水力机组安装与检修

雷雨

【摘 要】从埋设部件安装，到水机构预装，转动部分组合检查，水轮机正式安装；发电机定子安装在水力发电过程中，来自水库、压力前池或调压室位于高处的具有势能的水流通过引水建筑物（即压力水管）直接进入水轮机，冲刷水轮机的叶轮，使叶轮高速转动。转动的叶轮带动同轴的发电机转子一起转动。发电机转子转动产生高频交流电，通过输电线传输到变压器增压后由高压输电线传输到远处的变电站降压。最后传输到用户使用。进入水轮机的水流在冲刷叶轮后从尾水管排出。

【关键词】水轮机组；安装；检修

1.立式混流式水轮机的安装

1.1埋设部件的安装

1.1.1混流式水轮机的埋设部件

尾水管里衬：直锥段或弯肘段；基础环；座环；蜗壳；机坑里衬。

1.1.2埋设件安装的特点

（1）安装与浇混凝土交叉作业。

（2）各埋设件都是大尺寸的薄壁构件，容易变形、变位。

（3）安装质量有严格的要求，尤其是基准件的安装。

1.1.3尾水管里衬的安装（以直锥管安装为例）

（1）准备工作。

①准备标高中心架，门形架。从原始基准出发，用经纬仪、水准仪测量放样，在门形架上确定轴线在各方向上的±y、±x的位置，在中心架上锯口，要求各锯口应在同一高程上。用钢琴线拉出十字轴线，表达轴线。②组合检查，加固尾水管里衬。尺寸、形状，尤其上口尺寸，固定下来。③在上口分度，决定轴线方向。④准备临时支撑：楔子板或由厂家准备调整螺钉

（2）吊入找正。①中心位置：用锥球对正上口的刻线。②高程：用钢板尺量轴线到里衬上平面的高差，用轴线高程减去高差。③上口平面的水平度：用胶管水平仪测量，用水准仪校核。

1.1.4基础环、座环的安装

（1）准备。①准备支墩，地脚螺栓孔。②标高中心架。③座环的检查、清扫，分度标明轴线，厂家往往标明。

（2）锚固非常重要。包括调整所用的东西，楔子板、调整螺钉、拉紧器、千斤顶、地脚螺丝栓，还有与固定部分需焊联。

（3）注意混凝土浇注的程序和方法。

（4）埋设件与混凝土的组合关系。导水机构的组成需：1）流道部分：底环、活动导叶、顶盖2）传动机构：接力器、连杆、转臂、导叶轴、控制环。

（5）装配关系。

1.1.5导水机构预装的程序

（1）问题的提出。①制造上必然存在误差。②工作上要求关闭时止水严密，动作时同步、均匀一致。

1.1.6测量螺栓的伸长值，通常是用千分表和测伸长工具配合进行的

一般主轴联接螺栓都是中空的，孔的两端带有一段螺纹，在拧紧螺母之前，先在孔内拧上测杆。用专用测伸长工具和千分表测定螺栓尾部端面到测杆端的深度。螺母逐步拧紧，螺栓被拉伸，测量杆并没有被拉长，可再次测得测定杆端的深度，把前后两次测定记录值相减即得螺栓的伸长值。采用转角法也可计算螺栓的伸长值。由于螺母转360°时，要升×高或降低一个螺距s，若螺栓伸长△L，则螺母转动角度为α，其关系如下式s：360°=△L：α在水电站水力机组安装工作中，水轮机主轴与转轮、发电机转子主轴与转子轮毂、水轮机主轴法兰和发电机主轴法兰等这些部件的联接，其螺栓紧力都有具体要求，根据胡克定律应力和应变成正比关系，所以在联接拧紧过程中要测定螺栓的伸长值。

1.2水轮机正式安装

1.2.1底环、导叶、顶盖和套筒安装

（1）底环的吊装：将底环吊入安装位置。在底环与座环的组合面处涂铅油。按销钉就位。然后对称拧紧全部螺栓，用0.05mm塞尺检查组合面间隙不得通过。

（2）顶盖吊装：在座环盘根槽内，放入经预装检查合适的橡皮盘根。盘根一般为圆形截面的橡皮条。盘根槽有矩形、三角形和凹形截面等。主要起止水作用。吊起顶盖，调整水平在0.20mm/m以内，在顶盖与座环组合面处涂白铅油，然后将顶盖按销钉孔位置就位，对称均匀地拧紧全部螺栓。

