以禮河四級電站復建工程上機架安裝工藝

郭堂海，楊松翠

（中國水利水電第十四工程局有限公司，云南 昆明 650041）

1 工程概述

以禮河四級電站復建工程裝有4×32.5 MW 沖擊式水輪發電機組，水輪機型號CJA1581-L-185/4×15.4，額定水頭517.5 m，最大水頭542.7 m，額定流量7.23 m3/s，最小水頭515.3 m，額定轉速500 r/min，飛逸轉速900 r/min，額定容量32.5 MW，旋轉方向俯視逆時針[1]。

以禮河四級復建工程水輪發電機的整體結構選型為立軸、懸式、全封閉雙路自循環空氣冷卻、三相、凸機同步發電機。發電機組成部分主要包括：定子、轉子、推導組合軸承和上機架、下導軸承和下機架、空氣冷卻器、制動系統、滅火系統、蓋板、埋入基礎、管路、電纜等必要的部件。上機架為輻射型結構，由中心體及6 個支臂組成，中心體兼作軸承油槽，為鋼板焊接結構，上導軸承和推力軸承布置在中心體內，上機架安裝需提前預裝，配加工墊板后進行回裝。

2 施工工藝

2.1 上機架基礎板、上擋風板及上滅活水管安裝

在上機架臨時安裝工位上布置4 個支墩，支墩布置應平穩可靠且方便上機架清洗、打磨、刷漆等，使用廠房橋機吊裝上機架至固定支墩上，檢查支墩平穩可靠。清洗上機架配合面、定子機座和上機架墊板的配合面，使用刀口尺檢查應無高點和毛刺，安裝上機架支腿基礎板，按要求力矩擰緊把合螺栓，同時按要求力矩檢查上機架支腿連接螺栓（上機架支腿與上機架中心體裝配到貨）。

為了施工安全及清掃方便，優化施工工序，上擋風和上滅火水管提前安裝。預裝上機架上擋風板內圈，拆除上擋風板，焊接擋風板墊條，焊接完成后，徹底清掃上機架，回裝上擋風板。配裝上滅火水管，連接螺栓按規定力矩打緊，鎖墊片鎖緊，整體檢查通過驗收合格。

2.2 上機架預裝

2.2.1 上機架預裝條件

機組中心、標準高程點已返點到位，大件已經預存到機坑內。

定子已吊裝就位，并且中心、高程、水平等調整合格并已完成驗收，定子基礎已澆二期混泥土，且混凝土養護到期。

徹底清理上機架配合面、定子機座與上機架墊板的配合面，油槽等部件浸油表面，應把殘余的型砂和污物清理干凈，并應補刷與廠家同型號的耐油漆。將墊板及上機架相應位置的配合面、螺紋孔和圓柱銷孔進行清理。將定子機座與上機架墊板的配合面進行清理。

2.2.2 上機架預裝輔助工具制作

上機架的軸向基礎墊板共6 個，坐落在定子機座的頂環上，整個上機架由定子機座承重，上機架的水平及高程通過配刨墊板來調整。

為了上機架預裝時高程和水平調整方便，根據圖紙上機架墊板厚度及上機架為6 支腿布置，因此制作6 對楔子板，楔子板用于上機架高程和水平調整。

考慮上機架預裝完成后如何定位，使得回裝時上機架中心、方位不變，結合圖紙及現場實際情況，制作6 對定位塊，采用銷釘定位的方式來完成上機架預裝。為節省材料及成本控制，由于導水機構下導軸承裝配中廠家每臺機提供有8 個Φ30×190 的錐銷，根據錐銷尺寸，準備12 塊長寬高為100 mm×100 mm×60 mm 的鐵板，每兩塊為一對點焊在一起配鉆Φ30×190 的銷釘孔，并使用鋼字碼成對打印標記方便安裝時辨識（圖1）。

圖1 定位塊示意圖

2.2.3 上機架預裝

將6 對楔子板布置在定子機座與上機架墊板的配合面上，調整楔子板頂面高程偏差不超過±1 mm。利用廠房橋機將上機架吊裝至定子機座正上方，在距離楔子板高度10 mm 時，可使用鋼板尺初調上機架與定子機座中心及方位基本一致后，緩慢落鉤，使上機架平穩落在楔子板上。

