轴伸贯流式水轮发电机组安装工序改进工艺

严平文

（广东省源天工程有限公司，广东 广州 511340 ）

1 概述

新疆某电站位于新疆维吾尔自治区喀什地区境内，下游主厂房安装4×50 MW混流式机组，为确保叶尔羌河生态完整及右岸灌溉，设计在生态电站内布置2×1 500 kW的轴伸贯流式水轮发电机组。水轮机型号为GZ007-WZ-200，转轮直径2 m，发电机型号为 SFW1500-24/2210。水轮机采用水平轴向布置，导叶与机组中心线成65°倾角。流道由进水管、座环、导水机构、转轮室、尾水管和S型尾水肘管及尾水渠组成。该机组流道呈轴向布置，水流从上游流道沿水轮机轴轴向流向转轮，并流入尾水管，然后流入S型尾水肘管从发电机正下方流出。上游来水，以尽可能少的水力损失、均匀地引入锥形导水机构，形成理想的流量进入转轮室，然后高效地将水的势能转化为水轮机的机械能，通过水轮机轴和发电机轴使发电机转子转动，将机械能转化为电能。水轮机主轴从肘管中水平穿过后与发电机轴连接，两轴之间设置过渡法兰，便于拆装。发电机和水轮机轴承共用一个供油系统，集中供油。为保证机组运行稳定，发电机机坑底部距流道有足够距离。调速器通过接力器与水轮机导水机构控制环相连，并通过控制环实现导叶的开关，实现机组的开机、并网、增减负荷和停机。

图1 轴伸贯流式水轮发电机结构

2 机组安装方法

2.1 轴伸贯流式机组安装程序

本电站的轴伸贯流式机组与传统的灯泡贯流式机组结构不同，轴系和水轮机轴系布置发生了变化，一共需要3段轴进行安装调试，传统的灯泡贯流式机组安装顺序无法满足安装进度和调试精度要求，因此对机组安装顺序进行了重新调整，调整后的安装程序见图2。

2.2 机组主要部件安装

2.2.1 转轮及小轴安装

转轮装配主要是由转轮体、叶片、转臂、操作机构、护罩等组成，转轮是水轮机的重要部件，水流的势能和动能通过转轮变为机组水轮机转动部件旋转的机械能，再通过主轴传递给发电机，通过发电机将机械能转换为电能，贯流式机组基本上都采用轴流转桨式转轮，转轮叶片在导水机构的配合下根据水头和负荷需求调整至最佳位置，以保证水轮机在高效率工况下运行。常规贯流机组的转轮叶片操作机构采用活塞结构，其均布置在转轮体内，通过受油器供油来控制活塞的位移，再经过转臂带动叶片的开关。而该机组的转轮叶片操作机构采用无油调桨操作装置，其主要结构包括：操作架、叉头、销、连杆、转臂、切向键等组成，并采用连杆运动结构。来自受油器开关腔的压力油推动接力器杆运动，从而带动操作架、连杆、转臂操作叶片转动。在转轮导向座内设有10个导向块，引导操作架的轴向运动。本操作机构不在转轮轮毂内布置接力器，将接力器外移至水轮机锥形罩内，解决了转轮轮毂内部布置活塞接力器，并有效避免了因轮毂内充油而出现漏油现象。

转轮、小轴和接力器杆在安装间进行组装，组装前将各部位进行清扫和检查，将转轮体立放在支墩上安装操作架、连杆、转臂、叶片等，装配时应注意防止杂物落入转轮体内，然后将转轮翻身平放在支架上，先安装接力器杆再安装小轴。

2.2.2 水导轴承安装

在安装间配装水导轴承、刮研轴瓦，轴瓦研刮后，瓦面接触应均匀，每平方厘米面积上至少有1～3个接触点；每块瓦的局部不接触面积，每处不应大于5%，其总和不应超过轴瓦总面积的15%，各项指标达到要求后将水导轴承安装在小轴上，检查轴瓦与小轴间隙使其符合设计要求（0.28～0.45 mm）。水导轴承安装完成后，将水导轴承连同转轮吊装就位，然后利用水导轴承底部的支架精确调整机组轴线的中心和水平，待机组轴线调整完毕后钻销钉孔。

2.2.3 受油器安装

灯泡贯流式水轮发电机组的受油器通常采用浮动瓦的结构给转轮体活塞进行供油，并同时起到导轴瓦的作用；受油器操作油管的摆度和浮动瓦的安装质量要求很高，以及受油器座的调整精度要求较高，导致整个受油器的安装工期较长。而该结构的机组的受油器由高速旋转接头、集油罩、活塞、缸体等组成，高速旋转接头将来自调速器主配压阀的开关操作压力油，通过操作油管与受油器活塞缸相通，推动接力器杆轴向运动，从而通过接力器杆带动操作架、连杆、转臂操作叶片转动，构成操作叶片的动力系统。转轮叶片的转角通过反馈装置反馈给调速器，从而达到精准控制桨叶开度的目的。这种结构的受油器集接力器和受油功能为一体，整体的安装难度较小，仅需要注意各部位密封件的安装质量及受油器座与接力器杆的同心度。