（3）套筒安装：清扫套筒上排水孔，在导叶中轴上套入止水盘根，在套筒和顶盖组合面上垫帆布或橡胶面垫板（也有些工地仅涂白铅油）。然后按编号吊入就位，对称均匀的拧紧全部螺栓。

1.2.2机组检修的一般知识

检修的分类：

机组的损坏情况有规律可循①磨损（机械磨损）长期运行中，轴、轴瓦等间隙，动与不动的接触。磨合期—互相适应过程（磨损逐渐减少磨损情况划分三个阶段运行期—较长的正常运行（磨损相对稳定）老化期—到一定程度，磨损量迅速加快②发电机故障或事故有规律可循。

A.初期：故障较多，安装的机组，在运行初期各零部件互相协调工作能力不强，不断处理，以加强各部分之间的协作能力。B.正常运行期：故障较少。C.设备老化期：设备各种损坏到了一定程度，故障急剧上升。根据以上的规律去检修，应该在设备老化期之前进行检修，在要出问题之前去检修，既在技术上合理，经济上也合算，但什么时候是老化期呢？

水力机组振动的常见原因有哪些，如何寻找振动的原因？主要原因：（1）机械原因：转子的弓状回旋和共振、机组转子的振摆、转子抖动、转轴振动与支座振动的关系；（2）水力原因：涡带振动、涡列振动、狭缝射流、水力不平衡、非最优协联关系（3）电磁原因：磁极绕组匝间短路、转子或定子不圆、定子铁芯整体性不够、磁极次序错误等。

某一振动原因，一定会引起某种规律的振动，振动的振幅和频率特性与引起振动的原因有关，可以通过寻找振动参数与机组运行参数间的关系来寻找振动的原因。在组织振动试验时因采用控制变量法，顺序改变某运行参数，而使其他参数保持不变。机组振动实际上是由多种原因叠加产生的，是多种不同强弱简谐振动合成的耦合振动。可利用傅氏变换将复杂的振动分解成一些简诣振动，通过各简谐振动的变化规律，从而分析出振动原因。

1.2.3机组的起动调试

调试的目的、内容：

（1）目的 ①对水电站建设各方面作全面检查，包括水工建筑部分。②及时发现问题并处理。③机组有关参数的调整、测定，为长期运行作准备。

（2）调试的内容： ①充水试验。②起动试运转。③机组的试验调整。④试运行。

2.充水试验

（1）逐段逐次充水。（2）检查漏水、渗水、变形情况。（3）闸门、进水阀的动作情况检查。

3.机组的起动试运转（作机械部分检查）

3.1升速试验

①手动开机。②逐步升速，每10分钟间隔升速一次，依次25%-50%-75%-100%nr。③检查：A.机组的旋转情况，有无振动、摩擦、异样的声响。B.测量手动空转下的振动和摆度是否合格。

3.2温升检查

手动动作，改变机组转速，记录各轴承温度随时间的变化规律。①应有合理的温升曲线，每15分钟测量一次，其规律应是先快后慢。②最高温度应符合要求。

3.3开停机操作，辅助系统检查

4.机组调整试验

空载试验。①空载稳定性检查自动空载状态下，检查其稳定性，作调节参数的组合，同时进行砺磁系统的检查、调整。②空载下挠动试验人为给定8%的转速变化，检查动特性是否符合要求。③自动开、停机，远程开、停机。

【参考文献】

[1]oops_171水力发电[OL]百度百科，2010-04-21.

[2]田士豪，周伟.水力发电工程课件[CP]slfdgc@163.com，2010-5-12.

[3]吴晓光，罗袭明，王兴邦译.永濑直昭水力发电的知识[J].1982 机械工业出版社水力发电基本知识[M].1987，11.

[4]邹冰水.工知识[OL].水电站.多媒体教学网，2008.