使用千斤頂、楔子板、水準儀調整上機架高程偏差≤0.5 mm，調整上機架水平≤0.02 mm/m。使用求心器、鋼琴線、內徑千分尺等工具采用電測法，以水輪機實際安裝中心為基準，調整上機架中心偏差≤0.35 mm[2]。在高程、中心和水平調整過程中，先調整高程滿足要求后，調整水平合格，最后調整中心，中心調整合格后復測高程、水平，如不合格，應重復調整和復測直至各項數據合格。水平、高程及中心調整合格后，使用塞尺仔細檢查楔子板與上機架墊板配合面及定子機座配合面應無間隙，6 個方向的楔子板需完全受力，否則重新調整直至接觸面無間隙，楔子板受力均勻，這樣才使得后續配加工墊板的配刨量測量可靠準確，減小誤差。

上機架水平、中心及高程調整合格后，使用內徑千分尺測量上機架墊板配加工數據。根據墊板編號，每塊墊板測量4 個點，測量上機架墊板配合面與定子機座配合面的實際距離并記錄，測量時根據墊板尺寸，應測量4 個角的位置。使用外徑千分尺測量上機架墊板實際尺寸，同樣每塊墊板測量4個點。計算得出上機架墊板配加工量，加工誤差0.05 mm。

2.2.4 上機架預裝定位

上機架中心、水平及高程調整完成并通過驗收后，使用提前準備好成對定位塊，分別點焊在定子基座和上機架支腿上，定位塊點焊牢固，注意避開上機架墊板銷釘位置（圖2）。

圖2 定位塊布置示意圖

在上機架支腿上架設6 塊百分表監測上機架中心位移變化，定位塊插入銷釘，由于是錐型銷釘，使用銅錘對稱打緊銷釘，使得銷釘插入深度應盡量一致，百分表監測與初始值一致。銷釘插入深度用記號筆標記好。復測上機架中心、水平度符合要求后，取出銷釘，上機架吊出。

2.3 上機架回裝

上機架回裝條件：轉子已吊裝就位，上機架已完成預裝，空氣冷卻器已吊入機坑或已安裝完成。

上機架墊板加工好，復測墊板加工后尺寸應滿足要求。將上機架墊板把合上機架支腿上，一同吊裝。吊裝時檢查轉子上端軸無異物，表面清洗干凈，使用廠房橋架將上機架吊裝至轉子正上方，離轉子上端軸距離較近時，調整上機架中心方位，緩慢下落直至離定子機座配合面10 mm 位置時，停止下落。安裝定位銷釘后，上機架下落至橋機不受力后松鉤。

對稱打緊定位銷釘，銷釘插入深度與預裝時基本一致。復測上機架水平高程是否滿足要求，因存在加工誤差，在水平無法滿足0.02 mm/m 且相差不大時，可在墊板與下機架配合面上加塞相應規格薄墊板，調整上機架水平滿足規范要求[3]。

在6 支腿上架設6 塊百分表，上機架墊板與定子機座對稱點焊后對稱焊接，實時監控百分表變化，根據百分表監測數據對焊接方式做出調整，焊接完成后拆除定位塊。

2.4 上機架千斤頂安裝

上機架徑向基礎共6 個，圓周均布，一期混凝土預留安裝位置，二期混凝土澆筑完成。

按圖紙焊接千斤頂裝配中筒裝配的墊板，并安裝筒裝配，按照圖紙預裝千斤頂，須保證支柱螺絲軸線與上機架筒裝配的軸線在一條直線上，并且該直線須指向機組中心，同時還要保證支柱螺栓有合適的行程范圍，再結合混凝土內徑的參考尺寸，確定上機架基礎板的安裝位置。固定上機架基礎板，澆筑二期混凝土。

待混凝土強度達到要求后，按照圖紙要求在上機架基礎板上焊接墊板，安裝底座、支柱螺栓、碟簧、壓板等其它零件。在上機架支腿上架設百分表，監視上機架位移變化，對稱旋緊千斤頂支柱螺栓至碟簧的壓縮量大約為1mm，旋緊螺母鎖定支柱螺栓。

3 結論

以禮河四級電站復建工程上機架安裝，安裝過程總結出采用楔子板調整高程、水平，結合現場廠家材料提供的錐型銷釘，采用銷釘定位法，預裝上機架，使得以禮河四級電站復建工程4 臺機上機架安裝一次合格并順利通過驗收，大大節省成本及人力資源投入，為機組安裝直線工期節省了寶貴的時間。通過機組首次啟機，4 臺機上機架振擺均達到優良標準，事實證明上機架從預裝到回裝，安裝工藝方法可行，為后續同類型機組上機架安裝提供有利借鑒及參考。