(biāo)的調(diào)整

根據(jù)施工計(jì)劃，生態(tài)機(jī)組(5#機(jī))應(yīng)于2015年6月30日發(fā)電。我公司技術(shù)人員詳細(xì)分析了5#機(jī)組土建進(jìn)度及施工工位、橋機(jī)使用、設(shè)備供貨等情況后認(rèn)為：在增加部分資源的情況下可以實(shí)現(xiàn)提前發(fā)電的目標(biāo)，隨即編制了可行的施工進(jìn)度計(jì)劃。在與監(jiān)理工程師、業(yè)主溝通后，均認(rèn)可我部的計(jì)劃并同意調(diào)整5#機(jī)組的發(fā)電目標(biāo)至2014年底。

3 安裝過程及缺陷處理

生態(tài)機(jī)組的主要設(shè)備由尾水管、轉(zhuǎn)輪室、座環(huán)、轉(zhuǎn)輪、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、下機(jī)架、定子、轉(zhuǎn)子、上機(jī)架、導(dǎo)軸承及推力軸承、受油器等組成。

(1)尾水管的安裝。

5#機(jī)尾水肘管分為三節(jié)，其安裝采用門機(jī)進(jìn)行吊裝，安裝方位用全站儀放點(diǎn)控制，用拉緊器調(diào)整，尾水管高程用水準(zhǔn)儀控制、采用千斤頂調(diào)整，每段尾水管調(diào)整好方位、高程后進(jìn)行加固。

在第一節(jié)尾水肘管吊裝就位、調(diào)整好方位、高程后進(jìn)行加固，再安裝第二節(jié)和第三節(jié)，在安裝最后一節(jié)尾水肘管時(shí)發(fā)現(xiàn)肘管上管口X中心線與設(shè)計(jì)中心線相比偏向下游約28 mm。經(jīng)檢查發(fā)現(xiàn)：第二節(jié)尾水肘管制造尺寸存在問題。經(jīng)過廠家代表現(xiàn)場復(fù)核及檢查，在召開的專題討論會(huì)上確認(rèn)問題屬實(shí)，屬制造缺陷，需要現(xiàn)場對(duì)第一節(jié)和第二節(jié)肘管進(jìn)行配割，進(jìn)而使肘管上管口中心符合設(shè)計(jì)要求。

根據(jù)會(huì)議要求，對(duì)肘管第一節(jié)和第二節(jié)進(jìn)行了局部配割，將肘管上管口的X中心線調(diào)整與設(shè)計(jì)中心線一致，滿足圖紙及設(shè)計(jì)要求；對(duì)錯(cuò)牙較大的部位采取長肉方式進(jìn)行處理并平滑過渡，最后進(jìn)行打磨。

尾水肘管安裝完成后進(jìn)行了尾水錐管安裝，用門機(jī)將錐管吊裝就位，利用千斤頂和拉緊器調(diào)整錐管上管口中心與設(shè)計(jì)中心一致，調(diào)整上管口高程在設(shè)計(jì)允許值范圍內(nèi)后加固尾水錐管并進(jìn)行焊接，驗(yàn)收合格后澆筑混凝土。

(2)轉(zhuǎn)輪室及座環(huán)的安裝。

轉(zhuǎn)輪室為整體結(jié)構(gòu)，最大外徑為3 250 mm，高1 010 mm，重量為2.63 t。轉(zhuǎn)輪室到貨后檢查發(fā)現(xiàn)：轉(zhuǎn)輪室存在變形，其內(nèi)徑尺寸與圖紙不符，轉(zhuǎn)輪室圓度超出標(biāo)準(zhǔn)要求。

轉(zhuǎn)輪室用門機(jī)吊裝就位后粗調(diào)轉(zhuǎn)輪室方位，調(diào)整轉(zhuǎn)輪室高程比設(shè)計(jì)需求低約20 mm以便于座環(huán)調(diào)整，再吊裝座環(huán)就位，利用千斤頂、拉緊器調(diào)整座環(huán)方位、高程與設(shè)計(jì)一致后加固座環(huán)。調(diào)整轉(zhuǎn)輪室與座環(huán)把合，用千斤頂調(diào)整轉(zhuǎn)輪室圓度及中心符合規(guī)范要求后，對(duì)轉(zhuǎn)輪室進(jìn)行加固后澆筑混凝土。

