軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)三體聯(lián)接及聯(lián)吊施工技術(shù)

孟福強(qiáng)

（中國(guó)水利水電第十四工程局有限公司機(jī)電安裝事業(yè)部，云南 昆明650032）

1 工程簡(jiǎn)介

里底水電站廠房結(jié)構(gòu)為壩后式明廠房，水輪機(jī)結(jié)構(gòu)形式為軸流轉(zhuǎn)槳式，水輪機(jī)型號(hào)為ZZD827-LH-740，總裝機(jī)容量為3×140 MW=420 MW，額定水頭為34 m，額定轉(zhuǎn)速為107.1 r/min。水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主軸、支持蓋（帶導(dǎo)流錐）在安裝間組裝為整體后用主廠房2×300 t橋機(jī)和專用平衡梁進(jìn)行吊裝。

2 主要技術(shù)參數(shù)及存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題

2.1 主要技術(shù)參數(shù)

技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 主要技術(shù)參數(shù)

2.2 存在的設(shè)計(jì)問(wèn)題

（1）橋機(jī)上游側(cè)300 t主鉤到上游側(cè)限位時(shí)距離安裝間預(yù)埋主軸工位平臺(tái)中心僅為530 mm，而支持蓋吊環(huán)孔距離主軸中心為2 600 mm，造成原廠家設(shè)計(jì)三體（轉(zhuǎn)輪、主軸、支持蓋帶導(dǎo)流錐）聯(lián)接方案中利用支持蓋吊環(huán)孔采用雙吊點(diǎn)吊起支持蓋（帶導(dǎo)流錐），并由反裝在支持蓋上的懸吊卡環(huán)帶起主軸與轉(zhuǎn)輪的聯(lián)接方案無(wú)法實(shí)施。具體尺寸如圖1、2所示。

圖1

圖2

（2）轉(zhuǎn)輪、主軸、支持蓋（帶導(dǎo)流錐）三體聯(lián)接后總高度為16.595 m、重約340 t，懸吊卡環(huán)安裝空間狹窄。在此情況下進(jìn)行懸吊卡環(huán)翻身?yè)Q向，以及拆除支持蓋雙吊點(diǎn)吊具并安裝三體聯(lián)吊吊具（轉(zhuǎn)子平衡梁吊軸），施工難度大且存在巨大安全隱患。

3 優(yōu)化三體聯(lián)接及聯(lián)吊施工工藝

3.1 施工流程

具體流程如圖3所示。

圖3 施工流程

3.2 主軸工位布置

由于安裝間原設(shè)計(jì)的主軸工位會(huì)造成主軸、支持蓋（帶導(dǎo)流錐）與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接時(shí)的吊點(diǎn)超出主廠房橋機(jī)300 t主鉤的起吊范圍，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)主軸與支持蓋（帶導(dǎo)流錐）套裝尺寸制作可移動(dòng)式鋼平臺(tái)，并在平臺(tái)上放置主軸的位置對(duì)應(yīng)主軸螺孔開(kāi)Φ75通孔，便于利用M72螺栓將主軸固定在鋼平臺(tái)上以防傾倒。此方案不僅很好地解決三體聯(lián)接起吊問(wèn)題，還有利于后期機(jī)組檢修時(shí)場(chǎng)地的靈活布置。

3.3 主軸內(nèi)部操作油管套裝

3.3.1 操作油管水平套裝

1）將主軸水平放置于臨時(shí)支撐上。

2）將兩件內(nèi)操作油管Ⅰ對(duì)接，并將聯(lián)接成整體的內(nèi)操作油管Ⅰ與外操作油管Ⅰ水平套裝，再水平吊起外操作油管Ⅱ與外操作油管Ⅰ對(duì)接。

3）安裝外操作油管吊架及內(nèi)操作油管固定支架，水平吊起外操作油管套入主軸內(nèi)部，套裝時(shí)內(nèi)、外操作油管應(yīng)滑動(dòng)靈活，否則應(yīng)查明原因并重新套裝。

