赞比亚慕松达水电站卧式水轮发电机组的安装

曾迎峰

摘 要：赞比亚慕松达水电站为修复扩容工程，将原有的5台1MW卧式水轮发电机组升级为1.1MW，再新增2台2.25MW的卧式水轮发电机组，最终使电站的装机容量达到10MW。老厂房的1#～5#机组设计额定水头为29.4m，新建厂房的6#、7#机组设计额定水头为29.2m。本文就该工程的卧式水轮发电机组安装进行总结，为类似设备安装提供借鉴。

关键词：赞比亚慕松达;卧式;水轮发电机组;安装

中图分类号：TV547.3 文献标识码：A 文章编号：1003-5168（2019）20-0055-03

Installation of Horizontal Hydro-Generator Units in Musonda

Hydropower Station， Zambia

ZENG Yingfeng

（Sinohydro Bureau 11 Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In order to repair and expand the capacity of Musonda Hydropower Station in Zambia， the original 5MW horizontal hydro-generating units were upgraded to 1.1MW， and two 2.25MW horizontal hydro-generating units were added， which finally made the installed capacity of the station reach 10MW. The design rated water head of 1 #～5 # units in old plant is 29.4m， and that of 6 # and 7 # units in new plant is 29.2m. This paper summarized the installation of horizontal hydro-generating units in this project， and provided reference for similar equipment installation.

Keywords： Mizoda， Zambia;horizontal;hydro-generator;installation

赞比亚慕松达水电站是20世纪50年代至70年代，赞比亚政府在其东北部实施农村供电计划而开发建设的系列小水电项目之一，电站主要向附近曼萨市和居民点供电。该电站于1959年、1971年、1974年和1985年分4次安装了5台卧式水轮发电机组，电站总装机为5MW。

由于运行年久，电站现有部分水工建筑物破损，多数设备已陈旧老化、技术落后、自動化程度低，整体协调运行不畅，运行维护不方便，影响了电站的安全稳定运行，制约了电站的发电效能，电站发电出力已远不能满足供电区电力需求。为此，赞比亚国家电力公司（ZESCO）对本工程进行修复及扩建，扩大本工程的装机容量至10MW，以延长本工程的使用年限，满足供电区的电力需求。

慕松达电站修复扩机工程主要内容有：对原有建筑物进行加固及改造;将现有1#、2#、3#、4#、5#机组由1MW扩容至1.1MW，扩建分流堰取水口;扩建引水明渠及压力前池;新增6#、7#两台卧式水轮发电机组，新建6#、7#机组进水口、压力钢管及厂房，电站扩机增容后，总装机容量将达到10MW。

1 水轮发电机组特性技术参数

水轮机特性技术参数如表1所示，发电机特性技术参数如表2所示。

2 水轮发电机组安装

2.1 水轮机机组安装

2.1.1 水轮机组安装施工准备。机组安装前，要认真阅读并熟悉有关设备的安装图纸与技术文件;水轮机安装前，阅读与安装有关的土建设计图纸，并参与对交付安装的土建部位验收，对有缺陷的部位处理后才能安装;机组基础已经完成，在安装现场正确设置机组中心线和高程的基准点，为安装调整或固定用的埋件等均已预埋完成;安装前，根据生产厂家图纸及结构特点、土建工程情况和起重条件等拟定安装程序及措施;安装前核对所安装部件的零件是否齐全，是否属于本水轮机所使用的零件，并进行全面清扫、检查，注意保持清洁和不受损伤[1]。

2.1.2 水轮机组安装方法。水轮机组安装方法相对复杂，具体步骤如下。

2.1.2.1 蜗壳安装。利用厂房内桥机吊装蜗壳就位，蜗壳进口与进水管连接。拧紧蜗壳底脚处地脚螺栓、螺母，用框形水平仪在底环平面处找正蜗壳的垂直度，允许误差不大于0.05mm/m，（只允许向轴承方向倾斜）。利用机组中心钢丝线架，以钢琴线（钢丝线）为基准，用内径千分尺测量蜗壳顶环、底环法兰内壁到钢琴线的半径，对称半径数值相等即可。蜗壳调整好后，为防止安装尾水管及浇二期混凝土时蜗壳变位，要对已调好的蜗壳进行临时加固，然后才能吊装尾水管。

2.1.2.2 尾水管安装。将尾水锥管固定于底环上，并将尾水扩散管吊至安装位置初步就位并用支架托住;将尾水肘管吊至尾水锥管与斜置尾水扩散管进口法兰间，调整尾水扩散管高度与位置，至尾水肘管两法兰面与尾水锥管及尾水扩散管法兰接合面无间隙后，按图纸要求用螺栓连接并拧紧;紧固尾水管各节法兰上的连接螺栓，点焊尾水管安装中的各调整件并将尾水扩散管四周用拉杆与基础中的钢筋连接紧固，其间不要使蜗壳受力，以免蜗壳移位[2]。

