轴流转桨式水轮机三体联接及联吊施工技术

孟福强

（中国水利水电第十四工程局有限公司机电安装事业部，云南 昆明650032）

1 工程简介

里底水电站厂房结构为坝后式明厂房，水轮机结构形式为轴流转桨式，水轮机型号为ZZD827-LH-740，总装机容量为3×140 MW=420 MW，额定水头为34 m，额定转速为107.1 r/min。水轮机转轮、主轴、支持盖（带导流锥）在安装间组装为整体后用主厂房2×300 t桥机和专用平衡梁进行吊装。

2 主要技术参数及存在的设计问题

2.1 主要技术参数

技术参数见表1。

表1 主要技术参数

2.2 存在的设计问题

（1）桥机上游侧300 t主钩到上游侧限位时距离安装间预埋主轴工位平台中心仅为530 mm，而支持盖吊环孔距离主轴中心为2 600 mm，造成原厂家设计三体（转轮、主轴、支持盖带导流锥）联接方案中利用支持盖吊环孔采用双吊点吊起支持盖（带导流锥），并由反装在支持盖上的悬吊卡环带起主轴与转轮的联接方案无法实施。具体尺寸如图1、2所示。

图1

图2

（2）转轮、主轴、支持盖（带导流锥）三体联接后总高度为16.595 m、重约340 t，悬吊卡环安装空间狭窄。在此情况下进行悬吊卡环翻身换向，以及拆除支持盖双吊点吊具并安装三体联吊吊具（转子平衡梁吊轴），施工难度大且存在巨大安全隐患。

3 优化三体联接及联吊施工工艺

3.1 施工流程

具体流程如图3所示。

图3 施工流程

3.2 主轴工位布置

由于安装间原设计的主轴工位会造成主轴、支持盖（带导流锥）与转轮联接时的吊点超出主厂房桥机300 t主钩的起吊范围，现场根据主轴与支持盖（带导流锥）套装尺寸制作可移动式钢平台，并在平台上放置主轴的位置对应主轴螺孔开Φ75通孔，便于利用M72螺栓将主轴固定在钢平台上以防倾倒。此方案不仅很好地解决三体联接起吊问题，还有利于后期机组检修时场地的灵活布置。

3.3 主轴内部操作油管套装

3.3.1 操作油管水平套装

1）将主轴水平放置于临时支撑上。

2）将两件内操作油管Ⅰ对接，并将联接成整体的内操作油管Ⅰ与外操作油管Ⅰ水平套装，再水平吊起外操作油管Ⅱ与外操作油管Ⅰ对接。

3）安装外操作油管吊架及内操作油管固定支架，水平吊起外操作油管套入主轴内部，套装时内、外操作油管应滑动灵活，否则应查明原因并重新套装。

3.3.2 操作油管竖向套装

机组段发电机层高程比安装间低6.1 m，通过将可移动式钢平台放置于机组段时，桥机起吊高度可满足操作油管竖向套装施工，此方法更为便捷、高效。

1）将主轴立起扶正并采用M72螺栓固定于钢平台上。

2）将外操作油管Ⅰ、Ⅱ对接并安装外操作油管吊架。利用桥机吊起外操作油管竖直缓慢套入主轴内部。

3）将两件内操作油管Ⅰ对接并安装内操作油管固定支架。利用桥机吊起内操作油管竖直缓慢套入外操作油管内部。

内、外操作油管套装过程中应滑动灵活，否则应查明原因并重新套装。

3.4 主轴竖立固定

根据主轴吊装工具图，安装内操作油管固定支架、外操作油管吊架、支座以及油管定位架将操作油管固定。

利用起吊工具竖立水轮机主轴，拆除油管定位架。将主轴置于可移动式钢平台上，调整主轴垂直度≤0.02 mm/m，并利用M72螺栓将主轴固定在钢平台上以防倾倒。

3.5 支持盖与导流锥组装

在安装间将支持盖与导流锥把合成整体，并吊入机坑进行预装，以转轮室中心为基准，调整支持盖与导流锥同心度≤0.30 mm且偏差方向应一致[1]。

3.6 支持盖与主轴套装

围绕主轴将护盖组装成整体。待支持盖（带导流锥）预装完成后，使用桥机300 t+300 t双吊钩抬吊支持盖（带导流锥）套入主轴并放置于可移动式钢平台上，利用桥机将悬吊卡环按正装方向临时摆放在支持盖内部，并使用吊带配合2 t手拉葫芦进行可靠固定。（在条件允许的情况下，可在三体联接完成后利用汽车吊完成悬吊卡环的安装工作。）