5#機(jī)組混凝土全部澆筑完成后測量轉(zhuǎn)輪室圓度及其與座環(huán)的同心度，對(duì)轉(zhuǎn)輪室圓度超標(biāo)的部位進(jìn)行了修磨，最終使轉(zhuǎn)輪室安裝的各項(xiàng)數(shù)據(jù)符合規(guī)范要求。

(3)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝。

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝分為預(yù)裝和正式安裝。預(yù)裝是對(duì)底環(huán)、導(dǎo)葉、頂蓋、支持蓋等的水平、高程、中心、同心度及導(dǎo)葉端面間隙、立面間隙進(jìn)行調(diào)整，滿足規(guī)范及圖紙要求后對(duì)各部件鉆鉸銷釘孔定位，以便于導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的正式安裝及機(jī)組維修回裝定位。

先安裝底環(huán)，用水準(zhǔn)儀調(diào)整底環(huán)水平在0.05 mm/m以內(nèi)，再吊入頂蓋與座環(huán)把合好，測量頂蓋與底環(huán)的間距，經(jīng)過局部打磨調(diào)整,導(dǎo)葉端面總間隙在0.4～0.8 mm之間。底環(huán)、頂蓋、支持蓋與轉(zhuǎn)輪室同心度采用掛鋼琴線結(jié)合內(nèi)徑千分尺進(jìn)行調(diào)整，同心度最大值為0.18 mm，滿足規(guī)范要求。

在發(fā)電機(jī)定子、下機(jī)架、上機(jī)架預(yù)裝完成后，進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的正式安裝。在分配好導(dǎo)葉端面間隙后，通過捆導(dǎo)葉和偏心銷調(diào)整導(dǎo)葉立面間隙，調(diào)整后除9號(hào)導(dǎo)葉與10號(hào)導(dǎo)葉之間下端存在0.05 mm的間隙，長度為150 mm，13號(hào)導(dǎo)葉與14號(hào)導(dǎo)葉、16號(hào)導(dǎo)葉與17號(hào)導(dǎo)葉下端有0.05 mm的間隙，長度為100 mm，其他導(dǎo)葉之間的局部間隙用0.05 mm塞尺不能塞入，滿足規(guī)范要求。

在導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝過程中，因端面間隙不滿足要求，在現(xiàn)場對(duì)底環(huán)進(jìn)行了加工處理；對(duì)部分導(dǎo)葉端面進(jìn)行了打磨，最終使導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝質(zhì)量滿足規(guī)范要求。

(4)轉(zhuǎn)輪的安裝。

轉(zhuǎn)輪直徑為3 000 mm，由轉(zhuǎn)輪體、樞軸、5個(gè)葉片及葉片軸、轉(zhuǎn)輪葉片操作機(jī)構(gòu)、活塞、活塞及泄水錐組成。設(shè)計(jì)和制造均由浙江中水有限公司完成。轉(zhuǎn)輪體為整鑄結(jié)構(gòu)，整體運(yùn)輸?shù)焦さ亍＾D(zhuǎn)輪組裝在廠內(nèi)進(jìn)行，并完成動(dòng)作及密封試驗(yàn)后發(fā)運(yùn)至工地，僅在現(xiàn)場做動(dòng)作及密封試驗(yàn)檢查。

轉(zhuǎn)輪運(yùn)輸?shù)浆F(xiàn)場進(jìn)行動(dòng)作試驗(yàn)時(shí)發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪放置在支墩上轉(zhuǎn)輪葉片無法全開，經(jīng)過在現(xiàn)場對(duì)支墩進(jìn)行加高處理后滿足了轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)條件。在動(dòng)作試驗(yàn)過程中發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪活塞存在串油，遂進(jìn)行了返廠處理，返廠回來后再次進(jìn)行動(dòng)作及密封試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)轉(zhuǎn)輪護(hù)板處有滲油，將護(hù)板刨開，檢查發(fā)現(xiàn)為把合螺栓處有漏油，再將把合螺栓全部緊固一遍后，漏油問題排除。轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)完成后，將水輪機(jī)大軸、支持蓋一起組裝后吊入機(jī)坑，檢查轉(zhuǎn)輪葉片間隙在1.9～2.85 mm范圍內(nèi)，滿足圖紙要求。

