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高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策

文檔作者：李軍文檔來源：葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司		點(diǎn) 擊數(shù)：	更新時(shí)間： 2025年06月06日
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第36卷第1期水電站機(jī)電技術(shù)
2013年2月Mechanical＆Electdcal T色chnique ofHydropower Station
V01．36 No．1
Feb．2013 7
高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策
李軍
(葛洲壩集團(tuán)機(jī)電建設(shè)有限公司，四川成都610091)
摘要：結(jié)合錦屏二級(jí)水電站機(jī)組幾個(gè)特殊的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分析出了高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝的技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)
也提出了相應(yīng)對(duì)策或解決方法，得到了較好地應(yīng)用，縮短了安裝直線工期，為錦屏二級(jí)水電站首批機(jī)組提前發(fā)電創(chuàng)
造了有利的條件。
關(guān)鍵詞：技術(shù)難點(diǎn)；對(duì)策；錦屏二級(jí)水電站
中圖分類號(hào)：’Ⅸ730．6 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B 文章編號(hào)：1672—5387(2013)Ol—0007一06
1概述2水輪機(jī)安裝技術(shù)難點(diǎn)
錦屏二級(jí)水電站位于四川省涼山彝族自治州木
里、鹽源、冕寧三縣交界處的雅礱江干流錦屏大河灣
上，是雅礱江上水頭最高、裝機(jī)規(guī)模最大的巨型水電
站。全地下電站布置8臺(tái)單機(jī)容量600 Mw的水輪
發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)容量4800 Mw，額定水頭288 m，
最大水頭318．8 m。工程于2007年1月全面開工，計(jì)
劃2012年首批機(jī)組發(fā)電，2014年竣工。機(jī)組主要技
術(shù)參數(shù)見表1。
表1 機(jī)組主要技術(shù)參數(shù)表
水輪機(jī)主要參數(shù)發(fā)電機(jī)主要參數(shù)
2．1座環(huán)焊接
座環(huán)上、下環(huán)板板厚分別260 mm、220 mm，材
質(zhì)為進(jìn)口S355J2G3 Z35鋼板，為國(guó)內(nèi)已建電站環(huán)板
最厚的座環(huán)。座環(huán)上、下環(huán)板間距為786 mm，焊接施
工空間小，容易出現(xiàn)焊接缺陷。座環(huán)與底環(huán)、頂蓋的
聯(lián)接螺栓孔車間已加工，現(xiàn)場(chǎng)焊接變形控制要求高，
其中組合面焊接收縮量≤2 mm，否則將影響導(dǎo)水機(jī)
構(gòu)的安裝。因此，座環(huán)安裝控制的難點(diǎn)在于座環(huán)焊接
質(zhì)量的控制，現(xiàn)場(chǎng)施工中主要采取了以下幾項(xiàng)措施
控制座環(huán)焊接質(zhì)量，取得了良好的效果：
(1)現(xiàn)場(chǎng)成立焊接質(zhì)量與變形控制小組，隨時(shí)對(duì)
座環(huán)水平、半徑等測(cè)量監(jiān)控并根據(jù)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)調(diào)整焊
接順序。
(2)根據(jù)座環(huán)的結(jié)構(gòu)形式采用合理的焊接順序
與焊接方法。其中，上、下環(huán)板焊接采用每班8人對(duì)
稱同時(shí)由內(nèi)向外分段退步施焊的方法。