2.2.4 发电机安装

（1）发电机底板与导轴承安装

本机组的发电机部分有两部套筒式导轴承，其中Φ300 mm径向瓦在定转子上游侧的组合轴承内，Φ280 mm径向瓦在定转子下游侧的座式轴承内。它们的同轴度、水平、高程以及发电机底板牢固是整个机组安装质量的关键，是机组长期稳定、安全、可靠运行的保证。在尾水肘管安装完成，混凝土强度达到要求后，即可进行发电机底板的预装，将底板放置在楔子板上，初调好底板高程、水平和中心。吊座式导轴承下半部落在底板上，用钢琴线、水准仪、内径千分尺，以水轮机座环处轴承座和肘管中心为基准测量出两轴承座的高程、中心、水平。各项测量数据指标达到设计要求后浇筑发电机底板二期混凝土，待混凝土的强度达到设计要求后，复测发电机两个导轴承和定子的中心及高程。（2）定转子安装

把定子吊放在安装间能满足转子穿入的适当位置上，用双梁桥式起重机主钩（32 t）起吊转子（转子已热套在发电机轴上），吊转子时利用转子吊装工具起吊（若厂家未配吊梁可采用Φ219 mm×1 500 mm×12 mm无缝钢管自制简易吊梁），以防止起吊转子时钢丝绳损坏磁极。将转子的发电机轴缓慢穿入定子，使转子尽量靠近定子，粗调定、转子间的间隙，然后落在预先放置的钢支架上，将发电机轴垫牢固定后松钩。用主钩起吊定子，在定子套入转子时用自制的8条1 200 mm×20 mm×3 mm绝缘板均布拉动，检查定转子的气隙情况，避免定子铁芯和转子磁极碰撞。定子吊装就位后，整体吊装定转子，调整发电机轴前后端位置落放在转子轴承座下半部上。

精调转子前后的位置，复核、调整发电机的空气间隙，满足设计要求后安装定、转子前后的导轴承和组合轴承及其他附件，重点确保导轴瓦和推力瓦的间隙、空气间隙均应符合设计要求。

图4 定转子套装

2.2.5 轴系盘车调整

常规的贯流式机组通常采用水轮机和发电机共用一条轴，而该电站轴系采用小轴（转轮上游侧）、水轮机轴（转轮下游侧）和发电机轴共3段，相对其他机组盘车调整轴系的难度增大，现对该机组轴系盘车调整做简单的介绍。

盘车前对发电机轴的水平进行检查，确保其水平度在0.02 mm/m以内，清理水轮机轴和发电机轴的法兰面，调整水轮机轴的位置使其发电机轴位置一致，按照编号安装销钉和连轴螺栓。在水轮机轴上游侧法兰和发电机下游侧轴承位置+X、+Y 方向分别架设一块百分表，在水轮机轴上游侧法兰面位置（Z向）单独架设一块百分表，将主轴沿圆周方向等分成8份，并做好标记，启动发电机轴承油系统，利用人工或主厂房桥机旋转发电机轴，先旋转1～2周确保各部位无碰撞后将各百分表调至零位，再次旋转发电机轴，每到一个测量点位置应做短暂停留，直到百分表的读数不再发生变化时才能进行读数，以此类推旋转一周后将记录的结果进行对比，应确保X、Y方向百分表的摆度趋势一致，Z方向的百分表无较大的窜动。通过计算核实水轮机轴上游侧法兰的摆度值是否超过设计和规范要求，同时对发电机下游侧导轴瓦处的摆度进行复核，以确保发电机轴的加工质量，同时应对水轮机轴的水平度进行复核。综合考虑水轮机轴上游侧法兰的摆度和水轮机轴的水平度，以确定是否需要在水轮机轴和发电机轴法兰面之间进行加垫处理，如果需要进行加垫处理，应按照上述盘车流程进行检查，直到水轮机轴的摆度和水平度达到设计和规范要求。

水轮机轴盘车检查合格后将水轮机轴与转轮体进行连轴，按照上述同样的方法检查、调整小轴水导轴承位置的摆度，使其满足设计和规范要求；同时在盘车检查时水轮机轴上游侧法兰位置X、Y方向的百分表应保留，以便对整个轴系进行复核。最终应确保水导轴承位置的相对摆度不超过 0.05 mm，整个轴系的水平度不超过 0.02 mm,水轮机轴和发电机轴连接处、水轮机轴（轴向）架设百分表，注意观察主轴的Z向（轴向）窜动，如果窜动值超过推力瓦的间隙，应重新调整、复核推力瓦的间隙，直至满足要求为止。

3 结束语

对轴伸贯流式水轮发电机组的安装流程和主要安装工艺进行仔细的研究和分析，将传统的施工流程进行了优化，调整了施工的先后顺序，避免了不必要的重复作业，大大缩短了施工工期；同时对机组的关键工艺进行了改进，确保了机组安装的精度，避免了不必要的返工，提高了工作效率，为同类型机组及三支点卧式机组安装提供可借鉴的经验。