抽水蓄能电站导水机构的安装施工技术探析

郑植强

（广东省水利电力规划勘测设计研究院，广东 广州 510170）

抽水蓄能电站启动快、调节灵活，在电力系统中可承担调峰填谷、旋转备用、事故备用、调频、调相等任务，对整个电网安全、稳定、经济运行发挥着重要作用。水泵水轮机是抽水蓄能电站的重要设备，主要用作水轮机流量调节，在水力发电系统中发挥着重要作用[1]，因此做好抽水蓄能电站导水机构的安装施工具有重要意义。

1 抽水蓄能电站导水机构

抽水蓄能电站导水机构主要是由导叶、导叶传动机构、导水机构接力器和项盖、底环、控制环等一系列部件组成，可控制水流大小、方向，使水流按规定的流速和角度射向水轮，使水轮机按预定的转速旋转，达到最佳工作状态[2]。

由于导水机构受力大且受力情况复杂，长期在气腐蚀、冲击、磨损等因素影响的恶劣环境下工作，水压载荷和水质不断变化，故作为水轮机机组的一个基础部件，须具有相当高的强度、刚度、抗变形能力、耐气蚀性和耐磨性[3]。基于此，对导水机构整个部件的设计、材质的选择、制造标准、质量及性能等方面的要求都很高，必须规范落实其安装施工技术。

2 抽水蓄能电站导水机构的安装程序与技术要点

2.1 安装程序

抽水蓄能电站导水机构的安装基本程序详见图1。

图1 抽水蓄能电站导水机构的安装基本程序

2.2 安装技术要点

抽水蓄能电站导水机构安装技术要点可归纳概括为以下几点：

1）底环安装。底环安装前，要求座环打磨结束且通过验收、上锥管就位、水轮机中拆装置安装完成且通过验收；安装底环附属部件，包括底环上抗磨板、下止漏环、U形盘根、底环测压嘴和底环测温孔；安装底环是将下迷宫环安装到调平后的底环上，安装底环固定螺栓，吊装底环与座环对正、就位，检查、调整底环与座环下膛口间隙，打紧底环固定螺栓，完成灌浆工作。

2）活动导叶安装。导叶尾部朝内，对正下轴套孔就位，检查下端面间隙，检查调整导叶上中下立面间隙。

3）顶盖安装。清扫后将螺栓安装到位，吊装就位转轮，吊装顶盖就位，复查上下抗磨板间距离、导叶大小头两侧、上下端面的间隙、上下止漏环间隙、转轮与顶盖间隙等。

4）导叶轴承安装。清扫、检查顶盖中上轴套孔、固定螺栓孔、销钉孔及上下两根密封；吊装中轴套，安装所有中轴套固定螺栓、上侧密封与压环，并检查中轴套与顶盖间隙、导叶大小头两侧端面间隙；对正位置就位上轴套并安装销钉，做好检查工作。

5）操作机构安装。主要包括控制环、连板、拐臂的安装工作。

6）调整端面和立面间隙。调整端面间隙，主要是以塞尺检测，若不满足要求必须进行调整；调整立面间隙，主要是以塞尺检查、千斤顶细调。

7）调整压紧行程。主接力器、操作系统均安装调试完成后，对压紧行程进行调整。

3 实例探析

3.1 海南琼中抽水蓄能电站概况

海南琼中抽水蓄能电站3台套水轮机及其附属设备由ALSTOM提供，其导水机构主要包括有底环、活动导叶、导叶轴承及密封、顶盖、控制环、导叶操作机构等部件组成，其中底环、顶盖为分瓣结构，需现场利用把合螺栓和圆柱销进行定位、拼装为整体后安装。单台机组导水机构主要施工工程量见表1。

表1 单台机组导水机构主要施工工程量

3.2 导水机构安装工作内容与流程

3.2.1 工作内容

单台机组导水机构安装主要工作项目包括：①零部件清理、清洗；②主接力器清扫、压力试验；③座环螺栓孔清理，攻丝；④导水机构部件二次倒运；⑤底环、顶盖组装；⑥活动导叶清洗、测量、吊装；⑦底环与座环、顶盖与座环定位销钉孔钻铰；⑧控制环吊装、导叶套筒、导叶臂安装；⑨接力器安装。

3.2.2 工作流程

导水机构安装工作流程见图2。

图2 导水机构安装工作流程示意图

3.3 导水机构组装、安装施工

3.3.1 底环组装与安装

进行底环组装时，座环环板安装6个专用支撑，每个支撑布置一个千斤顶；底环上安装专用吊装工具，将底环分瓣倾斜45°吊入机坑、放置在千斤顶上，并以同样方法吊入另一半底环。使用千斤顶调整底环水平及分瓣面错牙量，安装φ60销钉，定位后安装底环组合螺栓并拧紧螺母与把合面接触。

整体起吊底环，拆除千斤顶与支撑，精确放置在座环的底环支撑面上，调整底环与座环下环板的轴向、径向间隙；安装底环与座环把合螺栓并拧紧，使用气动液压泵对底环径向及轴向密封进行打压试验，合格后安装螺母锁定片、4颗定位销；使用不锈钢焊条堆焊底环分瓣位置的焊缝，把合跨分瓣面的2块下抗磨板安装位置清理干净后，涂抹保护漆，漆干前迅速合并紧固抗磨板和拧断螺栓。