(3)采用約束焊，在焊縫位置合理布置一定厚度
同種材質(zhì)(兩種厚度：70 mm與30 mm)、數(shù)量的合縫
搭板。
(4)中間焊層采用錘擊法消除焊接應(yīng)力，控制預(yù)
熱溫度、層間溫度和溫度梯度。
(5)上、下環(huán)板的平、仰焊位各焊接厚度一半時(shí)，
260～300℃×4 h消氫處理，緩冷至室溫后PI’(著
收稿日期：20t2一08—21
作者簡(jiǎn)介：李軍(1978一)，男，工程師，從事水電站機(jī)電安裝、檢修
與技術(shù)管理工作。
萬方數(shù)據(jù)
8 水電站機(jī)電技術(shù)第36卷
色)、uT(超聲波)檢驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)缺陷提前返修，合格后
繼續(xù)焊接。
2．2蝸殼悶頭組焊、吊裝
蝸殼悶頭受運(yùn)輸尺寸限制，分1個(gè)圓頂與8瓣
不規(guī)則曲面到貨，現(xiàn)場(chǎng)悶頭單獨(dú)拼焊很難控制其周
長(zhǎng)、弧度與水平等尺寸。受廠房上游墻阻擋，悶頭不
能直接利用廠房橋機(jī)吊裝就位，原設(shè)計(jì)經(jīng)壓力鋼管
施工支洞采用臺(tái)車運(yùn)輸，壓力鋼管施工支洞距蝸殼
進(jìn)口段長(zhǎng)達(dá)120 m，需要鋪設(shè)的運(yùn)輸軌道長(zhǎng)，且天錨
設(shè)置及軌道固定困難。
針對(duì)上述施工難點(diǎn)，采取了以下兩個(gè)新工藝：一
是悶頭直接在蝸殼進(jìn)口段管口上拼裝，利用蝸殼進(jìn)
口段作為模板，悶頭尺寸可以直接依據(jù)蝸殼進(jìn)口段
調(diào)整，悶頭拼焊尺寸控制簡(jiǎn)便、工裝簡(jiǎn)單。二是在蝸
殼進(jìn)口處鋪設(shè)一段短軌道，利用廠房橋機(jī)將悶頭及
蝸殼進(jìn)口段整體吊裝至短軌道上，將悶頭及蝸殼進(jìn)
口段整體向上游方向拖，待蝸殼直管段安裝后，將悶
頭及蝸殼進(jìn)口段拖運(yùn)就位安裝，上述對(duì)策可以有效
簡(jiǎn)化工裝、提高質(zhì)量和工效，降低安全風(fēng)險(xiǎn)，見圖1。
1、拉肇器＼
、＼蝸殼內(nèi)支撐
＼
Ⅶ殼進(jìn)口段
【一?一【。
l、、鋼支墩
丌Il J 17『一1＼lf
＼ 輒毫忉謀’蝴
圖1悶頭拼焊及悶頭與蝸殼進(jìn)口段整體吊裝圖
2．3蝸殼焊縫檢測(cè)
錦屏二級(jí)水電站單機(jī)容量600 MW，額定水頭
288 m，最大水頭318．8 m，額定轉(zhuǎn)速166．67 r／min，屬
于高水頭、高轉(zhuǎn)速的大型機(jī)組。對(duì)于這種高水頭、高
轉(zhuǎn)速的大型機(jī)組，在其運(yùn)行或停機(jī)的過程中，蝸殼內(nèi)
的壓力均比較高，尤其是事故停機(jī)的過程中蝸殼內(nèi)
壓力突然升高，對(duì)蝸殼的強(qiáng)度是一種嚴(yán)重考驗(yàn)。為了
保證機(jī)組長(zhǎng)期穩(wěn)定、安全運(yùn)行，蝸殼的裝焊質(zhì)量相當(dāng)
重要，除了從焊工水平、焊接工藝、焊接過程控制外，
焊后焊縫檢測(cè)控制尤為重要。在焊縫檢測(cè)方面主要
采取了三項(xiàng)重要舉措：
(1)蝸殼焊縫檢測(cè)引進(jìn)了ToFD(超聲時(shí)差衍射
法)技術(shù)代替RT(射線)，采用MT(磁粉)、uT(超聲
波)、ToFD(超聲衍射時(shí)差法)三種方法進(jìn)行蝸殼焊
縫檢測(cè)，充分利用三種檢測(cè)方法各自的優(yōu)點(diǎn)，從而可
直觀判定缺陷性質(zhì)。
(2)蝸殼焊縫檢測(cè)合格后，施工單位提交業(yè)主委
托的第三方進(jìn)行至少50％比例的抽檢，在蝸殼焊縫
質(zhì)量控制上又增加了一項(xiàng)保障措施。
(3)采用蝸殼水壓試驗(yàn)、保壓澆筑來驗(yàn)證蝸殼
焊縫焊接質(zhì)量，消除蝸殼焊接殘余應(yīng)力與局部應(yīng)力，
滿足了機(jī)組安全、穩(wěn)定運(yùn)行。
2．4圓筒閥安裝
水輪機(jī)采用了新型水輪機(jī)進(jìn)水閥門即圓筒閥，
具有結(jié)構(gòu)緊湊、重量輕的優(yōu)點(diǎn)，其強(qiáng)度及剛度要求
高，安裝工藝復(fù)雜，精度要求高。主要安裝特點(diǎn)：圓筒