(5)定子的安裝。

發(fā)電機(jī)定子在廠內(nèi)進(jìn)行組裝、試驗(yàn)及下線、整體耐壓工作后發(fā)貨到現(xiàn)場。定子外徑為5 000 mm，高度1 900 mm，重量33.85 t。

定子運(yùn)輸?shù)綀鲵?yàn)收時(shí)發(fā)現(xiàn)包裝定子的塑料布內(nèi)積有雨水，通過絕緣檢查確認(rèn)定子受潮，按照廠家處理方案，進(jìn)行了多次加溫干燥處理，最終定子絕緣符合要求。

在定子安裝時(shí)，發(fā)現(xiàn)定子機(jī)座與基礎(chǔ)板把合后組合面最大有0.5 mm的間隙。因機(jī)組為懸吊式結(jié)構(gòu)，定子安裝質(zhì)量非常關(guān)鍵，將影響到機(jī)組的安全運(yùn)行，在與廠家、監(jiān)理、發(fā)包人一起商議后，決定采用在定子機(jī)座與基礎(chǔ)板組合處增加壓板的方案，經(jīng)過處理，消除了定子機(jī)座與基礎(chǔ)板間存在的間隙，滿足規(guī)范要求。

(6)轉(zhuǎn)子組裝及安裝。

發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子外形尺寸為4 500 mm×5 300 mm，整體重量為58.758 t。由廠家在廠內(nèi)完成疊片，現(xiàn)場僅負(fù)責(zé)進(jìn)行磁極掛裝及試驗(yàn)工作。

轉(zhuǎn)子放置在基礎(chǔ)上，用框式水平儀調(diào)整大軸垂直度達(dá)到0.02 mm/m。檢查磁軛垂直度超出規(guī)范要求，經(jīng)過現(xiàn)場多次修磨處理，垂直度滿足規(guī)范要求。

磁極掛裝前進(jìn)行絕緣電阻及耐壓試驗(yàn)，有一個(gè)磁極未通過耐壓試驗(yàn)，返廠處理后通過試驗(yàn)。按照?qǐng)D紙掛裝磁極，調(diào)整磁極中心線高程與轉(zhuǎn)子中心一致，通過加墊調(diào)整打緊磁極鍵，使轉(zhuǎn)子圓度符合圖紙及規(guī)范要求。安裝極間連接、阻尼環(huán)、磁極撐塊，因圖紙?jiān)O(shè)計(jì)中極間連接、阻尼環(huán)外側(cè)螺母沒有鎖片，根據(jù)業(yè)主要求，在連接、阻尼環(huán)外側(cè)螺母處增設(shè)了鎖片。轉(zhuǎn)子所有工作全部完成后，進(jìn)行了轉(zhuǎn)子整體試驗(yàn)，試驗(yàn)一次性通過。

(7)機(jī)組總裝。

在機(jī)組安裝過程中，推力瓦受力及鏡板水平至關(guān)重要。經(jīng)過嚴(yán)格把關(guān)，推力瓦受力采用錘擊抗重螺栓的方法進(jìn)行調(diào)整，調(diào)整后，相同錘擊力下每塊推力瓦受力均勻，鏡板水平達(dá)到0.02 mm/m。機(jī)組軸線調(diào)整后，水導(dǎo)軸承處、下導(dǎo)軸承處、法蘭處擺度均符合規(guī)范要求值。

