CCS水电站冲击式水轮机安装工艺概述

李小青

湖南炳嘉建设工程有限公司 湖南 长沙 410000

前言

厄瓜多尔科卡科多辛克雷水电站(简称CCS水电站)位于厄瓜多尔东部的科卡河流域，电站坝址距首都基多约130km，为引水式电站，共安装8台套单机容量为187.5MW的6喷嘴立轴冲击式水轮发电机组，总装机容量为1500MW。该电站工程由引水枢纽、输水隧洞、调蓄水库、压力管道、地下厂房、进场交通洞、500kV电缆洞、地面开关站及控制楼等组成。地下主厂房内安装8台套立轴冲击式水轮发电机组及其附属设备，水轮机型号CJ1176N-L-333.9/6X28；转轮节圆直径3349mm；喷嘴数6个；额定转300r/min；额定功率188.266MW；额定流33.7m3/s；额定水头604.1m；最大水头618.4m；机组转向：俯视顺时针。

1 施工工艺

1.1 尾水底板及里衬安装

①依据主厂房基准坐标布置基准控制点及坐标控制点。②依据一期预埋图纸预埋基础板、锚钩等基础埋件，其基础预埋板的高程偏差≤0～-5mm ；中心和分布位置偏差≤10mm；水平偏差≤1mm/m，所有组合缝的内表面错牙≤±1.0mm，过流表面焊缝打磨平顺并按图纸要求进行无损探伤检查。③按图纸确定其里衬的安装位置，调整里衬的X、Y轴线与机组X、Y轴线偏差≤10mm ，中心高程偏差≤±10mm。④尾水里衬整体组装、焊接加固完成，经验收合格后移交工作面进行混凝土浇筑。

1.2 稳水栅安装

①按照图纸所示方位和角度在尾水里衬底板预埋的基础板上安装主梁支柱，利用支柱下部螺栓调整其高程。安装时注意按照图纸控制支柱的方位和垂直度。②根据图纸位置及现场情况配割尾水里衬侧板，安装稳水栅主梁和辅梁。安装完后施焊封堵。

1.3 SE水环管安装及水压试验

①使用全站仪在尾水里衬适当位置设置配水环管安装高程、中心线控制基准点，并在机坑里衬侧板上焊接控制点支架，测量出每个喷嘴法兰控制点。②按照出厂编号将第一分节先吊入安装位置，此分节为定位节，调整其进口法兰中心线与机组中心坐标线（Y）的距离，偏差不大于进口法兰直径的±2%；进口法兰面距机组坐标中心线（X）偏差不大于进口法兰直径的±2%；法兰垂直度偏差≤1mm；进口法兰中心高程偏差≤±2mm；分流支管法兰中心高程偏差≤±0.2mm。③当定位节初步调整完成后，依次吊入第二、第三、第四、第五、第六分节，调整各分节管口焊缝的内表面错牙＜2mm；各分流支管法兰中心高程偏差≤±0.5mm、法兰垂直度偏差≤0.2mm、法兰至转轮轮廓圆切线长偏差≤±2mm。④整体检查各尺寸满足设计及相关要求后进行焊接工作，在配水环管焊接前，每个分流支管法兰的水平和垂直方向均架设百分表，监测变形量，根据监测变形情况立即改变焊接方式、焊接顺序及焊接速度等，采取妥善措施，控制其变形。在进行定位焊和正式焊接前先进行预热，预热温度不小于80℃，温升控制在50℃/h，焊接时层间温度不大于220℃。焊接时严格按照厂家提供的技术参数和工艺要求进行，由两名或两名以上焊工采用对称、分段、多层多道、退步焊接。首先焊接大坡口侧，先采用Ф3.2mm焊条进行打底焊，焊2～3层后再使用Ф3.0mm焊条进行填充焊，待大坡口侧焊接至1/2～2/3厚度后进行背缝清根、打磨，清根时对定位焊进行清除、打磨，经MT检查合格后进行焊接。环缝两侧应对称交替施焊，焊缝盖面时使用Ф3.2mm焊条进行。在焊接过程中除定位焊、首层打底焊及盖面焊不能用锤击消应外，其余每层焊接均采用风铲锤击消应，风铲端头应磨成R＞5mm的圆角，进行锤击消应时，应均匀。⑤配水环管焊接完成24h后，采用角磨机打磨焊缝及焊缝两边区域150mm处，露出金属光泽后进行无损检测，无损检测标准为100%MT和100%TOFD。⑥配水环管焊缝检测及整体验收完成后，按照图纸要求进行配水环管的水压试验。水压试验压力为额定工作压7.5MPa的1.5倍，采用阶梯式升压方式进行。⑦水压试验合格后进行5.3MPa的压力进行保压浇筑混凝土，在浇筑过程中随时监测配水环管压力值[1]。

1.4 转轮室及机壳安装

①按照图纸搭接顺序分块安装、焊接机壳侧壁。在机壳侧壁组装焊接后搭建临时支撑用于下步机壳安装。②在安装间进行机壳和斜板的整体组装，机壳上部加工面水平度应在0.02mm/m；组合面间隙用0.02mm的塞尺检查不能通过；组合缝处错牙不得超过0.02mm；机壳上部圆度偏≤0.30mm。③利用桥机将机壳整体吊人机坑，按+X标记放置于相应的楔形板上，利用调整楔形板、千斤顶、拉紧器、压板等进行调整，机壳上部加工面高程偏差≤0.5mm，机壳上部加工面水平度≤0.02mm/m，与机组X、Y基准轴线偏差≤1mm。