閥與頂蓋一起參與導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝、安裝；圓筒閥接力
器現(xiàn)場(chǎng)不需分解，但需單個(gè)做耐壓試驗(yàn)；青銅導(dǎo)向塊
現(xiàn)場(chǎng)配刨，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝前裝配于圓筒閥上。主要施
工難點(diǎn)是：閥體焊接變形控制，圓筒閥青銅導(dǎo)向塊與
座環(huán)導(dǎo)軌間隙控制，圓筒閥6個(gè)接力器同步問題。
(1)閥體焊接變形控制
閥體分瓣面立面焊縫焊接，由四名合格焊工里
外同時(shí)、對(duì)稱焊接，采用“小規(guī)范分段退步法”焊接，
分段長(zhǎng)度350～400 llml／段，焊條采用①3．2的
E5015焊條。閥體立面焊縫焊接完成后，再次把緊組
合螺栓，并將螺帽至少在兩個(gè)方向點(diǎn)焊，然后用制造
廠提供的鋼板封堵組合縫兩側(cè)的組合螺栓用的工藝
孔，焊接封堵鋼板坡口，焊接順序見圖2。填充層每
層焊接后，應(yīng)錘擊消應(yīng)。焊接過程中應(yīng)在焊縫內(nèi)、外
側(cè)適當(dāng)位置布置幾塊百分表，以監(jiān)視焊接過程中的
閥體變形，根據(jù)變形情況調(diào)整焊接程序。
萬方數(shù)據(jù)
第1期李軍：高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策9
分■而立面焊■髓■序工藝
圖2閥體立面焊縫、螺栓工藝孔封堵板焊接順序圖
(2)圓筒閥青銅導(dǎo)向塊與座環(huán)導(dǎo)軌間隙控制
工地座環(huán)機(jī)加工時(shí)采用大型立式銑床加工座環(huán)固定
導(dǎo)葉導(dǎo)軌，加工后其半徑控制在＆8 635±0．25 mm。
圓筒閥與頂蓋一起參與預(yù)裝，青銅導(dǎo)向塊配刨
數(shù)據(jù)確定采用輔助測(cè)量法。預(yù)裝前加工12塊比現(xiàn)有
青銅導(dǎo)向塊厚度稍薄的標(biāo)準(zhǔn)塊(厚度^)，然后用螺
栓把和在圓筒閥上。預(yù)裝時(shí)用塞尺測(cè)量檢查每個(gè)固
定導(dǎo)葉導(dǎo)軌與其對(duì)應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)塊的間隙g，則青銅導(dǎo)向
塊配刨后的厚度j妊“g-6，其中8為固定導(dǎo)葉導(dǎo)
軌與青銅導(dǎo)向塊的設(shè)計(jì)間隙(1．2 mm)。
(3)圓筒閥6個(gè)接力器同步
主要通過液壓比例閥控制接力器控制油量大小
校正發(fā)生的不同步的偏差以保證各接力器的同步運(yùn)
行。
2．5長(zhǎng)短葉片型轉(zhuǎn)輪安裝
轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)、葉片與泄水錐組成，葉片采
用主副葉片型(也稱長(zhǎng)短葉片型，15+15片)，整體
交貨。轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)為階梯狀迷宮，其與固定止漏環(huán)間
隙無法直接測(cè)量，既要控制徑向間隙還要控制軸向
錯(cuò)牙，否則止漏環(huán)將會(huì)發(fā)生碰撞。因此，必須有嚴(yán)格
的工藝來保證，主要工藝要點(diǎn)如下：
(1)轉(zhuǎn)輪與水機(jī)軸在安裝間聯(lián)軸，采用專用測(cè)圓
架測(cè)量檢查轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)圓度以及轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)與水輪
機(jī)軸軸領(lǐng)的同軸度。
(2)底環(huán)安裝時(shí)，懸掛機(jī)組中心鋼琴線，測(cè)量底
環(huán)與下固定止漏環(huán)的同心度，均布8點(diǎn)測(cè)量，仔細(xì)記
錄中心偏差的大小以及方位，在轉(zhuǎn)輪安裝后止漏環(huán)
間隙無法檢查的情況下可通過此處間隙進(jìn)行測(cè)算。
(3)轉(zhuǎn)輪與水機(jī)軸聯(lián)軸整體吊裝后，等分8點(diǎn)用
塞尺測(cè)量轉(zhuǎn)輪上冠與底環(huán)間隙，通過此間隙換算轉(zhuǎn)