機(jī)組軸線調(diào)整好后，調(diào)整轉(zhuǎn)動(dòng)部分至轉(zhuǎn)輪室中心，抱上導(dǎo)瓦、固定主軸，進(jìn)行水輪機(jī)主軸密封及水導(dǎo)軸承、下導(dǎo)軸承安裝，最后進(jìn)行上導(dǎo)軸承安裝，導(dǎo)瓦間隙按照各軸承處的擺度分配，回裝完成后對(duì)各油槽注油。

4 機(jī)組啟動(dòng)試運(yùn)行情況

在調(diào)速器調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)控制環(huán)有抬起現(xiàn)象，經(jīng)過現(xiàn)場分析及會(huì)議討論，決定在控制環(huán)處增加4塊防抬起壓板，由廠家進(jìn)行設(shè)計(jì)加工、現(xiàn)場安裝，從而解決了控制環(huán)抬起的問題。在機(jī)組完成無水調(diào)試后，5#機(jī)組于2014年12月27日開始進(jìn)入充水調(diào)試，機(jī)組過速試驗(yàn)時(shí)最高轉(zhuǎn)速為351 r/min，蝸殼水壓上升率為100.3%，尾水管水壓上升率為101.2%，各項(xiàng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)正常(表1)，試驗(yàn)后檢查轉(zhuǎn)動(dòng)部分無異常。

表1 試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

機(jī)組甩負(fù)荷按25%(3 MW)、50%(6 MW)、75%(9 MW)、100%(12 MW)額定負(fù)荷進(jìn)行，甩負(fù)荷試驗(yàn)機(jī)組各部振動(dòng)、擺度值良好(表2)，停機(jī)檢查各部無異常。

表2 甩負(fù)荷試驗(yàn)數(shù)據(jù)表

按照經(jīng)啟委會(huì)批準(zhǔn)的調(diào)試大綱試驗(yàn)要求，經(jīng)過4 d緊張有序的調(diào)試，機(jī)組于2014年12月31日進(jìn)入72 h試運(yùn)行，機(jī)組各部瓦溫、擺度、振動(dòng)運(yùn)行正常，控制環(huán)處安裝壓板后運(yùn)行正常，2015年1月3日5#機(jī)組順利完成72 h試運(yùn)行。試運(yùn)行期間機(jī)組在7.46～12.72 MW負(fù)荷區(qū)間運(yùn)行(表3)。

從機(jī)組調(diào)試及72 h試運(yùn)行情況看，機(jī)組振動(dòng)、擺度情況良好，機(jī)組運(yùn)行過程中噪聲很小，機(jī)組運(yùn)行工況良好。

5 結(jié) 語

表3 機(jī)組振動(dòng)擺度數(shù)據(jù)表

(1)機(jī)電設(shè)備安裝是一個(gè)電站修建中的最后環(huán)節(jié)，也是電站實(shí)現(xiàn)創(chuàng)收、安全穩(wěn)定運(yùn)行的最終目的。安谷水電站生態(tài)機(jī)組(5#機(jī))在安裝過程中發(fā)現(xiàn)設(shè)備缺陷很多，項(xiàng)目部為保證安裝質(zhì)量，把發(fā)現(xiàn)的缺陷一一消除，施工時(shí)間雖然比計(jì)劃時(shí)間延長，但施工質(zhì)量得到了保證。機(jī)組安裝初期，由于設(shè)備缺陷多，大家對(duì)機(jī)組的運(yùn)行情況心里沒底，但經(jīng)過精心施工及調(diào)試，最終機(jī)組運(yùn)行情況非常良好，機(jī)組運(yùn)行時(shí)的噪聲非常小，機(jī)組振動(dòng)、擺度值比規(guī)范優(yōu)良值還有提高。

(2)生態(tài)機(jī)組的合同計(jì)劃發(fā)電時(shí)間為2015年6月30日。我部根據(jù)現(xiàn)場情況提出了生態(tài)機(jī)組可提前發(fā)電的合理化建議，雖然因機(jī)組設(shè)備缺陷多、處理時(shí)間長，但生態(tài)機(jī)組仍然于2015年1月3日實(shí)現(xiàn)了投產(chǎn)發(fā)電，較合同發(fā)電時(shí)間提前了近6個(gè)月時(shí)間。