世界最大贯流式机组巴西杰瑞水电站座环安装

【摘 要】 本文主要介绍了巴西杰瑞水电站座环的结构特点、座环安装所需的前期准备工作、针对贯流式水电站前期起吊设备不足采取的吊装措施，座环安装过程中主要质量控制点和具体要求，座环安装过程中各部件之间的焊接和退火等工艺，座环混凝土浇筑前的加固措施，以及浇筑座环混凝土之后，座环法兰面平面度超标采取的处理方法和检查措施。

【关键词】 杰瑞水电站  座环  内环  外环  水平支撑

杰瑞水电站位于巴西北部的朗多尼亚州的马德拉河流域上，马德拉河是亚马逊河的主要支流之一。电站目前装机50台，单机容量75MW，为目前单机容量和总装机容量最大的贯流式机组。机电设备左岸厂房22台机组由东方电机提供，右岸厂房28台机组由阿尔斯通提供。本文介绍的是东方电机机组座环的安装过程。

1 引言

杰瑞水电站座环由上下支柱，内环，外环，外环后段等主要部件构成。座环的总重量为324吨，加上辅助支撑等部件一共336吨。左岸厂房共分为两期，一期厂房共12台机组，左右各有一个安装间，但由于厂房整体还未形成，桥机无法从安装间到座环安装位置，所以，座环所有部件的起吊设备为汽车吊，从上游进水流道运输和起吊座环设备。

2 座环的安装（如图1所示）

2.1 座环安装前的准备工作

在座环安装之前，测量尾水管法兰面的中心高程，测量尾水管法兰面到转轮中心线的距离，以尾水管上游法兰面为基准，设置座环的安装基准，即座环的中心高程与尾水管的中心高程相同，座环法兰面到尾水管法兰面的轴向距离满足设计要求。

座环底部设计有50mm厚的预埋钢板（项1），作为座环的基础垫板，在安装座环之前，应敲击检查基础垫板与混凝土之间是否有空洞，如有必要应进行压力灌浆，以免在座环安装过程中，随着座环重量的逐渐增加，发生座环的下沉和倾斜。

2.2 下支柱（项2）的安装

在基础垫板上放置千斤顶，楔子板等调整工具，调整其顶面高程一致且略高于设计高程。吊装下支柱放置在相应的千斤顶上。通过楔子板、千斤顶以及下支柱四周的顶丝初步调整下支柱的方位，把紧下支柱基础螺栓。

2.3 内环（项4）下瓣的安装

内环重量约149吨，下游与导叶内环连接法兰直径5635mm，上游与定子连接法兰直径10230mm，轴向长度4870mm，共分为两瓣。吊装内环放置于下支柱上，通过骑马板等工具调整下支柱与内环下瓣焊缝的间隙和错牙。同时，测量内环下瓣下游法兰面的垂直平面度应在0.8mm之内，测量方法为：在内环下游地面通过基准线放置经纬仪，用带磁力座的钢板尺紧贴内环下游法兰面，用经纬仪读取钢板尺的读数。测量其与尾水管的距离与设计偏差在2mm之内，测量其分瓣面的高程差在1mm之内。如不满足要求时，需要调整下支柱底部和四周的千斤顶和楔子板，满足要求之后，打紧下支柱基础螺栓。

下支柱与内环下瓣对接焊缝母材钢板厚度为80mm，布置加热板进行焊前预热，预热温度不小于100℃。采用多层、多道、对称、分段、退步的焊接方法对此焊缝进行焊接。焊后应对此焊缝进行去应力退火处理。退火工艺为：加热升温到560℃～590℃，升温速度应小于150℃/h，保温2～3小时，然后缓慢降温，降温速度应小于150℃/h;退火时，加热区域宽度在焊缝两侧分别大于或等于200mm，加热总宽度大于或等于400mm;隔热体宽度必须是加热区域宽度的两倍以上，整条焊缝必须同时进行热处理。焊缝退火处理后，将焊缝打磨光滑，进行100%UT和MT探伤检查。

焊接和热处理之后，再次测量内环下瓣下游法兰面的垂直平面度应在0.8mm之内，测量其与尾水管的距离与设计偏差在2mm之内，测量其分瓣面的高程差在1mm之内。

2.4 内环上瓣以及上支柱（项3）的安装

吊装内环上瓣，放置在内环下瓣上，调整其相对位置，安装销钉螺栓和把合螺栓，通过液压扭矩扳手和气动泵预紧螺栓扭矩到设计值。测量组圆后的内环圆度应在2mm之内，测量内环下游法兰面的垂直平面度应在0.8mm之内，测量其与尾水管的距离与设计偏差在2mm之内，测量其中心高程与尾水管的中心高程差在1mm之内。

满足要求之后，安装上支柱，其焊接和退火过程与下支柱相同。

2.5 上下导流板（项7和项8）的安装

吊装上下导流板，调整上下导流板和内环，导流板和上下支柱之间的焊缝间隙和错牙，对此焊缝进行焊接。焊后其退火过程和探伤检查与内环和支柱焊缝相同。上下导流板安装好之后，在此检查内环下游法兰面的尺寸。