3.3.2 操作油管豎向套裝

機(jī)組段發(fā)電機(jī)層高程比安裝間低6.1 m，通過(guò)將可移動(dòng)式鋼平臺(tái)放置于機(jī)組段時(shí)，橋機(jī)起吊高度可滿足操作油管豎向套裝施工，此方法更為便捷、高效。

1）將主軸立起扶正并采用M72螺栓固定于鋼平臺(tái)上。

2）將外操作油管Ⅰ、Ⅱ?qū)硬惭b外操作油管吊架。利用橋機(jī)吊起外操作油管豎直緩慢套入主軸內(nèi)部。

3）將兩件內(nèi)操作油管Ⅰ對(duì)接并安裝內(nèi)操作油管固定支架。利用橋機(jī)吊起內(nèi)操作油管豎直緩慢套入外操作油管內(nèi)部。

內(nèi)、外操作油管套裝過(guò)程中應(yīng)滑動(dòng)靈活，否則應(yīng)查明原因并重新套裝。

3.4 主軸豎立固定

根據(jù)主軸吊裝工具圖，安裝內(nèi)操作油管固定支架、外操作油管吊架、支座以及油管定位架將操作油管固定。

利用起吊工具豎立水輪機(jī)主軸，拆除油管定位架。將主軸置于可移動(dòng)式鋼平臺(tái)上，調(diào)整主軸垂直度≤0.02 mm/m，并利用M72螺栓將主軸固定在鋼平臺(tái)上以防傾倒。

3.5 支持蓋與導(dǎo)流錐組裝

在安裝間將支持蓋與導(dǎo)流錐把合成整體，并吊入機(jī)坑進(jìn)行預(yù)裝，以轉(zhuǎn)輪室中心為基準(zhǔn)，調(diào)整支持蓋與導(dǎo)流錐同心度≤0.30 mm且偏差方向應(yīng)一致[1]。

3.6 支持蓋與主軸套裝

圍繞主軸將護(hù)蓋組裝成整體。待支持蓋（帶導(dǎo)流錐）預(yù)裝完成后，使用橋機(jī)300 t+300 t雙吊鉤抬吊支持蓋（帶導(dǎo)流錐）套入主軸并放置于可移動(dòng)式鋼平臺(tái)上，利用橋機(jī)將懸吊卡環(huán)按正裝方向臨時(shí)擺放在支持蓋內(nèi)部，并使用吊帶配合2 t手拉葫蘆進(jìn)行可靠固定。（在條件允許的情況下，可在三體聯(lián)接完成后利用汽車(chē)吊完成懸吊卡環(huán)的安裝工作。）

在三體聯(lián)吊用的起吊軸（即為轉(zhuǎn)子平衡梁吊軸）四周均布焊接8個(gè)吊耳，尺寸為145 mm×150 mm×30 mm，通過(guò)8個(gè)20 t手拉葫蘆調(diào)整支持蓋的位置，便于操作油管、主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接以及懸吊卡環(huán)安裝。

3.7 轉(zhuǎn)輪工位布置

轉(zhuǎn)輪工位一期混凝土澆筑至EL.1 791.915 m后，按施工圖中轉(zhuǎn)輪基礎(chǔ)板的位置計(jì)算出基礎(chǔ)板4個(gè)軸線方向的坐標(biāo)，將拉鉚螺栓與基礎(chǔ)板的組合體放至設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)輪工位，調(diào)整基礎(chǔ)板方位偏差≤10 mm，高程偏差-5～0 mm，水平度≤0.05 mm/m。

3.8 轉(zhuǎn)輪裝配

按設(shè)計(jì)圖紙及廠家安裝說(shuō)明書(shū)的要求將轉(zhuǎn)輪裝配完成，經(jīng)檢查、試驗(yàn)合格后再次復(fù)查轉(zhuǎn)輪上法蘭面水平度≤0.02 mm/m，以備三體聯(lián)接。如有不符應(yīng)通過(guò)在轉(zhuǎn)輪試驗(yàn)支座與轉(zhuǎn)輪體間加墊銅皮進(jìn)行調(diào)整，并利用葉片支撐管通過(guò)槳葉輔助固定轉(zhuǎn)輪[2]。

