长龙山抽蓄电站机组导水机构快速安装

曾志辉

（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 实施项目简介

长龙山抽水蓄能电站装机规模2 100 MW（6×350 MW），其中1～4号机组为立轴空冷悬式水轮发电机组，机组额定转速500 r/min，额定水头710 m。发电电动机轴系采用一根轴结构，通过联轴螺栓与水轮机轴相连。导水机构由底环、顶盖、活动导叶、控制环、导叶拐臂、接力器及操作机构等组成，其中底环为整体到货，顶盖为分瓣结构，分2瓣。顶盖与座环之间采用螺栓把合。活动导叶共16个。活动导叶轴承采用自润滑材料，不需再设润滑系统。每台机设2个接力器通过控制环操作导水叶。转轮为不锈钢铸焊结构。

表1 主要安装设备工程量

2 质量控制

（1）底环安装高程偏差≤±0.2 mm，底环抗磨板水平度≤0.15 mm，底环腔密封性能试验0.7 MPa，保压30 min无渗漏。

（2）上、下止漏环同心度≤0.10 mm，导叶安装后均能灵活转动；导叶端面总间隙为0.5～0.7 mm。

（3）安装后上止漏环对称方向间隙偏差≤0.1 mm，无常见机电安装质量“顽症”出现。

（4）顶盖组合缝错牙与间隙满足国标要求，上固定止漏环圆度≤0.07 mm，同心度≤0.05 mm，各预紧螺栓伸长值或预紧力偏差为0～7%。

3 资源管理与投入

导水机构安装由项目部统一管理，项目部各级管理（技术、质量、安全、生产）人员对施工各工序全面、全过程参与控制；严格执行质量三检制度，加强过程控制，施工中的每道工序均须严格要求，每道工序完成后，均由监理和厂家代表检查验收，而后进行下一道工序的施工，及时收集、整理施工资料，并规范归档。导水机构的现场施工人员及设备配置见表2。

表2 主要设备及施工人员配置表

4 导水机构安装过程简述

常规安装程序为：零部件清洗检查→导水机构预装→导水机构拆除→转轮吊装→导水机构正式安装→导叶间隙调整→附件及管路安装，本次优化施工工序，将转轮参与导水机构预装，预装后各部件不再拆除，安装程序为零部件清洗检查→底环安装→转轮吊装→导水机构安装→导叶间隙调整→附件及管路安装。

工序优化节省了导水机构预装工期15 d，剩余底环安装及二期混凝土浇筑工期为35 d，转轮安装工期为5 d，导水机构安装工期为25 d，导叶间隙调整工期8 d，共计73 d。

4.1 施工准备

（1）人、材、机准备就绪，根据已批复的施工方案，组织施工人员、技术质量和安全人员进行安全技术交底工作，熟悉施工工艺、技术要求、质量标准、安全措施和文明施工措施等内容。

（2）场地布置。合理规划施工机具、移动照明以及隔离安全护栏，规划各部件的摆放区域并张贴标识，孔洞区域设置临边护栏，布置安全的施工通道。

（3）测量放样。放置纵横中心线，标高基准点，严格按一级放样、两级程序验收，要求基准线放样准确，将机组X、Y轴线上的中心线标记到座环的上、下环板上和机坑里衬上，做好标记，作为机组安装方位的基准。测量座环刻线与机组中心线偏差。

（4）技术交底。根据已批复的施工方案，由技术负责人或方案编制人员进行质量、安全、技术交底，交底应逐级进行，直至交底到全部施工作业人员。并留有书面技术交底记录，交底人和被交底人均要签字。

4.2 机坑及部件清扫与测定

清除蜗壳内部的积水、淤泥、异物等，然后用轴流风机吹干。清扫加工的座环法兰面，用钢丝轮去除法兰面上的锈迹异物，清除座环各螺栓内的铁屑、毛刺、混凝土等异物。针对机坑里衬的管路先拆除堵板，用高水头由机坑内向外对管路（逐根）进行全面冲洗，应畅通并无异物，同时查验管路的进出口位置应符合图纸要求，冲洗前应通知监理、厂家进行旁站验收。