2.1.2.3 底板就位和混凝土浇筑。事先清理底座并在表面标注其中心线，装上地脚螺栓、螺母、基础板和楔形块，调整底板高度和水平度，使之初步符合安装要求。底板水平度允许误差不大于0.06mm/m。利用代表机组轴线的钢丝线，在钢丝线上用软线悬挂小垂球，调整底板位置，使它的中心与垂球对正。同时，以蜗壳法兰面为基准，用钢板尺测量底板的轴向距离。另外，可以用钢板尺测量钢丝线到表面的高度差，从而对底座的各方位位置进行调整，调好后固定（为方便后续调整，其表面高度可以比设计值低2mm）。

上述各件（蜗壳、底板等）安装完毕后，经检查认为良好，并用足够的拉筋拉杆将蜗壳固定后，即可按要求进行混凝土的浇筑，其间应适时监视蜗壳的变位情况并采取有效的措施。待混凝土强度达到设计值的70%后，进行下道工序，即卸下尾水肘管及尾水锥管（以便于安装导水机构）。

2.1.2.4 导水机构安装和轴承就位。若导水机构与蜗壳在制造厂组装一起运往工地，导水机构可不再重新拆装，但需检查是否符合图纸要求，合格后与调速器相连。如重新拆装则按以下规定进行：导叶按编号顺序安装，然后吊入顶盖、导叶套筒等，调整顶盖使各导叶转动灵活;装上控制环及各连杆、导叶臂等零件;调节和检查导叶的端面间隙与立面间隙，明确导叶开度与控制环大耳环行程的关系。之后，径向推力轴承及座式轴承就位。

2.1.2.5 轴瓦的安装调整。座式轴承轴瓦的安装需符合下列要求：轴瓦与轴颈间的间隙需符合设计要求，两侧的间隙为顶部间隙的一半，两侧间隙差不应超过间隙值的10%;轴瓦下部与轴颈的接触角应符合设计要求，但不超过600mm，沿轴瓦长度应全部均匀接触，在接触角范围内每平方厘米应有1～3个接触点。推力瓦安装需符合下列要求：推力瓦与推力盘的接触面应达到75%，每平方厘米应有1～3个接触点。

2.1.2.6 轴承座安装。轴承座的油室应清洁，油路畅通;根据水轮机固定部件的实际中心（即顶盖上的止漏环），初调两轴承孔中心，其同轴度的偏差不应大于0.1mm;轴承座的水平偏差，横向一般不超过0.2mm/m，轴向一般不超过0.1mm/m;轴承座的安装，除按水轮机固定部件的实际中心调整轴承孔的中心外，还需考虑转子就位后主轴的挠曲变形值及轴承座的压缩值：一是将转子分别起、落在轴承座上，测量轴承座压缩值，以相同厚度的垫片加于轴承座底部，二是根据转子主轴的挠曲变形值，调整发电机后轴承座的上扬值，使水轮机的法兰能与发电机的法兰平行对中连接。

在需要加垫调整轴承座时，所加垫片不应超过3片，且垫片应穿过基础螺栓;有绝缘要求的轴承，安装完毕并连接好所有管路后，用1 000V兆欧表检查轴承座对地绝缘电阻值，一般不小于0.5MΩ，绝缘垫应清洁并整张使用，四周宽度需大于轴承座10～15mm。销钉和基础螺栓需加绝缘;预装轴承盖时，检查轴承座与轴承盖的水平结合面，紧好螺栓后用0.05mm塞尺检查，应无间隙。轴承盖结合面、油挡与轴瓦座结合处应按图纸要求安装密封件或涂密封涂料。

2.1.2.7 主轴安装。发电机部分吊装就位，将主轴装于径向推力轴承及座式轴承中。水轮机和发电机单独设轴，将水轮机主轴装于径向推力轴承或座式轴承中，再将飞轮吊至水轮机主轴法兰端，飞轮下部用木垫调整，使飞轮中心与水轮机主轴同心，止口对正，螺孔相应编号对准。用连接螺栓将飞轮先安装在水机轴上。发电机部分吊装就位，主轴止口进入飞轮孔内，螺孔相应编号对准，再用螺栓将飞轮与二侧主轴法兰连接紧固。发电机转子主轴法兰按水轮机主轴法兰找正，同轴度偏差不应大于0.04mm，两法兰面倾斜不应大于0.02mm。

