小型水电站卧式混流式水轮机设备监理实践

(陕西江河水利水电设备监理中心，陕西 西安 710015)

1 项目概况

白云峡水电站是太白县石头河中上游梯级开发的一座低坝引水式水电站，投运于1999年6月，厂区由厂房、宿办楼、户外变电站、并网线路等组成。站址处海拔高程971 m，原装机容量1 800 Kw(2×500 Kw+2×400 Kw)，电站设计水头52 m，设计引用流量4.86 m3/s，年利用小时数5 200 h，年发电量936万 Kw·h。厂房内安装两台HL170-WJ-50水轮机配SFW500-6/850发电机、两台HL170-WJ-42水轮机配SFW400-6/850发电机。

本次电站增效扩容改造主要为机组和电气设备更新，经水能计算，改造后厂房内安装两台HLA696-WJ-52水轮机配SFWE-K630-6/1180发电机、两台HLA696-WJ-56水轮机配SFWE-K750-6/1180发电机，总装机容量2 760 kW，电站额定水头53.1 m，设计引用流量6.48 m3/s，年利用小时数4 790 h，年发电量1 321万 Kw·h。业主要求当年主汛期前完成设备安装调试并投产，总工期6个月。

2 设备监理主要工作程序

项目业主于2016年12月中旬签订水轮机设备采购合同，同年12月委托设备监理单位对该机组设备制造进行驻厂监造,监理单位成立了该项目设备监理工作组，并根据设备采购招投标文件、供货合同以及相关技术文件编制了电站改造设备监理规划及监理细则，设备监理工程师对合同设备相关技术要求进行了熟悉，按照监理规划及细则要求，对该批水轮机制造过程按照文件见证(R点)、现场见证(W点)、停工检查(H点)三种方式进行监督，生产、检验完成后由设备监理工程师签发出厂签证单准予出厂。

2.1 质量体系审核

为了保证制造厂家按合同交货时间提交符合规定质量的产品，在水轮机开始制造前，驻厂设备监理工程师对制造厂生产能力及质量保障能力进行了审核。主要包括制造厂机器设备、工艺装备、检验检测工器具、组装场地等硬件设施；生产进度计划、制造工艺流程、焊接工艺评定表、产品质量检验计划、设备及零部件加工图纸等技术、管理文件；操作人员(焊工、检验检测人员等)的资格证书、资金投入等，以文件见证形式，附相应的审核文件记录存档。

2.2 进厂原材料、外协外购件检验试验审核

用于制造白云峡电站水轮机的原材料以及外协外购件，如铸件、钢板、焊条焊剂、轴承等，驻厂设备监理工程师重点审核出厂质量证明文件(力学性能、化学成分、检验报告、合格证等)、供应商资质、主要技术参数、规格型号、数量以及进厂自检报告是否符合采购合同文件及设计图纸要求，以文件见证形式，附相应的检验记录、试验报告等审核文件记录存档。

3 水轮机结构特点

该项目4台机组均采用卧轴两支点金属蜗壳混流式水轮机。进水管、蜗壳、尾水弯管和尾水锥管均为焊接结构。由压力钢管来的压力水经进水管、蜗壳和导水机构进入转轮，作功后的水流经尾水弯管、尾水管排入下游。

3.1 引水部分

引水部分由进水弯管、蜗壳等组成。采用Q235钢板焊接而成，进水弯管位于阀门压力钢管后，一端与阀门伸缩节的钢管直连，另一端与蜗壳相连。蜗壳与座环焊接而成。蜗壳包角为345°，固定导叶起支撑的作用，蜗壳顶部设有排气管。

3.2 导水机构

导水机构由导叶、导叶臂、连板、前盖板、后盖板等组成，导叶为三支点结构，采用ZG230-450材质整铸而成。导叶轴套采用钢背复合瓦自润滑轴承SF-2。前、后盖板皆用铸钢或钢板焊接制成，前后盖板止漏环采用ZG20SiMn材质制成。控制环材料具有足够的强度和刚度，控制环支撑在后盖板的滑块上，为保证运动灵活，从油杯注入一定黄油以润滑其摩擦面。导叶采用单接力器操作，设有接力器位置行程开关。

3.3 转轮

转轮由上冠、下环及叶片焊接而成。转轮叶片采用不锈钢ZG0Cr13Ni4Mo材质，上冠、下环采用ZG0Cr13Ni4Mo材质。为减少机组容积损失和轴向力，在转轮的上冠设有间隙式+梳齿式密封，下环设有间隙式密封，转轮与电机主轴的连接采用直锥结构，键传递扭矩。

3.4 尾水部分

尾水部分由尾水弯管和尾水锥管组成。采用Q235钢板焊接而成，其功能是将作功后的水流引入下游，并回收部分能量。弯管由钢板焊接而成，在靠近转轮出口处设有补气装置。

3.5 主轴密封

为阻止从转轮间隙流到转轮上冠内部的水流从主轴外缘漏出，设密封装置，本机采用甩水环，带柔性石墨填料盘根。为避免长期使用对主轴的磨损，在甩水环后，装有可拆卸的不锈钢套，以便更换。

4 制造过程中几个重要监控要点

4.1 蜗壳制造

蜗壳是复杂的异形过流部件，其壳体为阿基米德螺旋线，蜗壳单节弧度不同，上、下单节瓦块首尾相接，要求瓦块之间接缝处过渡圆滑，内壁曲线连接光滑不允许有拐点，焊接接缝错边量≤壁厚的10%。工厂制作时采取数控切割下料保证了下料尺寸及精度，每节瓦片钢板画出上、下表面中心线，标识清楚瓦片编号、接缝对接号；卷制按平行中心线方向采用小量进辊，并随时用弧度样板检查；组装焊接采用划线定位、工装定位保证了每节蜗壳瓦片装配精度，经座环与固定导叶组焊后一次退火，蜗壳内、外壁环焊缝焊好后进行煤油检验，检验合格后，壳体二次退火消除焊接残余应力，有效保证了焊缝质量，确保了蜗壳的产品质量。

4.2 叶片加工

水轮机的转轮叶片是水轮机关键部件，其型面是一种较为复杂的三维雕塑曲面，转轮叶片的制造质量对水轮机的水力特性和气蚀性能有着重要的影响。该转轮叶片毛坯为不锈钢ZG0Cr13Ni4Mo铸件，叶片铸件固定于专用叶片胎卡具，采用计算机自动三点找正，数控铣床粗加工、精铣，保证了叶片表面加工精度。

5 结语

白云峡水电站4台水轮机当年5月初顺利运抵施工现场，制造质量合格，交货期满足业主要求。通过该项目水轮机设备的监理实践，驻厂设备监理工程师应把握好以下几点：一要做到“三熟悉”，熟悉合同技术条件；熟悉图纸、工艺；熟悉电站业主代表、工厂质量、生产联系人。二要督促生产计划落实，避免某道工序停滞影响供货期。三要严把质量关，首先是原材料进厂关，严格审查进厂原材料合格证明书，外购件合格证明或验收报告，查验材料与图纸相符性，把住质量问题的源头；其次是制造关，认真审核见证由工段自检、部门复检、质检专检组成的“三检制”执行情况。四要把好关产品出厂关，设备出厂前组织业主、监理、制造厂家进行联合验收，保证交付的设备符合合同协议要求。