輪止漏環(huán)與下固定止漏環(huán)間隙，從而確定轉(zhuǎn)輪是否
在機(jī)組中心上。
(4)頂蓋吊裝后，通過頂蓋上8個(gè)測(cè)量孔測(cè)量轉(zhuǎn)
輪與上固定止漏環(huán)間隙，計(jì)算轉(zhuǎn)輪與機(jī)組中心的偏
心。
(5)機(jī)組盤車前，測(cè)量上止漏環(huán)間隙、轉(zhuǎn)輪下環(huán)
與底環(huán)間隙，將轉(zhuǎn)動(dòng)部分置中；測(cè)量轉(zhuǎn)輪下環(huán)與底環(huán)
高差(設(shè)計(jì)：轉(zhuǎn)輪下環(huán)比底環(huán)低0．30～0．45 mm)，從而
測(cè)算轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)
與下固定止漏環(huán)軸向錯(cuò)牙，防止轉(zhuǎn)輪止漏環(huán)碰
撞。
(6)盤車過程中監(jiān)測(cè)上止漏環(huán)間隙、轉(zhuǎn)輪上冠與
底環(huán)間隙，計(jì)算旋轉(zhuǎn)中心與底環(huán)、頂蓋的偏心值，調(diào)
整轉(zhuǎn)動(dòng)部分使整個(gè)軸系旋轉(zhuǎn)中心與底環(huán)、頂蓋同心
度合格。
3發(fā)電機(jī)安裝技術(shù)難點(diǎn)
3．1下機(jī)架、定子基礎(chǔ)一期預(yù)埋
考慮到錦屏二級(jí)水電站水頭高，為保證機(jī)組安
全、穩(wěn)定運(yùn)行，下機(jī)架、定子基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為套管埋
人式地腳螺栓(其中定子基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)見圖3)，在一期
混凝土澆筑時(shí)隨土建進(jìn)度預(yù)埋?，F(xiàn)場(chǎng)受土建施工環(huán)
境與條件限制，若使每個(gè)下機(jī)架、定子基礎(chǔ)螺桿(每
臺(tái)機(jī)下機(jī)架基礎(chǔ)螺桿24顆、定子基礎(chǔ)螺桿72顆)調(diào)整
符合標(biāo)準(zhǔn)要求(中心偏差≤2 mm，高程偏差0～+3 mm，
垂直度偏差≤螺桿長(zhǎng)度，450)，現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整量大、難度
高，并且混凝土澆筑后易出現(xiàn)不同程度的位移。另
外，即使每顆基礎(chǔ)螺桿在混凝土澆筑后尺寸符合要
求，則下機(jī)架、定子吊裝時(shí)必須在每顆螺桿周圍布置
1人將螺桿穿人基礎(chǔ)板螺桿孔內(nèi)，這樣費(fèi)時(shí)費(fèi)力且
不安全。
圖3定子基礎(chǔ)螺桿結(jié)構(gòu)圖
為保證下機(jī)架、定子基礎(chǔ)螺桿的預(yù)埋質(zhì)量，從而
確保其順利、安全、快速吊裝到位，主要采取了如下
對(duì)策：
(1)用鋼板制作臨時(shí)模板，根據(jù)圖紙上下機(jī)架、
定子基礎(chǔ)板布置基礎(chǔ)螺桿的數(shù)量、間距將基礎(chǔ)螺桿
萬方數(shù)據(jù)
10 水電站機(jī)電技術(shù)第36卷
固定在臨時(shí)模板上，
整體進(jìn)行調(diào)整。
基礎(chǔ)螺桿與臨時(shí)模板作為一個(gè)(4)將所有定位筋焊接前調(diào)整半徑的標(biāo)準(zhǔn)提高，
(2)利用AUTOCAD制圖并結(jié)合發(fā)電機(jī)基礎(chǔ)圖
求出每個(gè)基礎(chǔ)螺桿方位的坐標(biāo)點(diǎn)、臨時(shí)模板調(diào)整基
準(zhǔn)點(diǎn)，用全站儀測(cè)放出上述坐標(biāo)點(diǎn)。
(3)在基礎(chǔ)板周圍預(yù)埋槽鋼，用于下機(jī)架、定子
基礎(chǔ)螺桿調(diào)整完后的加固。
(4)下機(jī)架、定子基礎(chǔ)調(diào)整合格后，用全站儀測(cè)
量檢查每個(gè)基礎(chǔ)螺桿的中心、方位與高程是否符合
標(biāo)準(zhǔn)要求。
(5)下機(jī)架、定子吊裝前，制作三種不同長(zhǎng)度規(guī)
格的導(dǎo)向管，分別置于每個(gè)基礎(chǔ)螺桿上，隨著下機(jī)
架、定子緩慢下降高度，先穿入長(zhǎng)導(dǎo)向管，最后穿入