2.6 外环（项5）安装

外环重量约34吨，下游与导叶外环连接法兰面直径11590mm，上游与外环后段焊接管口直径为12510mm，轴向长度为1110mm。在内环安装好之后，以内环下游法兰面为基准，安装调整外环。座环内外环之间通过48根支撑管（项11）进行连接，座环内外环在工厂进行预装时，在检查内外环下游法兰面轴向距离满足设计要求之后，确定支撑管的长度，然后配加工支撑管，所以在现场安装时，只需按照工厂的标记安装支撑管，利用支撑管上的顶丝进行局部调整即可。内外环共分为4瓣，分瓣面在45°方向，由于空间位置关系，只能分瓣吊装，先吊装底部1/4瓣放置在座环外部支撑管（项13）上，再吊装左右两瓣，最后吊装顶部1/4瓣。4瓣外环吊装在内环上之后，进行外环组圆，按照设计值预紧分瓣面把合螺栓。通过内外环之间支撑管上的顶丝调整外环下游法兰面的垂直平面度在1mm之内，圆度在2mm之内，与内环之间的轴向距离与设计偏差不大于0.5mm，与内环之间的方位偏差不大于1mm。

2.7 外环后段（项6）的安装

外环后段重30吨，下游管口直接与外环焊接，与上游流道混凝土连接管口直径15229mm，轴向长度2067mm。外环后段共分为4瓣，和外环一样，也是通过支撑管与内环连接。其安装方法与外环安装相同，为了减小焊接对外环下游法兰面的影响，外环后段与外环之间的环焊缝在座环混凝土浇筑之后再焊接。

2.8 水平支撑（项9）的安装

为了增加整个座环的刚性，改善水力性能，在座环内外环之间，设计了两个水平支撑，其一边与内环焊接，另外一边穿过外环后段，直接固定在混凝土内。

2.9 其他部件的安装

通过以上部件的安装，整个座环的过流部件已安装结束，为了减小在混凝土浇筑对座环的影响，在测量其座环尺寸满足要求之后，还需要对座环进行加固。

在座环内外环之间，焊接槽钢，减少混凝土浇筑时外环和外环后段的变形。

在尾水管墙面和座环之间，设计有支撑管（项12），以免在混凝土浇筑时座环轴向倾斜。

在外环和外环后段四周，布置拉紧器，与混凝土侧墙、地面上的基础板固定。

3 混凝土浇筑以及浇筑后的工作

在混凝土过程时，每浇筑一层，应测量座环的尺寸，检查是否有变化，如有必要，调整混凝土的浇筑顺序。

（1）在混凝土浇筑后，割除座环过流面的内部支撑管，检查混凝土与座环之间是否有空洞，杰瑞电站采用敲击检查的方法，对于空洞尺寸小于0.2m2（￠500mm）的区域，不作处理;对于空洞尺寸大于0.2m2（￠500mm）的区域进行压力灌浆处理，如图2所示，其具体要求如下：

灌浆孔尺寸：1”，排气孔尺寸：￠10，最大灌浆压力：0.15Mpa

压力灌浆完成后对灌浆孔及排气孔进行封焊，打磨平滑后进行100%MT探伤。

（2）在座环混凝土浇筑凝固之后，需要检查测量座环的尺寸。主要检查座环下游内外环法兰垂直平面度，如法兰平面度太大会影响导水机构安装之后法兰的密封性，在巴西杰瑞电站座环混凝土浇筑之后，均出现了座环下游法兰面垂直平面度超差的情况。

（3）以首台机为例介绍座环下游法兰面垂直平面度超差的处理。

1）外环下游法兰面等分64个区域，内环下游法兰等分32个区域，用激光跟踪仪准确测量座环内外环下游法兰面的垂直平面度，内环为4.3mm，外环为5.6mm;

2）对数据进行分析，确定打磨基准，内环打磨基准为4741mm，外环打磨基准为3801.5mm;

3）确定每个区域的打磨量，用工具标记打磨深度。

4）采用风动砂轮机进行打磨。

5）局部用刀口尺检查平面，高低点相差不能大于0.20mm;首台机组打磨之后，用激光跟踪仪测量座环内外环下游法兰垂直平面度，内环为1.0mm，外环为1.7mm。

座环内外环下游法兰面垂直平面度打磨前后如图3，图4所示。：

导水机构安装之后，座环和导水机构法兰面密封水压试验，试验压力0.4MPa，时间30分钟，没有出现漏水的情况，说明座环下游法兰面的打磨是满足要求的。首台机座环打磨时间约15天，后续机组座环法兰面打磨约10天。

4 结语

大型贯流式机组座环，在电站安装时，一般桥机都无法使用，根据电站的实际情况制定相应的安装方案。

大型贯流式机组座环法兰面容易受到由于运输、焊接、混凝土浇筑等诸多因数而变形，在安装过程中，如果法兰面平面度无法调整或者调整难度过大，可以通过浇筑混凝土之后进行打磨处理。

作者简介：高彬（1979—），男，汉族，四川简阳人，工程师，东方电机有限公司安装技术服务部，主要从事水电站水轮机及其附属设备安装、调

试技术工作。