1.5 安装机坑里衬

按照图纸要求进行机坑里衬的组装及安装。调整机坑里衬中心偏差≤5mm；局程偏差≤3mm；水平偏差≤2mm。

1.6 主轴吊装及调整

①水轮机主轴安装前，检查法兰面的光洁度、平面度。然后利用主厂房桥机将水轮机轴吊入机坑，并用专用支撑工具固定在机壳上。②主轴上法兰面低于实际高程约25mm，同时调整中轴偏差≤0.25mm；垂直度偏差为0.02mm/m。

1.7 喷嘴安装

①复查主轴上下法兰面水平≤0.02mm/m；高程611.245m（-25mm）偏差≤0.5mm，中心偏差≤±0.05mm，并将主轴固定牢固，在圆周方向对称架设4块百分表进行监测。②检查厂家提供的专用工具：模拟喷嘴、模转轮、标准调整垫板（厚度为30mm）、测杆（长度为1574mm）等进行检查，满足图纸要求。③安装模拟喷嘴及模拟转轮，模拟转轮的中心轴安装时要与主轴同心度偏差≤0.05mm，垂直度≤0.1mm；模拟转轮荷叶中心的安装高程应保证在611.10m（0～+0.4mm），同时保证模拟转轮荷叶支架的水平。④将喷嘴从转轮吊物孔吊至转轮进入门上游侧通道位置，通过转轮运输小车倒运至转转轮室尾栅平台上。复查喷嘴调整垫板加工合格。利用机壳上的吊点和手拉葫芦吊装至安装位置进行安装。6个喷嘴依次逐个安装完成后整体复测喷嘴的相关尺寸满足设计要求。

1.8 水轮机轴与发电机轴连接

①将发电机整体受力由制动器承重受力转换为推力轴承承重受力，并检查发电机轴的垂直度满足要求。②检查水轮机轴与发电机轴连接法兰面的光洁度，用刀口直尺检查法兰面应无高点。对称安装2颗专用连接螺栓及拉伸工具，并测量两法兰之间的间隙，逐渐缓慢提升连接螺栓，确保法兰水平上升直到两法兰面把合；然后按照出厂编号穿入永久连接螺栓，并检查连接螺杆的长度；分三次、对称逐步进行拉伸直到达到设计伸长值；最后检查所有连接螺栓伸长值满足设计要求后安装主轴法兰护盖[2]。

1.9 转轮安装

①在安装间工位将转轮清扫干净，利用主厂房桥机将转轮翻转竖立后通过吊物孔吊入至转轮室上游运输通道内，利用预埋吊点和桥机将转轮翻转水平摆放在转轮运输专用小车上；通过运输小车运至转轮室主轴下方。②连接前在联结法兰面喷涂摩擦剂，应按其喷涂操作规范进行，保证配料比例正确，喷涂均匀无漆瘤，干燥后用5～10倍的放大镜检查，摩擦剂分布符合要求。③利用主厂房桥式起重机从整个机组大轴中心穿过一个具有足够强度和长度的专用吊带，通过转轮中心挂装在转轮专用吊装工具的吊环上，然后平稳的吊起整个转轮n。在转轮与水轮机法兰面靠近时全部穿入连轴螺栓，用专用工具分三次、对称逐步进行拉伸直到达到设计伸长值；最后检查所有连接螺栓伸长值满足设计要求后安装主轴法兰护盖。

1.10 轴线调整

①采用人工盘车，在发电机轴端部安装专用盘车工具，投入高压油减载装置以人力驱动转子旋转。②在转轮下法兰面、水轮机导轴承工作位置、水轮机法兰、发电机法兰、下导轴承工作位置、上导轴承工作位置、推力头、集电环等部位的同一轴线位置设置百條并记录百分表初始值。③投入高压油减载装置，旋转转子周向共8个点，每转动1个点时停一次，关闭高压油减载装置，百分表读数稳定后记录读数，为了校核测量数据，每次盘车转子需旋转360度，根据盘车记录，计算各测量部位摆度、同心度，绘制轴线折弯图，各部位摆度、同心度应满足规定要求。

1.11 主轴密封及水导轴承安装

按照出厂装配编号和设计图纸装配抗磨环，要求抗磨环的外侧与主轴支撑止口外侧边缘紧贴，用0.02mm的塞尺检查不能通过；用框式水平仪检查抗磨板水平度≤0.02mm/m；用刀口尺检查抗磨环分瓣接头位置无错台。组装密封环和浮动环，组装时注意组合面按照图纸要求涂抹1515平面密封胶，组装完成后用0.02mm塞尺检查不能通过，并在浮动环侧面安装封堵螺塞。最后安装盖纽相关附件。

2 结束语

厄瓜多尔CCS水电站安装8台套单机容量为187.5MW的立轴冲击式水轮发电机组，目前位居国内已建及在建单机容量最大的冲击式机组首位。该电站立轴冲击式水轮发电机组为6喷嘴22个水斗，单机容量大、水头髙，并且转轮在有压及无压两种工况下运行，安装精度要求高。在安装工程中不断地进行安装方案优化，按照此施工工艺完全保证了安装质量要求，目前厄瓜多尔CCS水电站8台机组已投入运行，机组各部位振动最大值29µm，摆度最大值71µm，其他各项性能指标均满足设计及相关标准，并且运行稳定、可靠。

参考文献

[1] 李思全.金窝水电站大容量冲击式水轮机组安装技术[J].四川水利,2012,(6):5-8.

[2] 石启胜,陈漫天.金窝水电站水轮机配水环管安装[J].四川水力发电,2008,(3):86-89.