短導(dǎo)向管，這樣下機(jī)架、定子吊裝定位準(zhǔn)確，節(jié)約了
人力、時(shí)間，保證了安全。
3．2定位筋裝焊
定子采用了浮動(dòng)式雙鴿尾筋，定位筋與托板的
設(shè)計(jì)間隙為O．50 mm，定位筋相對(duì)于托塊時(shí)活動(dòng)的，
不便于定位筋調(diào)整。定子機(jī)座環(huán)板7層，定位筋108
根，因ALsTOM廠家工藝是定位筋裝焊與鐵心疊裝
同步施工(即“以片定筋”工藝)，故提供的定位筋調(diào)
整工具數(shù)量極少，其中定位筋托塊頂柱提供30個(gè)
(每個(gè)托塊需布置2個(gè))，弦距雙頭頂柱一個(gè)未提供，
給現(xiàn)場(chǎng)定位筋調(diào)整、焊接施工增加了非常大的難度。
現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行的定位筋焊后半徑標(biāo)準(zhǔn)采用廠家標(biāo)準(zhǔn)
(5 985護(hù)mm)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于《四川省雅礱江錦屏二級(jí)水
電站水輪發(fā)電機(jī)安裝質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》中定位筋焊后
半徑標(biāo)準(zhǔn)(5 985鬈mm)。
定位筋是定子組裝中最關(guān)鍵的一步，其安裝質(zhì)
量的好壞直接關(guān)系到后序工作的正常進(jìn)行。為了高
質(zhì)量、高效率地完成定位筋的裝焊，主要采取了以下
措施：
(1)現(xiàn)場(chǎng)采用傳統(tǒng)的先裝焊定位筋、后整體疊片
的工藝(即“以筋定片”工藝)代替廠家工藝(即“以
片定筋”工藝)，施工工序單一，干擾小，工期短。
(2)在定位筋與其托塊間采用小楔子板，將定位
筋與其托塊楔緊，以便在定位筋裝焊、疊片過程中有
效地固定，鐵心分段預(yù)壓后取出已疊高度對(duì)應(yīng)的小
楔子板，調(diào)整定位筋與托塊間隙為0．50 mm。
(3)現(xiàn)場(chǎng)將下齒壓板固定工具C型夾2套(每
套144個(gè))代替托塊頂柱用于定位筋調(diào)整，勉強(qiáng)滿足
一環(huán)定位筋的調(diào)整固定。
控制在0～+0．10mm。
(5)定位筋焊接采用富氬氣體保護(hù)焊(20％
C02+80％Ar)方法代替手工電弧焊。
(6)定位筋在焊接過程中，4名焊工采用同環(huán)、
跳躍、同步、同速、同焊接規(guī)范方式焊接。
(7)焊接過程中每層每道焊縫焊接完成后測(cè)量
1次，根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)及時(shí)調(diào)整焊接順序，并且對(duì)超標(biāo)
的定位筋托塊提前處理，盡量減少定位筋焊接后的
處理量。
3．3轉(zhuǎn)子裝配
結(jié)合轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，若想轉(zhuǎn)子裝配后最終半徑、
圓度、垂直度等尺寸滿足標(biāo)準(zhǔn)要求，需控制這幾個(gè)重
點(diǎn)與難點(diǎn)：副立筋裝焊、下壓板安裝、磁軛疊裝、磁軛
熱套。
(1)副立筋裝焊
錦屏二級(jí)機(jī)組轉(zhuǎn)子采用副立筋及徑切向復(fù)合鍵
的連接結(jié)構(gòu)，副立筋現(xiàn)場(chǎng)配刨及安裝的質(zhì)量直接影
響轉(zhuǎn)子整體裝配質(zhì)量，是轉(zhuǎn)子裝配過程中極其重要
的一環(huán)。副立筋裝焊需注意：精確測(cè)量副立筋配刨數(shù)
據(jù)；為避免副立筋現(xiàn)場(chǎng)配刨、凸鍵制造兩者正公差累
計(jì)造成磁軛疊裝時(shí)凸鍵無法放人鍵槽，從而影響磁
軛疊裝質(zhì)量，須將副立筋配刨后按照半徑負(fù)公差(即
一0．20 mm)計(jì)算配刨量(標(biāo)準(zhǔn)±0．30 mm)。
(2)下壓板安裝
在《水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)規(guī)范》(GB廠I’
8564—2003)、《四川省雅礱江錦屏二級(jí)水電站水輪發(fā)