在三体联吊用的起吊轴（即为转子平衡梁吊轴）四周均布焊接8个吊耳，尺寸为145 mm×150 mm×30 mm，通过8个20 t手拉葫芦调整支持盖的位置，便于操作油管、主轴与转轮联接以及悬吊卡环安装。

3.7 转轮工位布置

转轮工位一期混凝土浇筑至EL.1 791.915 m后，按施工图中转轮基础板的位置计算出基础板4个轴线方向的坐标，将拉铆螺栓与基础板的组合体放至设计转轮工位，调整基础板方位偏差≤10 mm，高程偏差-5～0 mm，水平度≤0.05 mm/m。

3.8 转轮装配

按设计图纸及厂家安装说明书的要求将转轮装配完成，经检查、试验合格后再次复查转轮上法兰面水平度≤0.02 mm/m，以备三体联接。如有不符应通过在转轮试验支座与转轮体间加垫铜皮进行调整，并利用叶片支撑管通过桨叶辅助固定转轮[2]。

3.9 三体联接

300 t+300 t桥机上两小车并车后，在主轴顶部安装三体联吊专用吊具，使用8个20 t手拉葫芦通过起吊轴边缘均布的8个吊耳将支持盖提升1.5 m高度。

利用桥机300 t+300 t双钩抬吊起主轴与支持盖（带导流锥）联结体至转轮正上方，缓慢下落以完成内操作油管Ⅰ对接，继续下落以完成外操作油管对接，最后下落以完成主轴与转轮联接。主轴下落过程中注意观察内、外操作油管是否被顶起，如未顶起，应立即停下检查，防止操作油管憋劲变形。

利用手拉葫芦放下预放置在支持盖内的护盖，护盖与主轴同心度≤0.20 mm。

3.1 0 悬吊卡环安装

利用起吊轴外围的8个20 t手拉葫芦缓慢均匀将支持盖下放至转轮上。

通过起吊轴把合螺栓悬挂2 t吊带，配合2 t手拉葫芦提起预放置在支持盖内部的悬吊卡环，围绕卡环槽将其组装成整体，并注意把合螺孔与支持盖螺孔基本对正。（在条件允许的情况下，亦可直接使用汽车吊完成悬吊卡环安装工作。）

利用起吊轴外围的8个20 t手拉葫芦，缓慢均匀提起支持盖与悬吊卡环进行把合。

3.1 1 三体联吊

三体联接完成后，利用桥机300 t+300 t双钩通过起吊轴将转轮、主轴及支持盖（带导流锥）整体抬吊进入机坑（见图4）。

安装支持盖与顶盖把合螺栓，拆除吊具及操作油管吊架。至此三体联吊工作结束。

图4 三体联接及联吊总布置图

4 结束语

转轮、主轴、支持盖（带导流锥）是轴流转桨式机组的重要组成部分，其安装质量直接影响到后期机组的稳定运行。通过控制好三体联接及联吊工作，确保各工序施工质量满足技术规范要求，将为后期机组可靠运行打下坚实基础。

水轮机转轮、主轴、支持盖（带导流锥）三体联吊是轴流转桨式机组在悬挂叶片式吊装方式的基础上不断改进的新型应用。里底水电站轴流转桨式水轮机三体联接及联吊一次到位，不仅避免了传统工艺在叶片和基础环上开设悬挂孔及后期悬挂孔封盖影响叶片过流面型线和表面粗糙度，易造成磨损和空蚀破坏的影响，还减少了机坑内的安装工作量，缩短机组安装工期。三体联接及联吊一次到位中途不用拆卸吊钩、尽量减少高空作业，有效降低了三体联接后整体较高和较重所带来的安全隐患[3]，对同类型机组的设计及施工具有参考和借鉴价值。