主轴连接后，盘车检查各部分摆度，应符合下列要求：各轴颈处的摆度应不大于0.03mm;推力盘的端面跳动量应不大于0.02mm;联轴法兰的摆度应不大于0.1mm;滑环处的摆度应不大于0.2mm。

2.1.2.8 轴承各部分检查及间隙调整。轴线调整后，盘车检查轴瓦的接触情况，并符合下列要求：主軸与下轴瓦的接触面、推力瓦与推力盘的接触面都应符合2.1.2.5的要求。轴承的间隙应符合下列要求：轴颈与轴瓦的顶部间隙和侧面间隙应符合2.1.2.5要求;轴瓦两端与轴肩的轴向间隙，应考虑在转子最高运行温升时，主轴以每米、每摄氏度膨胀0.011mm时保持足够的间隙，以保证运行时转子能自由膨胀。轴瓦与轴承外壳的配合应符合下列要求：上轴瓦与轴承盖或支承间应无间隙，且应有0.05mm紧量;下轴瓦与轴承座接触严密，承力面应达60%;严密，承力面应达60%。

2.1.2.9 其他步骤。依据图纸连接方式把转轮装入轴端，并测量转轮与顶盖止漏环及底环止漏环的间隙，其间隙值与实际平均间隙之差不应超过设计平均间隙值的±20%，下环不能高出底环平面（上冠、下环均不能凸出流道）;轴承调整合格后，钻铰定位销孔，打入定位销，复核主轴水平度及转轮与顶盖止漏环及底环止漏环处的间隙;安装飞轮两侧的制动器及其管路;安装主轴密封;主轴密封为无接触密封，注意间隙调整;安装尾水锥管（测量转轮下止漏环处间隙）及尾水肘管;安装管路及各种元件;清扫及干燥处理机组及现场，水轮机安装完毕。

2.2 发电机组安装

2.2.1 发电机组安装施工准备。检查底板的中心、位置、高程，确认符合设计要求（本工程水轮机、发电机共用一块底板）;安装轴承座于电机底板上，若轴承座下面装有绝缘垫板时，应注意保护此绝缘垫板及轴承座地脚螺栓的绝缘管和绝缘垫圈;转子检查及轴瓦研磨，如厂家已配装，只检查即可;将轴瓦清洗后，再装入轴承座内，并加入润滑油，然后在轴瓦上放上电机的转子;调整发电机与水轮机的转轴在一条水平的直线上，用百分表测量轴的摆动，细微调整使转轴同心，确认符合要求后，把转子吊开，待底板回填混凝土达到强度后，开始发电级装配。

2.2.2 发电机组安装方法。先将发电机的底板装好，并调整好水平，标高;在底板上装好推力轴承和径向座式轴承，将轴承盖拆下;将发电机的通风罩、端盖等拆下;在起吊转子前，先在定子铁心内垫几根比气隙小2mm厚的30～40mm宽的杉木条，然后在主轴上非轴承受力处用毛毡将轴包好，将钢丝绳套入第一次吊装点，吊起转子将轴一端穿过定子，移到适当位置，准备好主轴两端的支撑位置，慢慢将转子放到支撑上，然后松开第一次吊装处，将钢丝绳移到第二次吊装处，吊起转子并找好转子水平，将转子移到定子铁心中部;将定转子一起吊起放到底板上，将主轴放入轴承座内的轴瓦上即完成了吊装。

定子、转子吊装时，必须遵守下面几点规定：钢丝绳不得碰到转子轴的轴颈、风扇、集电环及转子绕组的引线;钢丝强捆缚的地方必须垫以木板或橡皮垫;在抽出或放入转子时，为了避免转子和定子铁心相擦，可以用气隙的透光方法来监视;转子不得碰到定子绕组上;转子放置机外时，应以硬木衬垫放在轴颈或转子的铁心下。转子不得直接放在定子铁心上，其间应有适当的衬垫;在转子取出后，如需存放较长时间，转子集电环和轴颈处应涂以防锈剂，并用厚纸板包好（对湿热带电机，用蜡纸或沥表纸），外用绳子绑扎;电机全部装好后，电机运转前必须进行全面盘车检查。

3 结语

赞比亚慕松达水电站7台卧式水轮发电机组施工质量优良，按照上述施工方法，安装工人精心施工，业主验收一次性通过，并实现了按期发电的节点目标，得到了咨询工程师和业主的一致好评。

参考文献：

[1]国家质量监督检验检疫总局.水轮发电机组安装技术规范：GB/T 8564—2003[S].北京：中国标准出版社，2003.

[2]王玲花.水轮发电机组安装与检修[M].北京：中国水利水电出版社，2012.