電機(jī)安裝質(zhì)量檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)》與廠家標(biāo)準(zhǔn)中無下壓板安
裝標(biāo)準(zhǔn)。但是為了確保轉(zhuǎn)子磁軛疊裝質(zhì)量，考慮轉(zhuǎn)子
磁軛下沉量，現(xiàn)場(chǎng)用測(cè)圓架和百分表調(diào)整下壓板安
裝符合如下標(biāo)準(zhǔn)：周向波浪度≤1．5 mm，半徑差≤
1 mm，徑向外側(cè)比內(nèi)側(cè)高1 mm。這樣調(diào)整下壓板
后，可以減小磁軛隨著疊裝高度增加產(chǎn)生的外傾現(xiàn)
象，從而防止磁軛疊裝成上大下小的喇叭口；磁軛拆
除支撐后，磁軛下沉使下壓板水平基本為零。
(3)磁軛疊裝
每段壓緊前后，應(yīng)對(duì)磁軛疊片的絕對(duì)半徑、圓度
進(jìn)行測(cè)量，分析測(cè)量數(shù)據(jù)，將超出設(shè)計(jì)值的超標(biāo)點(diǎn)進(jìn)
行處理到合格范圍，不能將超標(biāo)點(diǎn)累積到下一段。
隨著疊裝高度增加，在磁軛的徑向上用錘擊的
方法(塑料錘)將疊片整形，使之緊靠磁軛健，消除磁
軛表面凹凸不平狀況，提高測(cè)量數(shù)據(jù)的精確。
萬方數(shù)據(jù)
第1期李軍：高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝技術(shù)難點(diǎn)及對(duì)策1 1
磁軛中部是疊裝最難控制的階段，是疊裝的控
制重點(diǎn)。最有效的辦法是在中段上增加測(cè)量次數(shù)，
消除超標(biāo)點(diǎn)，保證磁軛疊裝的質(zhì)量要求。
(4)磁軛熱套
轉(zhuǎn)子磁軛疊裝后熱套，熱套過贏量3．5 mm，通
過在磁軛與副立筋間加不同厚度的墊片來補(bǔ)償和調(diào)
整磁軛圓度、同心度、垂直度。由于磁極采用T尾與磁
軛連接，磁極的T尾兩側(cè)均現(xiàn)場(chǎng)焊接通長(zhǎng)等厚(3 mm)
的磁極墊條，磁極結(jié)構(gòu)不能補(bǔ)償磁軛圓度、同心度與
垂直度超差現(xiàn)象。所以，磁軛熱套對(duì)轉(zhuǎn)子裝配的最
終質(zhì)量控制相當(dāng)重要。
磁軛熱套加墊量計(jì)算公式：6=疋(硒一R平均)
+K I+K 2
式中：8一加墊厚度，mm
K-過贏量(3．5)，mm
陸—磁軛對(duì)應(yīng)凸鍵位置實(shí)測(cè)上、中、下半徑的
平均值，mm
R平均一磁軛整體的平均半徑，mm
K，、K廠實(shí)測(cè)凸鍵與磁軛和副立筋間隙值，mm
磁軛熱套時(shí)采用加熱板加溫，加熱應(yīng)保證均勻，
嚴(yán)格控制溫升、溫降，以免磁軛產(chǎn)生偏移；采用保溫
被作為隔熱屏障將磁軛嚴(yán)實(shí)包裹起來，使在加熱過
程磁軛與轉(zhuǎn)子支架很好形成溫差；加墊工作應(yīng)對(duì)稱
進(jìn)行。
3．4導(dǎo)軸承間隙調(diào)整
發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承的支撐為鍵支撐結(jié)構(gòu)(見圖4)，
導(dǎo)軸承與滑轉(zhuǎn)子(軸領(lǐng))的間隙通過平鍵的厚度來保
證。機(jī)組安裝時(shí)，根據(jù)發(fā)電機(jī)上、下導(dǎo)油槽結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，
平鍵配置時(shí)采取兩道工序進(jìn)行，第一道工序是粗加
工平鍵，并預(yù)留O．10 mm的現(xiàn)場(chǎng)修配量。第二道工序
是現(xiàn)場(chǎng)手工修磨粗加工的平鍵，修配至規(guī)定厚度。這
樣，保證修磨后的平鍵與軸瓦為平面接觸且間隙符
合要求，工作量大，難度也大。
發(fā)電機(jī)軸
導(dǎo)軸承瓦斟爹‘
圖4發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)圖
根據(jù)發(fā)電機(jī)導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，須采取合理的方
法對(duì)平鍵加工數(shù)據(jù)精確確定，從而盡量減少現(xiàn)場(chǎng)手
工修磨平鍵的工作量，下面介紹三種平鍵加工數(shù)據(jù)