将机组X、Y轴线上的中心线标记到座环的上、下环板和机坑里衬上，做好防护标记，作为机组安装方位的基准。用精密水准仪测量并记录各固定导叶中心线的绝对高程，计算平均值。以此平均值作为导水机构安装中心线，即机组安装高程基准。将高程基准标记在机坑里衬或专用的高程标记板上，并做好保护，作为以后机组安装的高程基准点。电测法测量座环上、下镗口、底环止漏环内径，以底环止漏环最下环中心确定机组中心。复核接力器基础板法兰面与座环法兰面的高差、基础板法兰中心相对机组X、Y轴线的距离，应符合验收要求。

4.3 导水机构安装方法

（1）底环安装

清扫底环与座环的组合面，经检查无毛刺和高点，吊装底环通过机坑里衬上段进入水轮机室。底环进入水轮机机室后，调整底环的方位、水平度和中心，现场粘接、安装密封圈，根据厂内标记对正X、Y基准线，以座环为基准调整底环方位偏差＜3 mm，综合方位偏差＜1.5 mm。以座环上环为基准，采用机组中心挂钢琴线的方法测量下止漏环安装立面与座环的同心度，符合要求后紧固底环与座环把合螺栓。

螺栓紧固完毕后，复测底环水平＜0.15 mm；检查底环与座环、肘管的中心和同心度，紧固螺栓过程中未发生位移，将螺栓紧固到位。底环固定螺栓全部紧固完成后，底环与座环单边径向间隙为0.25～0.60 mm；检查底环下平面与座环轴向间隙为0.1～0.4 mm，最终按照1 700 N·m紧固螺栓时已涂抹螺纹锁固胶。

现场安装完成后对组合密封进行水压试验（试验压力0.7 MPa），保压30 min无渗漏和压降，经验收合格后进行锥管焊接工作和二期混凝土浇筑，在浇筑过程应架设百分表密切监测底环抬动量，及时改变浇筑方向。在养护完成后复测底环安装参数，满足要求后安装下止漏环及其附件。下止漏环最下环中心将定为以后整个机组的基准中心，底环止漏环安装验收完成后将止漏环中心、座环高程返点到发电机室；将底环止漏环中心返到底环泄流环位置，为后续调整上止漏环、顶盖、发电机部件做准备，基准点做好相关标记和防护。

（2）转轮吊装与调整

对转轮进行彻底的清扫，各加工面的油脂、污物、锈蚀及毛刺已清除干净；检查各精密加工面无锈蚀、划痕等缺陷。

在底环下环处放置4对楔子板，其高程偏差小于1 mm，考虑到水发联轴时存在10 mm止口，楔子板的厚度满足转轮吊入机坑就位后其高程比实际高程低约10 mm的要求，同时楔子板的搭接长度大于楔子板长度的2/3。将转轮吊入机坑，注意避免碰伤止漏环，就位后调整转轮水平，最终转轮上法兰水平小于0.02 mm/m。

（3）顶盖在机坑内组装、悬挂

将分瓣的顶盖吊放在布置好的支墩上，检查顶盖组合面已清理干净，且无高点和毛刺。将14个中轴套装配就位，顶盖组合缝处的两个中轴套暂不安装，避免影响顶盖组合螺栓预紧，为防止中轴套与导叶间的密封增大顶盖安装的难度，中轴套密封件待顶盖就位后安装。

将两瓣顶盖依次吊入机坑，放置于临时支墩上。在第二瓣顶盖进入机坑内并完成调平工作后，安装组合面密封条，密封条使用黄油临时固定在组合面密封槽内，经各方联合验收后，进行两瓣顶盖的组合拼装。在拼装过程时刻观察密封，防止密封圈脱落，缓缓调整两瓣顶盖的相对位置，控制组合法兰面间距离在20 mm左右且平行，调整顶盖组合法兰面销孔的错牙以及顶盖各加工面无错牙，装入顶盖分瓣面定位销子，依次装入顶盖组合螺栓、螺母将两瓣顶盖组装成整体，紧固力矩为设计力矩的50%时再次检查顶盖加工面错牙、顶盖分瓣面的间隙满足要求，对称分两次拉伸组合缝把合螺栓，并记录伸长值。

完成后按照施工方案安装上止漏环及其附件，电测法测量上止漏环与顶盖同心度≤0.1 mm。

安装顶盖吊具，将顶盖整体吊起，用M80×6的螺柱及六角螺母将顶盖悬挂到机坑内，螺母已采取防松措施和防护措施。

（4）活动导叶安装

将底环上平面及各导叶下轴套清理干净，在密封和密封槽内涂抹润滑脂，安装轴套密封条；在导叶和顶盖上安装导叶吊装工具，导叶吊装过程中钢丝绳与顶盖接触面用橡胶板进行全面的保护，橡胶板固定牢靠；按照导叶和顶盖对应编号吊装导叶。安装完成后转动全部导叶置于全关位置，用框架水平仪检查导叶的垂直度不超过设计值，用塞尺检查导叶与底环抗磨板的间隙小于0.05 mm，然后用宽胶带封住防止异物进入。

