浅谈中小型立式水轮发电机组安装方法

祝春妃　周海龙

摘要：文章以中小型立式水轮发电机组安装流程为主线，对发电机组各部件的安装方法进行了详细的阐述。再结合某水电站的立式水轮发电机组安装的工程案例，分析其安装过程中出现的问题，以求中小型立式水轮发电机组在安装或检修过程中，出现该类问题时能提供参考、借鉴。

关键词：小型立式水轮发电机；水轮机蜗壳；主机组；尾水管

中图分类号：TK730 文献标识码：A 文章编号：1009-2374（2013）11-0089-03

1 立式水轮发电机组的安装流程

1.1 水轮机蜗壳安装

依据主机房平面图、机组蜗壳安装高程和施工图，在土建工程的配合下，保证压力管口、压力管道轴线和蜗壳三者的中心在一条直线上，同时对蜗壳的安装位置、高程加以明确。在安装过程中，必须对蜗壳周围加紧，使用千斤顶对其进行细微调整，同时保证蜗壳导叶底板四周的绝对水平，在确保各机组中心线都在同一直线上后，开始向蜗壳周围浇筑混凝土。

1.2 安装主机组

检查机组质量。对机组各部件的检查要以安装图、尺寸、技术条件、规范等要求作为质量依据，在所有检查完成以后再进行验收。

依据下机架角底板的位置，对预留坑的位置、尺寸进行核对。基础板的高程、径向尺寸是由机架角底板的尺寸来确定的，并保证其安装方向与X轴和Y轴一致，在严格对正大轴中心后，开始向下机架底脚浇筑混凝土；然后测量定子、转子的绝缘，测量完成后，安装定子的底板；对契铁的放置高度进行确定，确定后开始定子的安装；校对下机架抗震螺栓的高度，最终使定子中心、转子中心相重合，并检查上机架的安装位置是否保持水平，最后再向定子的基础底脚浇筑混凝土。接下来就是转轮、水轮机轴、下机架、转子、上机架的依次安装。

1.3 机组盘车

1.3.1 盘车前的准备。推力轴承的调整；安装推力瓦时受力要一致，其表面平度不得大于0.02mm/m；按照反时针方向推力头上将测点从1到8进行编号并标记；在安装上导轴承支架时，将4块轴瓦对称地装入；使用猪油润滑上导轴瓦和推力瓦。

1.3.2 全摆度、净摆度。八个测点形成了四组方向相对的位置，其对应关系为（1、5）；（2、6）；（3、7）；（4、8）。相对点的百分比读数的差值（前面读数减后面读数）就是全摆度。不同位置的全摆度的差值（下面数值减上面数值）就是净摆度。

1.3.3 盘车摆度的产生原因。联轴器法兰面不垂直于机组轴线；镜板不垂直于机组轴线、其工作表面不平整；轴线发生了曲折；推力头的内部表面不平整或者与轴配合松动。在所有问题中，镜板不垂直于机组轴线是最主要的问题。

1.3.4 安装调速器和水导部分。在安装导叶顶盖后，要对导叶间隙进行调整，然后开始水导瓦的安装，正确安装后，开始进行调速环的安装。根据调速环位置，对调速轴的拐臂位置进行调整，使其保持垂直并能灵活转动。根据调速器与调速轴上轴的连接位置确定出调速器底部的安装高程，并对各调速器进行整齐的布置，保持与轴连接的灵活转动和底部的水平，使用底脚螺栓连接基础板进行

牢靠。

详细检查调速器，在清洗后进行打压试验，对事故压力表、工作压力表、安全阀定值进行调整，并整体调试调速器。在调试结果符合要求后进行机组的联合调试，再对全部机组设备进行联合调试和开始并网72小时试运行。

2 立式水轮发电机组安装案例分析

2.1 机组概况

本案例以某水电站的立式水轮发电机组的安装为分析对象，该发电机组（由原广西金城江水电设备厂生产）的水轮机型号：ZD760-LM-120，设计功率为230千瓦；配套发电机的型号：TSl73/17-24，设计功率为200千瓦。机组尾水管为直锥形尾水管，如图1所示，尾水管出口的淹没深度约600mm，超过一般规定的淹没深度（300～500mm）。但是在当时来说，这种尾水管是符合实际的。在某电站扩建以后，仅将该机组作为备用机组，随着电站发展，也为了实现水资源的充分利用，某电站决定将该机组迁移至距离该水电站下游20km处安装。

2.2 机组安装存在的问题分析

2.2.1 上机架永久变形。该机组的生产时间较早，在当时，生产厂家将整体发电机组运至某电站时，货物卸载人员未使用起重梁，而是使用钢丝绳穿过上机架的吊装孔，吊起整体发电机，就使得上机架在X轴正方向和Y轴负方向的支脚上翘，致使上机架发生了永久性的变形。

在初次安装该机组时，为了将上机架调平，安装人员就在变形上机架的上翘支脚下方铺垫各种厚度的钢板找平。据测量，在X轴正方向上的支脚下方的垫片厚度为37mm，在Y轴负方向上的支脚下方的垫片厚度为23mm。对于机组轴线的处理，是在推力轴承处，即镜板和推力头之间使用了30块以上形状各异、厚薄不等（0.01～0.1mm）的薄铜片作垫片，如图2所示：

