南水北调中线陶岔渠首枢纽工程水轮发电机组导水机构安装技术应用

庄鹏程 王勉 陈传林

南水北调中线陶岔渠首枢纽工程水轮发电机组导水机构安装技术应用

庄鹏程 王勉 陈传林

陶岔渠首枢纽工程位于丹江口水库东岸的河南省淅川县九重镇陶岔村，既是南水北调中线输水总干渠的引水渠首，也是丹江口水库副坝。陶岔渠首枢纽工程水电站为河床径流式，正常蓄水位为170m，坝高60m，电站安装2台25MW灯泡贯流式水轮发电机组，总装机容量50MW。导水机构是构成水轮发电机组的重要部分之一，其安装质量对水轮机的使用寿命，过流部件磨损和电站的运行起到至关重要的作用，所以在安装过程中，必须严格遵守相关规范及安装工艺要求，以保证机组能够安全稳定地运行。

一、导水机构特点

陶岔渠首枢纽工程水电站导水机构主要由16片活动导叶、外导环、内导环、导叶轴套、控制环以及操作机构等组成，利用2只接力器操作导叶以调节流量。导水机构在制造厂完成整体预装、动作试验以后，再运至工地现场组装后调整安装。

二、安装流程及方法

1.安装流程

导水机构组装及安装程序：组装支墩设置→外导环组装及调整→内导环临时吊装→导叶及导叶附属设备安装（拐臂、上端盖等）→内导环吊装就位→中心调整和调平内、外导环，测量内、外导环之间的高度→内导叶轴承的装配→控制环的装配→导叶操作机构（刚性连杆及弹性连杆等）的装配→导叶端面及立面间隙的调整→导水机构吊装工具的装配→导水机构吊装→导水机构调整、验收。

2.导水机构组装

（1）外导环组装

对外导环组合缝面、密封槽、销钉孔、把合孔、轴套孔等部位的防锈漆进行彻底清理，并核查关键尺寸；组装外导环时在把合螺栓的螺纹部分涂一薄层润滑脂（二硫化钼），把上螺栓并应对称进行把紧，把合后，组合面应严密无缝，用塞尺检查，并用楔子板调平，检查外导环上下法兰的圆度、垂直高度和平行度，符合规范要求；将预装配的导叶轴套按编号顺序装入外配水环上的轴套孔内，装配时套筒与外配水环上的轴套孔配合面应涂润滑脂。

（2）内导环安装

内导环应在外导环中间进行预装，首先对内导环组合缝面、密封槽、销钉孔、把合孔、轴套孔等部位的防绣漆进行彻底清理，并核查关键尺寸；清扫完毕后将内导环吊至外导环的一边（便于导叶吊装），待吊装完8～10片导叶后，再将内导环调整至中间位置，待16片导叶吊装完成后，将内配吊起清扫干净法兰面后，用先制作好的4个支墩将拼装好的内导环支起；调整内导环与外导环的方位、高程、水平、同心度，使导叶下轴孔尽可能地对准内导环导叶下轴孔。

（3）导叶装配

对导叶进行检查和清理，在每个导叶背水面的大头和小头适当位置布置两个吊装用的吊耳；按编号吊装导叶插入外导环导叶轴套内，吊装时应顺着轴套的斜度，采用带一个手拉葫芦的两点起吊方式进行，在导叶轴颈与轴套的接触面上涂二硫化钼润滑脂；在桥机吊钩上挂一个葫芦作为导叶的可调吊点（两点起吊方式），导水叶吊起后利用葫芦调整角度，应顺着轴套的斜度将导叶轴头插入外导环轴孔中央；导叶插入轴承后，用自制三角架按编号顺序安装拐臂、导叶端盖，敲实导叶与拐臂之间的销键，把紧导叶端盖导叶螺栓，然后松掉导叶的吊绳，此时导叶成为近似悬臂梁状态（导叶下端设立支点）；清理导叶下轴，在轴颈的接触面上涂二硫化钼润滑脂，移除导叶下端的支点，微动导叶，按编号使导叶下轴完全插入导叶下轴孔内（不得用强力打入），把紧导叶下轴与内导环的把合螺栓；检查导叶端面间隙。各导叶端面总间隙应在设计范围内；上、下端面间隙应呈靠近轴颈的两边的间隙均匀且大致相等。靠近导叶出水边的两边的间隙均匀且大致相等；导叶应转动灵活无憋劲发卡现象，检查导叶的上端面间隙应始终保持均匀，最后将导叶转到关闭位置加以固定。

（4）控制环装配

清理检查控制环各部零件，注油孔应畅通无杂物，按定位销找正进行组合控制环，检查滚珠槽无错牙现象，按要求预紧把合螺栓，检查组合面应严密无缝；检查对正球轴承槽，装上钢珠并注上黄油再装上压环，均匀拧紧压环把合和推力螺钉，并在压环上装上若干块百分表，再拧紧压环螺栓、松开推力螺钉。同时，严密监视百分表的变化，若百分表不动，应停止调整，此时说明钢球与槽之间已无间隙；按照球轴承间隙的设计值，松开压环把合螺栓数扣，同时调紧推力螺钉，使球轴承间隙达到设计要求。检查控制环应转动灵活无卡涩现象；调整控制环到全关位置（使其X、Y方向与外环一致），并加以固定，再装配与导叶臂的连杆并按设计值进行连杆长度的调整；清理检查连板、球轴承、偏心销等部件，将偏心销连同其垫环、螺母分别与导叶连板、导叶拐臂及控制环进行装配；解除限制导叶在全关位置的固定搭块，微松拐臂与导叶间的定位销键，把紧导叶端盖中央与导叶的限位螺栓，再打紧定位销。