3.3.2 导叶安装

检查底环轴套无毛刺及高点，在底环轴套内安装导叶密封，并在密封外圆涂抹凡士林；仔细清理导叶轴，确保其光洁、无毛刺；安装导叶吊装工具对号吊装导叶，将导叶垂直吊起到机坑中并与顶盖上滑轮组配合将导叶缓缓落于底环之上，状态接近全关位置。

依次吊装其余19个导叶，导叶轴颈与底环间的间隙用胶带封住，以免异物掉入，将导叶上轴颈和导叶上端面清洗干净，准备吊装分半顶盖。

3.3.3 顶盖组装与安装

顶盖组装在机坑内进行，顶盖组装前需完成底环及转轮的安装工作,顶盖组装具体参数见表2。

表2 顶盖组装参数

组装完成后进行顶盖安装，顶盖降至距导叶上端面100 mm时调整顶盖方位并在导叶轴孔内涂抹凡士林；清理顶盖上密封槽，安装、固定“O”型密封，导叶上轴颈对准顶盖上导叶孔后缓缓落下；顶盖落到座环后，以塞尺检查顶盖与座环组合面间隙，确保顶盖落到位。

以水泵水轮机主轴轴领及转轮上止漏环为基准，调整顶盖止漏环与水轮机主轴及转轮上止漏环的同心度；对称安装顶盖与座环把合螺栓，并分3次对称拉紧；检查并记录顶盖与座环间隙，使用气动液压泵对顶盖与座环把合面密封进行打压试验；按顶盖装配图，钻铰顶盖与座环组合销钉孔，并对销钉进行试装合格，定位销设计为4个φ50销钉。安装导叶套筒及其密封及套筒固定螺栓（螺栓不把紧），用手拉葫芦提升导叶约0.2 mm，转动导叶，确保其转动灵活后方可把紧套筒固定螺栓，并安装定位销钉。

3.3.4 控制环安装

按照控制环装配图纸，仔细清理控制环轴向及径向轴承，抗磨板工作面等附件，进行控制环低抗磨板、侧抗磨板安装；吊起控制环并调整其水平≤1 mm，吊入机坑落于顶盖之上，根据机坑内X、Y基准点调整控制环大耳孔中心方位，将控制环调到全关位置；检查控制环与顶盖的径向间隙满足要求，配装止推环压板，合格后安装垫圈，把紧组合螺栓。

3.3.5 拐臂安装

1）导叶端面间隙调整

吊起拐臂，用手动葫芦调平，平稳下落与导叶套装，根据顶盖安装时检测的导叶上、下端面间隙，准备进行导叶端面间隙的调整。利用导叶提升螺栓调整上下端面间隙，上端面调整间隙为0.35 mm～0.45 mm，下端面调整间隙为0.2 mm～0.3 mm，间隙调整符合要求后，用M20×60内六角螺栓将间隙固定，再次检查间隙符合要求后安装螺栓锁片，锁片焊角为2 mm。

2）导叶立面间隙调整

用液压拉伸器将20个导叶臂与连板把合的抱紧螺杆全部把合，施工完成后开始进行捆导叶、导叶连杆的安装及立面间隙的调整；用φ20钢丝绳及10 t手拉葫芦进行捆导叶施工（捆导叶中部位置一圈），导叶捆好后检查立面间隙，符合要求后再进行导叶连杆安装。

3.3.6 接力器安装

接力器预装调整完成后，松开把合螺栓，拆除调整板进行加工；重新安装加工后的接力器调整板，安装、把紧把合螺栓，以塞尺检查接力器调整板与基础板的间隙。接力器连杆安装前，在安装间或发机层地面布置两个接力器连杆并调平，试装四个连接销，合格后编号并打上标记；根据连杆与连接销试装的结果，吊装连接销到机坑与相应控制环大耳柄孔试装；安装连杆，顺序为安装下连接板→安装连接销、吊装上连接板→安装连杆的锁定板、支持套。安装接力器与连杆之间的连接销，连杆与活塞杆头销孔错牙可通过调整接力器活塞进行调整。

3.4 施工质量保证措施

1）严格按照施工图纸、设计文件开展施工作业，若是存在与设计图纸不符的情况，及时报设计、监理单位进行修正；

2）加强工序衔接，严格落实“三检制”，保证每道工序质量均满足要求；

3）严格把好质量关，一旦出现质量事故，全面分析、严肃处理；

4）工程施工质量实施奖惩制度，督促相关单位、个人承担质量重任。

4 结语

抽水蓄能电站导水机构安装施工质量，直接关系到整个电站运行的安全性和可靠性。结合抽水蓄能电站导水机构的安装程序与技术要点，导水机构安装施工主要包括底环、导叶、顶盖、控制环、拐臂和接力器的组装和安装。为落实抽水蓄能电站导水机构的安装施工，规范各道工序，加强工序衔接与质量检查等工作，提出了施工质量的保证措施。