2.2.2 尾水管问题。

圆锥管变形问题：在拆卸该机组时，基于经济性的考虑，未将整件尾水管的进口圆锥管拆下，而是联系厂家，使用2mm厚的钢板圆卷，拼焊圆卷立缝后作为再次安装时的弯肘形尾水管的进口圆锥管。圆锥管本应是正圆形，但是由于厂家焊接过程中未采取防止焊件变形的措施，使得圆锥管的形状变为了椭圆形。其上、下底与短轴长度分别相差了44mm和158mm。圆锥管上底的变形，使其上面的螺栓孔圆环形状也发生了变化，螺栓孔位置也随之发生偏移。

土建工程问题：由于施工人员在土建工程施工过程中的疏忽，致使尾水管低了24cm。

2.2.3 问题分析。尾水管是水轮机的重要通流部件。其主要功能是：将转轮出口的水流平稳引出；利用下游与转轮出口的水头高程差形成静力真空，实现位能回收；在转轮出口形成动力真空，实现动能的回收。

尾水管存在的以上问题若得不到及时的处理，就会大大削弱尾水管的作用。首先，进口圆锥管的变形使得转轮出口与圆锥管的连接锥角达不到最优状态，造成转轮扩散角与尾水管水流扩撒角的不一致，加剧尾水管涡动，从而不利于水流的平稳引导；其次，尾水管高度的降低，减小了下游与转轮出口的高程差，从而让其位能回收作用降低。

在处理尾水管的问题时，若以设计要求为标准来进行处理，也就是要将圆锥管形状做标准、将尾水管做到设计的高度。那么，一方面，要将不规则的圆锥管进行报废处理，重新加工制作出一个合格的、规则的圆锥管，此方法会造成大量物力和人力的浪费；另一方面，要将尾水管做到设计高度，就先要凿出矩形扩散段和肘管段的混凝土，再向下挖240mm，由于都是使用的高标号混凝土，且地质坚硬，使得该项工作的工程量非常大，相应的费用也非常高。

通过以上分析，对于机组设备存在的问题，以便于安装、利于机组运行为出发点，必须要将其处理好，在解决问题以后再进行机组安装。

2.3 处理对策分析

2.3.1 上机架变形问题的处理。以上机架受力条件、机组外观的改善为目的，可对X轴正方向和Y轴负方向的形变支脚进行修复，使所有支脚都在同一水平面，这样就可以去除上机架下方以及定子组合中的垫片。

2.3.2 尾水管问题的处理。首先，针对进口圆锥管变形的问题，为了使进口圆锥管的流出水流平稳以及减少混凝土浇筑的工程量，因此，在安装圆锥管时将肘管段断面圆弧与圆锥管长轴所对圆弧进行吻合过渡即可。其次，针对尾水管的高度问题，从经济性考虑，可对进口圆锥管采用截断切割的方法来处理。

2.4 主要工艺措施

在安装该机组过程中，主要使用的测量器具包括求心架（器）、琴线、三爪水平梁、内径百分尺、测杆、重锤、油桶、绝缘导线、干电池、百分表、钢板尺（1m）、框式水平仪、电话机等。

2.4.1 进口圆锥管的切割处理。在对进口圆锥管进行切割时，要加焊圆环形钢筋和立筋来加大圆锥管刚度，从而有效避免在以后的安装中让圆锥管的变形加剧；间隔式切割法的应用，可以防止切割过程中的圆锥管变形；在进行肘管断面圆弧与圆锥管长轴所对圆弧吻合过渡过程中，对于水轮机室与圆锥管上底的连接处理要注意螺栓孔的配对；在紧密连接切割后的进口圆锥管和水轮机室后，要将该连接整体吊装就位，此时要注意保持肘管段断面圆弧与圆锥管长轴所对圆弧的吻合；使用测量工具，应用常规方法找准水轮机室的中心；确定水轮机室的标高并进行调整，将水平偏差控制在设计的允许范围之内；使用拉紧器加固进口圆锥管，将水轮机室的标高、水平、中心偏差都控制在设计的允许范围之内；对于进口圆锥管的混凝土浇筑，要分两次进行，从而让水轮机室的标高、水平、中心偏差都保持在允许范围以内。

2.4.2 上机架的修复处理。首先，需要准备液压千斤顶6个（20t），制作两个专门的槽钢龙门架，并要在机坑里建造工作平台，然后将发电机定子吊入机坑，放置在基础板上；其次，将2条槽钢放置定子机座上，然后将上机架放置于槽钢上，并对位置进行调整直至合适，尽量保持上机架的两个变形支腿的悬空；最后，要在上机架的两个变形支腿上分别套上一个龙门架，并使用钢板尺（1m）对侧面进行检测，对支撑在变形支腿与龙门架之间的千斤顶进行操作，逐渐对支腿施力，强迫其变形，尽量恢复其

原状。

参考文献

[1]李明华，杜江湖.中梁一级水电站水轮发电机组蜗壳安装[J].技术与市场，2011，18（9）：165-166、168.

[2]江小兵，周晖.三峡工程700MW水轮发电机组安装中发生问题的分析及处理[J].水力发电，2005，31（10）：66-68.

[3]王成学.浅谈水轮发电机组安装的质量控制[J].科技风，2011，（22）：79.

[4]卢壮坚.浅谈中小型立式水轮发电机组安装方法[J].建材发展导向，2011，9（8）：357.

[5]黄郁.浅谈水轮发电机组安装中的若干方面[J].科技资讯，2011，（5）：142.

[6]施善崇.四龙电站水轮发电机组安装浅析[J].广西电业，2010，（2）：79-83.

作者简介：祝春妃（1977—），供职于浙江省江山市英岸电站，研究方向：小水电的生产运行管理；周海龙（1975—），供职于浙江省江山市水利局，研究方向：水利工程质量监督、生产运行管理。

（责任编辑：刘 晶）