（5）导叶操作机构的装配

全部关闭导叶，首先使4个等分的密封边与在外导环内表面的全关线相一致，根据最初的4个导叶的全关线调整其余导叶并使它们一致；固定控制环在全关位置，使控制环上的全关记号与外导环上记号相一致；测量连杆两侧销孔的间距，间距可通过连杆上的螺母调整；连杆两侧销孔的间距用调节螺母先预把合，不得拧紧和固定。

（6）导叶端、立面间隙的调整

①端面间隙调整

测量16只导叶的端面间隙尺寸；检查导叶端面间隙，如果间隙需要调整，可通过调整垫调整。允许偏差：与外导环设计间隙0.8～1.2mm，与内导环设计间隙为1.4～1.8mm。

②导叶立面间隙的调整

操作导叶，由全开到全关，并测量全关位置导叶的立面间隙；尽可能用连杆上调整螺母调整导叶立面间隙。如果不能用调整螺母来调整立面间隙，可通过磨和锉导叶来调整立面间隙到允许值（最大间隙0.25mm，其长度不超过导叶高度的25%）。

三、导水机构整体安装

1.导水机构整体吊装

导水机构总重约84t，导水机构整体翻身时起吊前应检查厂房桥机的起吊高度，安装吊具。在外环-Y方向应设置临时支撑防止临界位置时的冲击。在吊入机坑时，导水机构两边各挂牵一条牢固可靠的牵引绳索防止旋转。

钢丝绳的选用：导水机构吊点距离为2400mm，吊耳厚度为140mm，起吊后距吊钩限制线3184mm。吊具选用主吊钢丝绳直径为Φ52mm的钢丝绳，单根长度6m，共两根，采用四股吊装。辅助用钢丝绳选用Φ32mm钢丝绳，单根长度6m，共两根，采用四股辅助吊装。两端各挂10t手拉葫芦一台，与吊装机构相连。选用开口尺寸为150mm卸扣一对。可满足吊装要求。

（1）导水机构整体吊装前应将管形座内外环上的间距管、支撑等拆除，检查清理内外环法兰面及连接螺栓孔；搭设好导水机构安装用的脚手架。

（2）为使导水机构在整体翻身起吊时尽量减少变形，宜采用在导叶之间搭焊搭板，使导叶连成整体的方法，以增加其整体刚度。

（3）安装专用翻身工具将导水机构翻转，利用手拉葫芦调整内、外导环进水边法兰面的垂直度，保证其垂直度与管形座内、外环法兰面垂直度的趋势一致。

（4）再次清理内、外导环进水边法兰面，并将密封条装入槽中。桥机在安装场试吊并调整好导水机构的方向后，平稳缓慢地将导水机构吊入安装机坑。

2.导水机构在机坑内安装及调整

（1）确认管形座内、外环法兰面清理干净，按照图纸位置先在管形座上安装导水机构安装调整工具。

（2）将管形座法兰面及螺孔清扫干净装配好密封条，在导水机构法兰面涂上密封胶。

（3）导水机构吊至设计高程后，在两侧均匀往管形座法兰靠至螺栓能够把合，检查密封条没有脱槽后，拧上螺栓使组合面贴紧（不要把紧）。

（4）调整内、外导环与管形座内、外环的方位，外导环X/Y线与机组坐标基准线的偏差应符合规范要求，且与管形座外环X/Y线的方向一致，可使用吊钩和调整工具配合进行调整。

（5）检查调整导水机构内导环与轴承支架同轴度在0.04mm以内。

（6）检查上下、左右4个方位上导水叶的端面间隙应基本均匀相等，之后打紧1/4的内、外导环的把合螺栓，松钩。

（7）依照厂家销孔定位导水外环并复查其圆度及导叶端面间隙并进行调整，除保证对称导叶端面总间隙一致外，还要防止导叶是否吊角，保证操作机构操作灵活，无卡阻现象，导叶全关时，允许导叶高度在25%导叶高度范围内立面局部间隙不大于0.15mm，其余范围用0.05mm塞尺检查不能通过，调整完毕记录每个导叶的测量数据留底。

四、结语

在灯泡头贯流式水轮机组导水机构安装过程中，零部件较多，结构复杂，装配工艺要求较高，安装的质量是关系到机组后期安全运行的关键。因为哪怕在安装过程中出现极小的偏差，都会影响到整台机组安全质量。陶岔渠首枢纽工程水电站机组导水机构的高标准安装，不仅积累了安装经验。而且还可以为同类型机组导水机构的安装提供借鉴和参考

（作者单位：安徽安兆工程技术咨询服务有限公司233000盐城市水利勘测设计研究院224002淮河水利水电开发总公司233000）