確定方法：
(1)采用內(nèi)徑千分尺測(cè)量(間接測(cè)量法)
采用內(nèi)徑千分尺測(cè)量軸領(lǐng)至機(jī)架側(cè)的最小距離
L'并用游標(biāo)卡尺測(cè)量軸瓦的厚度L1，則平鍵加工后
厚度H-L-L1—6，其中6指導(dǎo)瓦間隙。
(2)采用配對(duì)楔子板測(cè)量(楔子板法)
在軸瓦的限位銷之間打人配對(duì)楔子板，當(dāng)判斷
配對(duì)楔子板完全打緊，在其中一塊楔子板上做一標(biāo)
記，將配對(duì)楔子板緩慢取出后用游標(biāo)卡尺測(cè)量配對(duì)
楔子板的厚度L，測(cè)出的數(shù)值即為軸瓦背部至機(jī)架
側(cè)的距離，則平鍵加工后厚度H-工廠6，其中6指
導(dǎo)瓦間隙。
(3)采用標(biāo)準(zhǔn)鍵輔助測(cè)量(標(biāo)準(zhǔn)鍵輔助法)
現(xiàn)場(chǎng)精加工一塊厚度比現(xiàn)有平鍵薄的標(biāo)準(zhǔn)鍵，
嚴(yán)格控制好平面度及平行度。用小型楔子板將軸瓦
緊靠在軸領(lǐng)上，且大軸不偏移。放人標(biāo)準(zhǔn)鍵，用楔子
板將標(biāo)準(zhǔn)鍵緊靠至機(jī)架側(cè)，用塞尺測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)鍵面與
瓦背的距離L則平鍵加工后厚度H-n如6，其中
j1指標(biāo)準(zhǔn)鍵厚度，6指導(dǎo)瓦間隙。
3．5機(jī)組軸線測(cè)量與調(diào)整
錦屏二級(jí)機(jī)組軸系由發(fā)電機(jī)上端軸、轉(zhuǎn)子中心
體、下端軸、水輪機(jī)軸及轉(zhuǎn)輪共5段組成，共設(shè)置了
上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)三套導(dǎo)軸承和一套推力軸承，推力
軸承與下導(dǎo)軸承分布在兩個(gè)單獨(dú)的油槽內(nèi)，其中推
力軸承布置在下機(jī)架中心體上部，位于上導(dǎo)與下導(dǎo)
之間，采用外循環(huán)冷卻方式與剛性支撐結(jié)構(gòu)。機(jī)組軸
線結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是分段數(shù)多，結(jié)合面多，軸線各法蘭的連
接均采用定位結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，所有的定位銷釘孔、銷套孔
在制造廠內(nèi)加工完畢，現(xiàn)場(chǎng)無法對(duì)軸線各部件的相
對(duì)位置進(jìn)行調(diào)整，從而無法有效消除工廠加工誤差、
運(yùn)輸變形、工地焊接變形對(duì)軸線造成的不利因素，處
理軸線難度較大。
廟于軸線調(diào)整是直線工期，因此直接影響機(jī)組
的安裝工期及投產(chǎn)發(fā)電日期。如何盡快調(diào)整好軸線，
不僅是機(jī)組安裝質(zhì)量方面的要求，同時(shí)也是機(jī)組安
裝進(jìn)度的要求。在機(jī)組軸線測(cè)量與調(diào)整方面，主要采
取了以下有效措施：
(1)盤車時(shí)引進(jìn)了省時(shí)且省力的機(jī)械盤車，以
(下轉(zhuǎn)第34頁)
萬方數(shù)據(jù)
水電站機(jī)電技術(shù)第36卷
5導(dǎo)軸瓦間隙測(cè)量與調(diào)整
導(dǎo)軸瓦間隙測(cè)量與調(diào)整，是機(jī)組軸線調(diào)整的重
要環(huán)節(jié)。對(duì)于這種傘式三導(dǎo)軸承的機(jī)組，鏡板水平、
推力受力測(cè)量與調(diào)整已結(jié)束，主軸已基本位于機(jī)組
中心。因推力受力測(cè)量時(shí)是抱緊上導(dǎo)和水導(dǎo)瓦，綜合
考慮發(fā)電機(jī)空氣間隙和水輪機(jī)止漏環(huán)間隙，所以此
時(shí)應(yīng)精調(diào)中心，將主軸在下導(dǎo)處移到機(jī)組中心線上，
主軸的旋轉(zhuǎn)中心與機(jī)組中心重合；先將下導(dǎo)瓦間隙
按規(guī)定值均勻分配，并將主軸在下導(dǎo)處抱緊，根據(jù)修
后擺度的大小和方位、主軸停留位置、上導(dǎo)與水導(dǎo)的
