檢修軸流轉槳式水輪機的吊裝裝置及方法改進

程小龍

（重慶大唐國際武隆水電開發有限公司，重慶 408500）

0 引言

銀盤水電站是日調節電站，地處重慶市武隆縣，是烏江干流第十一個梯級，4 臺機組總裝機容量65 萬千瓦，轉輪由6 個葉片和轉輪體及導流錐組成，為立軸傘式機組。水電站轉輪安裝在主軸的底部，支持蓋套設在主軸外，支持蓋安裝于轉輪的上部，頂蓋安裝在基坑內，支持蓋與頂蓋連接，轉輪常采用主軸、支持蓋及轉輪三位一體的方式吊裝，其主要技術參數如下：水輪機型號：ZZ-LH-860；額定出力：161.25 MW；額定水頭：26.5 m；轉輪直徑：8600 mm；額定水頭：26.5 m；轉輪重量：253 t；支持蓋重量：118 t；導流錐重量：18 t；操作油管重量：3 t；水輪機軸重量：6.7 t；轉輪支撐重量：79 t。

銀盤水電站為軸流式轉槳式水輪機機組，在機組大修時，一種方式轉輪需解體檢查維修，銀盤電站輪吊裝常采用水輪機主軸、支持蓋與轉輪三位一體共同吊裝的方案。為安裝操作油管固定裝置及拆除水輪機主軸法蘭螺栓，起吊前在基坑內將支持蓋（118 t）提升1.3 m，需要采用8 個20 t 手拉葫蘆，工人40余人，耗時10 h 左右才能提起。在轉輪回裝時，也需要使用大量人力采用拉動手拉葫蘆將支持蓋放回原位。這種方式人員工作強度高，效率低，同時存在較大的安全風險。另一種方式為在轉輪葉片和基礎環上開設懸掛孔，將鋼索從懸掛孔中穿過，將轉輪吊在基礎環上，吊出支持蓋后在將轉輪吊運至安裝間。這種吊裝方式的缺陷在于封堵懸掛孔后會影響葉片過流面的型線和表面粗糙度，易對懸掛孔周圍造成嚴重的磨損和空蝕破壞，影響水輪機的正常運行。

1 舊式轉輪吊裝程序

1.1 方式1 吊裝及回裝

原始吊裝所需工具有20 t 葫蘆8 個，銀盤水電站機組轉輪安裝在主軸的底部，支持蓋套設在主軸外，支持蓋安裝于轉輪的上部，頂蓋安裝在基坑內，支持蓋與頂蓋連接，轉輪吊裝采用主軸、支持蓋及轉輪三位一體的方式吊裝（圖1）。

圖1 方式1 吊裝及回裝程序示意

起吊步驟如下：

（1）在水導軸承座處安裝轉輪支撐，由裝輪支撐來承受水輪發電機整體重量。

（2）使用專用工具拆除發電機與轉子連接螺栓，吊出發電機轉子。

（3）拆除發電機軸與操作油管并吊出。

（4）將起重吊具與水輪機軸連接。

（5）在起重吊具上掛上8 個20 t 的手拉葫蘆，下方與支持蓋相連。

（6）拆除轉輪支撐，采用人力將支持蓋上拉所需高度。

（7）將水輪機及支持蓋吊運至安裝間轉輪位置處。

回裝步驟如下：

（1）檢修完成后將轉輪支持蓋及主軸組裝好后，將起重吊具與水輪機軸連接。

（2）在水輪機吊具上掛上8 個20 t 的手拉葫蘆，與支持蓋相連。

（3）吊運至基坑，將轉輪吊入轉輪室。

（4）采用人力將支持蓋放回至安裝位置。

（5）安裝轉輪支撐，拆除吊具。

回裝步驟主要困難在于，在支持蓋提升、下放過程中，雖然按照“統一指揮、同步下放”方式，但操作人員過多，1 臺葫蘆4人，8 臺葫蘆共計32 人，很難做到真正同步，會導致葫蘆受力不均，受力過大的容易損壞。支持蓋在吊起后就是高空臨邊作業，容易發生高處墜落或者其他安全事故。支持蓋提起到結束至少需要10 h，施工人員勞動強度大，精神疲勞，工作效率低，橋機荷載大，存在較大的人身和設備安全風險。

