灯泡贯流式水轮发电机组安装程序的问题分析

史清军

摘 要：本文通过四川龟都府水电站枢纽工程机组检修中所遇到的转轮与发电机转子安装程序的问题分析及良好实践，简要介绍了在特殊情况下，在保证安全施工及安装质量的前提下，通过对机组安装程序的创新，大大缩短检修安装工期而采取的技术措施，为该类型机组检修及安装工作提供借鉴。

关键词： 灯泡贯流式水轮发电机 安装程序 问题分析

中图分类号：TM612 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2016）01（b）-0000-00

1. 概况

四川龟都府水电站位于四川省雅安市草坝镇水口村附近名山河与青衣江汇合处的龟都府小岛展布的河段上，是青衣江干流规划开发第六级中型水电站工程。电站装有3台单机容量为21MW贯流式水轮发电机组，总容量6.3万千瓦。

龟都府水电站转子自重约75吨；转轮直径4800mm，重约27吨；主轴为一根轴结构，长5934mm，主轴自重30.4吨；主轴、水导轴承及发导组合轴承、吊具总重约60吨。主轴两端法兰分别安装转轮、转子，转轮和转子呈悬臂状态；中间法兰?1470mmX275mm为推力轴承镜板。

2. 检修安装工程所遇到的问题

龟都府水电站1号机组检修工程为一台套水轮发电机组检修工程，并有单机技术供水系统安装、机组公用技术供水取水口滤网制安（水下）、机组动平衡试验等19项技改项目；总工期60天，由黄河电力检修工程有限公司承揽项目施工。公司组建项目部奔赴该站负责项目实施，共计32人。

工程开工第10天，发电机转子分解拆吊并转入检修；开工第12天，水轮机转轮分解拆吊并转入检修；开工第15天，主轴及轴承系统分解拆吊并转入检修；设备分解阶段共计15天。导水机构部件由于工作状态良好，与业主方协商后，未进行分解拆吊，在机坑内对导水机构部件进行分解检修。

2.1. 主轴及导轴承系统检修情况

主轴及导轴承系统分解拆吊后，项目部积极进行主轴及组合轴承分解、检修；开工第30天，主轴及组合轴承检修完毕并成功吊装。主轴安装调整完毕后，按照一般常规安装程序，应该安装转轮。

2.2. 转轮检修情况

转轮自开工第12天分解拆吊后，进入转轮分解、检修阶段；但在转轮分解过程中，由于业主方专用工器具准备不足，先后遇到轮体芯4-M72螺栓分解无专用加热棒，桨叶接力器动作试验工具压力不足，桨叶M80x4固定螺钉分解专用加热棒功率不足等诸多问题；在甲、乙双方共同努力下，采用修理、购置或加热棒串联等方法解决专用工器具短缺的问题。转轮桨叶分解进度进展缓慢；特别是转轮桨叶固定螺钉的分解，已严重影响到工程总工期的实现。至开工第38天，转轮最后一个桨叶终于被分解完毕。

总工期60天，而转轮检修就用去30天。工程开工第41天，转轮具备吊装条件。至此，离工程竣工只有19天，转轮检修工期严重滞后。

2.3. 转子检修情况

开工第10天，发电机转子分解拆吊。开工第31天，发电机转子检修、试验完毕，具备安装条件。

2.4. 工程施工工期情况

根据灯泡贯流式水轮发电机组安装及检修导则等相关技术规范，该类型机组在检修安装过程中，一般常规的安装程序是主轴及导轴承系统中心轴线调整就位后，应该首先安装转轮，再安装发电机转子。但是，龟都府水电站1号机组检修工程的施工情况来看，若在转轮检修严重滞后的情况下，仍然采用常规的安装程序，不仅工程合同工期无法实现，还会严重影响该站在汛期的安全防汛度汛，对业主方也会造成很大的经济损失。

因此在此情况下，分析研究转轮与转子的安装程序显得尤为重要。

3. 安装程序变更说明：

施工项目部针对检修过程中出现的情况以及检修安全、质量及工期进度的总体目标，在认真分析设备结构的基础上，征得监理方及业主方首肯后作出先吊装转子的决定。

3.1. 先吊装转子后主轴受力示意图：

3.2. 各部受力说明：

转子吊装后各部相对位置情况示意图可知，在发电机转子吊装前，主轴由发电机径向轴承和水轮机导轴承支撑，主轴呈自由及水平状态；当发电机转子安装后，主轴发电机侧重量突然增加，导致发电机径向轴承受力大大增加，根据杠杆原理，以发电机径向轴承为支点，水轮机侧主轴可能会被抬起致使水轮机导轴承内表面顶部受力，根据主轴受力示意图分析可知，由于水导轴承受力点离支撑点较远，其内表面顶部所受向上力约为转子重量的10%。而发电機径向轴承和水导轴承间隙约为0.70-0.90mm之间，轴向长度约800mm，使径向轴承受力面积足够大；镜板两侧的发电机导轴承正、反推力瓦限制了主轴的轴向位移，致使转子吊装后不会产生对轴瓦的损伤；各轴承无论受力面积或受力点均能承受先吊装转子带来的不利影响。

3.3. 采取的安全技术措施

发导组合轴承体支撑环与管型座所有定位销钉及螺栓按原有位置及紧度固定牢固；为防止转子吊装后发导组合轴承体支撑环下移，在管型座组合轴承支撑环底部及两侧焊接有定位块，将组合轴承定位；转子吊装后百分表检测支撑环下降值在0.10mm范围内，属于正常位移量；转子吊装后检查水导轴承扇形板各连接组合面无间隙，说明该处受力未超出设计荷载；在轴瓦安装过程中，对所有导轴承都涂抹了透平油，也在一定程度上减少长期静止荷载对瓦面的损伤；

4. 机组安装程序变更效果检查

4.1. 工期情况

面对转轮检修工期严重滞后、汛期临近的压力下，检修项目部经过认真技术分析，决定先吊装转子及发电机部分。开工第32天，发电机转子开始吊装，并用10天时间，安装完成发电机转子、定子及泡头。开工第41天转轮吊装完成。如果按照常规安装程序，必须先安装转轮，则工期滞后至少20天，还会造成大量人力、财力浪费；改变常规安装程序，先安装发电机转子，能够确保工程总工期。

4.2. 安全及质量情况

在水轮发电机组检修安装工作全部完成后的机组首次启动试运行，是对机组检修安装质量的全面检查，也是对改变传统安装程序的一次考验。技术人员对机组各部瓦温进行了认真监测记录，机组连续运行至瓦温恒定，各部瓦温正常，说明先吊装发电机转子没有对机组导轴承的安全运行造成不利影响。

5. 结束语

灯泡贯流式机组是低水头电站的理想机型，它与立式机组相比，具有比转速高、过流量大及水力效率高、结构简单、施工方便、投资少、见效快等诸多优点；随着该类型机组的不断投产发电，检修市场不断扩大。如何在机组安装过程中理顺安装程序，不仅需要认真分析机组结构特点，还要结合现场施工实际，综合分析确定，才能够确保施工安全、质量及工期目标的顺利实现，获取最大的经济效益。

参考文献

[1]《水轮发电机组安装技术规范》

[2] 黄金树.洪江灯泡贯流式水轮机性能与运行状况分析[J]. 水电站机电技术. 2009（04）

[3] 富旭平，郑峰.灯泡贯流式水轮机效率问题[J]. 水电能源科学. 2008（06）