設(shè)計(jì)間隙值，用圖解法計(jì)算上導(dǎo)與水導(dǎo)各瓦應(yīng)調(diào)間
隙值，并用公式計(jì)算法進(jìn)行校核，然后按計(jì)算間隙值
調(diào)整上導(dǎo)與水導(dǎo)各瓦間隙，最后將各瓦楔子板鎖緊
螺母鎖緊，這樣三導(dǎo)同心，以避免主軸在旋轉(zhuǎn)過程中
在導(dǎo)軸瓦處蹩勁而引起振動(dòng)。
按照設(shè)計(jì)要求，上、下導(dǎo)瓦設(shè)計(jì)單邊間隙
0．15～0．20 mm，水導(dǎo)瓦設(shè)計(jì)單邊間隙0．16～O．20 mm，
取三導(dǎo)單邊間隙均為0．18 mm，將修后盤車的軸線
的水平投影圖放人三導(dǎo)同心的軸承圓內(nèi)，如圖6所
示。圖中折線BOA為軸線的水平投影，BO為發(fā)電機(jī)
軸線的水平投影，OA為水輪機(jī)軸線的水平投影，O
為主軸在下導(dǎo)處軸心的位置，也是機(jī)組中心和主軸
的旋轉(zhuǎn)中心；上導(dǎo)、水導(dǎo)瓦均為8塊，方位相同，下導(dǎo)
為12塊瓦，方向均與坐標(biāo)軸有一定的角度，又由于
間隙均勻分配，圖中未畫出。根據(jù)圖解法計(jì)算，各瓦
應(yīng)調(diào)間隙值如表5所示。
l●瓦
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圖6
表5 2010年10月22日
上、下、水導(dǎo)各瓦應(yīng)調(diào)間隙值單位：mm
瓦號(hào)l號(hào)2號(hào)3號(hào)4號(hào)5號(hào)6號(hào)7號(hào)8號(hào)
上導(dǎo)瓦O．23 O．2l O．17 O．14 0．13 O．15 O．19 0．22
水導(dǎo)瓦O．22 O．2l O．17 0．15 0．14 O．15 0．19 O．2l
下導(dǎo)瓦l號(hào)～12號(hào)瓦均為0．18姍
6結(jié)論
上述機(jī)組軸線測(cè)量與調(diào)整的方法在白山抽水蓄
能電站2號(hào)機(jī)組實(shí)施， 經(jīng)開機(jī)試驗(yàn)，振擺比修前
明顯減小，機(jī)組運(yùn)行穩(wěn)定性提高，是抽水蓄能機(jī)組軸
線測(cè)量與調(diào)整方法的有益嘗試，值得推廣應(yīng)用。
參考文獻(xiàn)
【1】陳造奎．水力機(jī)組安裝與檢修【M】．北京：水利電力出版社
[2】姜政權(quán)．水輪發(fā)電機(jī)機(jī)械檢修【M】．北京：工人出版社
(上接第11頁)
卷揚(yáng)機(jī)為驅(qū)動(dòng)力，投入高壓油減載裝置，通過鋼絲繩
和滑輪組來拖動(dòng)機(jī)組轉(zhuǎn)動(dòng)部分逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)。
(2)轉(zhuǎn)輪、水輪機(jī)軸與發(fā)電機(jī)軸到貨后，現(xiàn)場(chǎng)及
時(shí)組織聯(lián)軸測(cè)量水導(dǎo)軸領(lǐng)與止漏環(huán)、下導(dǎo)軸領(lǐng)的同
心度，測(cè)量?jī)奢S的直線度是否符合要求，及早發(fā)現(xiàn)、
分析與解決問題。
(3)提前做好軸線處理的預(yù)案，如：準(zhǔn)備一臺(tái)水發(fā)
軸鏜孔工具與一臺(tái)套水發(fā)軸聯(lián)軸調(diào)整工具螺栓，以備
水導(dǎo)擺度超標(biāo)或聯(lián)軸螺孔錯(cuò)位大進(jìn)行調(diào)整之需。
(4)盤車計(jì)算運(yùn)用數(shù)學(xué)最小二乘法理論，通過
正弦曲線擬合計(jì)算，編制出軸線擺度計(jì)算程序，從而
提高了測(cè)量、計(jì)算精度，使軸線調(diào)整更精確、快捷。
4結(jié)語
本文結(jié)合錦屏二級(jí)水電站機(jī)組幾個(gè)特殊的結(jié)
構(gòu)特點(diǎn)，分析出了高水頭大型水輪發(fā)電機(jī)組安裝的
技術(shù)難點(diǎn)，同時(shí)也提出了相應(yīng)對(duì)策或解決方法，得到
了較好地應(yīng)用，縮短了安裝直線工期，為錦屏二級(jí)水
電站首批機(jī)組提前發(fā)電創(chuàng)造了有利的條件。

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