（5）顶盖安装

对顶盖和转轮、底环、导叶等部位全面清扫，经检查符合要求后安装吊具，将顶盖缓缓下落到足够低的位置时，清扫顶盖密封面，粘接并安装密封，并利用手拉葫芦调平顶盖，旋转对正方位，使顶盖上的中轴套孔对准导叶，继续下落顶盖，架设百分表监测顶盖与导叶间相互作用力，确保部件不发生碰撞或剐蹭。

根据厂内标记清楚地标出X、Y基准线，使顶盖X、Y基准线与座环上镗口的X、Y基准基本对齐，以座环为基准调整顶盖方位偏差在±3 mm，综合方位偏差在±1.5 mm以内。通过发电室和泄流环返的中心点调整钢琴线，再根据钢琴线的位置调整顶盖、顶盖止漏环与底环止漏环的同轴度不大于0.1 mm，顶盖调整过程中监控顶盖与导叶的相互作用，避免导叶与顶盖卡死。

临时安装导叶上轴套，并确保导叶不受侧向力下，紧固上轴套；预留4个轴线点处的上轴套不安装，用于检查导叶四周间隙是否均匀；待导叶灵活性检查符合要求后再行安装。自制小型门架配合手拉葫芦使得导叶处于悬吊状态，利用导叶扳手转动导叶，导叶应该转动灵活，无发卡现象。

按要求分两次对称紧固所有的顶盖固定螺栓，并测量固定螺栓的最终残余伸长值，预紧后再次确定顶盖预紧过程中顶盖没有发生位移后，复测上述各项数据。测量所有导叶的端面总间隙，总间隙应为0.5～0.7 mm。按照设计要求对顶盖完成渗漏试验，0.7 MPa试验压力保压30 min应无渗漏和压降，符合要求后钻绞顶盖与座环的定位销孔。

图1 导叶转动灵活检查示意图

（6）活动导叶端、立面间隙调整

安装导叶间隙调整附件，通过导叶提升螺栓调整导叶端面间隙，导叶端面总间隙为0.50～0.70 mm（考虑到机组运行过程中导叶上浮，调整为下端面间隙0.20～0.30 mm，上端面间隙0.30～0.40 mm）。取下端盖，使用铅条代替调整垫板，预紧导叶提升螺栓，调整端面间隙符合要求，取出铅条测量厚度，将可撕调整垫板厚度撕至与铅条等厚，安装调整垫板后再次检查导叶端面间隙应符合要求。端面调整完成后使用手拉葫芦与钢丝绳将捆紧，检查导叶已全关且立面间0.05 mm塞尺不能通过，在调整合格后，钢丝绳和手拉葫芦不能放松，直到控制环与导叶臂完成连接并验收合格。

（7）安装过程控制要点

安装前零部件要清洗彻底，使用刀口尺检查无高点和毛刺，复测部件重要尺寸偏差并记录，清洗后的部件适当涂抹透平油防锈。

隐蔽工程施工过程严格执行旁站验收，增加检查频次，本工序未验收合格，严禁进入下一道工序施工。

止漏环圆度、同心度均匀划分测点，经多人测量验证，过程测量记录数据齐全，包括测量杆长，钢琴线直径等参数。中心基准点返点前已对测量点加以处理，确保每次的测点在同一位置。

顶盖调整时结合上下止漏环同心度，导叶大小头端面间隙，综合分析顶盖调整方向，将顶盖调整至最佳状态，顶盖调整和紧固螺栓预紧过程架设百分表监测顶盖位移方向，做到精准调节。

5 结语

通过优化测量位置和方法，尤其以底环泄流环内壁测量返点的止漏环中心为基准，使得导水机构安装工艺可随之优化，转轮、活动导叶等部件可直接吊装就位，顶盖吊入机坑的次数由常规的两次减少为一次，免去了拆解的过程和减少了组装的次数，从而达到一次性完成导水机构安装的目的，在确保导水机构安装精度的情况下能大幅度缩短导水机构安装工期，节约了施工成本。