3.9 三體聯(lián)接

300 t+300 t橋機(jī)上兩小車(chē)并車(chē)后，在主軸頂部安裝三體聯(lián)吊專用吊具，使用8個(gè)20 t手拉葫蘆通過(guò)起吊軸邊緣均布的8個(gè)吊耳將支持蓋提升1.5 m高度。

利用橋機(jī)300 t+300 t雙鉤抬吊起主軸與支持蓋（帶導(dǎo)流錐）聯(lián)結(jié)體至轉(zhuǎn)輪正上方，緩慢下落以完成內(nèi)操作油管Ⅰ對(duì)接，繼續(xù)下落以完成外操作油管對(duì)接，最后下落以完成主軸與轉(zhuǎn)輪聯(lián)接。主軸下落過(guò)程中注意觀察內(nèi)、外操作油管是否被頂起，如未頂起，應(yīng)立即停下檢查，防止操作油管憋勁變形。

利用手拉葫蘆放下預(yù)放置在支持蓋內(nèi)的護(hù)蓋，護(hù)蓋與主軸同心度≤0.20 mm。

3.1 0 懸吊卡環(huán)安裝

利用起吊軸外圍的8個(gè)20 t手拉葫蘆緩慢均勻?qū)⒅С稚w下放至轉(zhuǎn)輪上。

通過(guò)起吊軸把合螺栓懸掛2 t吊帶，配合2 t手拉葫蘆提起預(yù)放置在支持蓋內(nèi)部的懸吊卡環(huán)，圍繞卡環(huán)槽將其組裝成整體，并注意把合螺孔與支持蓋螺孔基本對(duì)正。（在條件允許的情況下，亦可直接使用汽車(chē)吊完成懸吊卡環(huán)安裝工作。）

利用起吊軸外圍的8個(gè)20 t手拉葫蘆，緩慢均勻提起支持蓋與懸吊卡環(huán)進(jìn)行把合。

3.1 1 三體聯(lián)吊

三體聯(lián)接完成后，利用橋機(jī)300 t+300 t雙鉤通過(guò)起吊軸將轉(zhuǎn)輪、主軸及支持蓋（帶導(dǎo)流錐）整體抬吊進(jìn)入機(jī)坑（見(jiàn)圖4）。

安裝支持蓋與頂蓋把合螺栓，拆除吊具及操作油管吊架。至此三體聯(lián)吊工作結(jié)束。

圖4 三體聯(lián)接及聯(lián)吊總布置圖

4 結(jié)束語(yǔ)

轉(zhuǎn)輪、主軸、支持蓋（帶導(dǎo)流錐）是軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組的重要組成部分，其安裝質(zhì)量直接影響到后期機(jī)組的穩(wěn)定運(yùn)行。通過(guò)控制好三體聯(lián)接及聯(lián)吊工作，確保各工序施工質(zhì)量滿足技術(shù)規(guī)范要求，將為后期機(jī)組可靠運(yùn)行打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

水輪機(jī)轉(zhuǎn)輪、主軸、支持蓋（帶導(dǎo)流錐）三體聯(lián)吊是軸流轉(zhuǎn)槳式機(jī)組在懸掛葉片式吊裝方式的基礎(chǔ)上不斷改進(jìn)的新型應(yīng)用。里底水電站軸流轉(zhuǎn)槳式水輪機(jī)三體聯(lián)接及聯(lián)吊一次到位，不僅避免了傳統(tǒng)工藝在葉片和基礎(chǔ)環(huán)上開(kāi)設(shè)懸掛孔及后期懸掛孔封蓋影響葉片過(guò)流面型線和表面粗糙度，易造成磨損和空蝕破壞的影響，還減少了機(jī)坑內(nèi)的安裝工作量，縮短機(jī)組安裝工期。三體聯(lián)接及聯(lián)吊一次到位中途不用拆卸吊鉤、盡量減少高空作業(yè)，有效降低了三體聯(lián)接后整體較高和較重所帶來(lái)的安全隱患[3]，對(duì)同類型機(jī)組的設(shè)計(jì)及施工具有參考和借鑒價(jià)值。