1.2 方式2 吊裝及回裝

方式2 為轉輪、支持蓋分開吊運。在轉輪葉片和基礎環上開設懸掛孔，將鋼索從懸掛孔中穿過，轉輪重量由基礎環承受。然后用起重機構將支持蓋吊出，再吊運轉輪。回裝先將轉輪吊入基坑，用鋼索固定，再吊運支持蓋。吊裝完成之后，為了不影響機組安全運行，再將懸掛孔封住。

這種吊裝方式的缺陷在于封堵懸掛孔后會影響葉片過流面的型線和表面粗糙度，易使懸掛孔周圍造成嚴重的磨損和空蝕破壞，影響水輪機的正常運行。例如，我國的萬安、沙灣電站均采用此吊裝方式。

2 優化措施

新方式需8 個支墩，8 個20 t 吊帶。

2.1 支墩制作

支墩設計見圖2。

圖2 支墩設計圖

在其上方設置尼龍板，防止與支持蓋接觸導致支持蓋接觸面損傷。在280 mm 高位置開孔，安裝支持蓋螺栓固定避免支墩掉入尾水管。將支墩安裝在頂蓋上，用螺栓固定，用于支撐支持蓋。現場準備20 t 吊帶8 根，安裝方式見圖3。

圖3 采用新裝置示意

2.2 使用方法

（1）在水導軸承座處安裝轉輪支撐。由裝輪支撐來承受水輪發電機整體重量。

（2）使用專用工具拆除發電機與轉子連接螺栓，吊出發電機轉子。

（3）拆除發電機軸與操作油管并吊出。

（4）將起重吊具與主軸連接；將吊帶的一端與起重吊具連接。

（5）將轉輪提升一定高度，拆除轉輪支撐。

（6）起重吊具將轉輪緩慢升高，支持蓋的重量由轉輪止推裝置承受，然后將軸流轉槳式水輪機整體升高超過支墩高度。

（7）將支墩安裝于頂蓋與支持蓋組合法蘭處，采用支持蓋螺栓固定，起重吊具下降將支持蓋置于支墩上。

（8）起重吊具將主軸與轉輪緩慢下降，使支持蓋與轉輪分離一定距離（吊帶能安裝在支持蓋上），提升轉輪與主軸，使支持蓋重量由吊帶全部承受，然后吊運至安裝間，拆除轉輪。

（9）在轉輪、主軸和支持蓋在安裝間檢修組裝完成后，用起重裝置將轉輪與主軸、支持蓋吊運至基坑，將支持蓋放在支墩上，支墩完全承受支持蓋重量后，拆除吊帶。整體提升轉輪、支持蓋及主軸超過支墩，此時支持蓋重量由轉輪承受，拆除支墩。

（10）轉輪、支持蓋整體下降至支持蓋與頂蓋連接止口后，將水輪機轉輪下降至轉輪室，安裝轉輪支撐，即可拆除起重吊具。

通過增加支墩后，首先將軸流轉槳式水輪機采用起重吊具吊起，然后將支墩安裝在頂蓋上支撐支持蓋，起重吊具將主軸下降使轉輪與支持蓋具有一定的距離，最后起重吊具將主軸、轉輪和支持蓋運回安裝間拆除檢修即可。本文提供的新的裝置方法與現有的相比，吊帶不需要人員拉動，支墩制作成本較低，安裝支墩的時間相比于向上拉動手拉葫蘆的時間較短，因此節約了時間，且主軸在下降的過程中是通過支墩將支持蓋支撐的，吊帶是不受力的，吊帶長度是一致的，因此不存在受力不均勻的情況，且不需要很多人來拉動手拉葫蘆，節約了人力，同時也縮短了吊裝時間；并且這種方式不會對水輪機槳葉葉片有任何損傷，安裝質量得到保證。

3 結語

提出對水輪機轉輪吊裝采用一種新型裝置及方法，取消手拉葫蘆，采用吊帶時受力均勻，不存在葫蘆不同步的過程，對工人的勞動強度有效的進行了控制，有效地從整體上改善了現場人員和設備的安全性。此外，采用新設計轉輪吊裝裝置及方法后，實際使用達到了設計的目標，吊運轉輪時間縮短至1/3，所需工人減少至1/8，工作效率明顯、簡單操作、方便易懂，具有推廣價值。