李 良 王士超

（山西省水利建筑工程局 山西太原 030006）

1 工程簡介

柏葉口水庫位于山西省呂梁市交城縣柏葉口村上游的文峪河干流上，水域控制流域面積875km2，水庫總庫容9 712萬m3，是主要由大壩、溢洪道、泄洪發(fā)電洞和水電站等建筑物組成的中型水利樞紐工程。其中水電站為壩后式引水電站，由發(fā)電支洞、引水壓力鋼管、廠房及尾水等組成。廠房內(nèi)部共設(shè)臥式水輪發(fā)電機(jī)組兩臺，單機(jī)容量為1600kW，單機(jī)設(shè)計(jì)發(fā)電流量為2.8m3/s。

2 水輪機(jī)工作原理及參數(shù)

水輪機(jī)是將水能轉(zhuǎn)變?yōu)樾D(zhuǎn)機(jī)械能的水力原動機(jī)，是水電站廠房中主要的動力設(shè)備之一，用來帶動發(fā)電機(jī)以獲取電能，水輪機(jī)的出力大小，取決于工作時的水頭和流量。

本水電站采用水輪機(jī)為河南瑞發(fā)水電設(shè)備有限責(zé)任公司生產(chǎn)的混流式水輪機(jī)。

混流式水輪機(jī)是指：軸面水流徑向流入、軸向流出轉(zhuǎn)輪的反擊式水輪發(fā)電機(jī)，又稱法蘭西斯式水輪機(jī)。具有強(qiáng)度高，運(yùn)行可靠，效率高，應(yīng)用范圍廣等優(yōu)點(diǎn)，一般適用于中高水頭電站。

2.1 本工程水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特征及相關(guān)技術(shù)參數(shù)

水輪機(jī)為HLA696-WJ-63型，

HLA——混流式水輪機(jī)

696——轉(zhuǎn)輪型號

W——主軸布置為臥式

J——金屬蝸殼

63——轉(zhuǎn)輪標(biāo)稱直徑為63cm。

2． 2技術(shù)數(shù)據(jù)

使用范圍：

適用水頭H:71m

流量Q:2.7m3/s

出力N:1693kW

轉(zhuǎn)速:1000r/min

3 水輪機(jī)結(jié)構(gòu)特征簡介

水輪機(jī)由進(jìn)水部分、蝸殼、導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)輪、轉(zhuǎn)動部分、尾水管調(diào)速機(jī)構(gòu)等部分組成。

3.1 進(jìn)水部分

包括進(jìn)水閥門、伸縮節(jié)、進(jìn)水彎管等。

本工程為Φ900蝶閥進(jìn)水閥，進(jìn)水閥門用于機(jī)組停機(jī)時靜水關(guān)閉，也用于機(jī)組發(fā)生故障而導(dǎo)水機(jī)構(gòu)失靈時，緊急動水關(guān)閉，切斷水流，伸縮節(jié)用于補(bǔ)償安裝誤差，檢修時易于拆卸。進(jìn)水彎管一端接伸縮管，另一端與蝸殼聯(lián)接，用于引水至蝸殼。

3.2 蝸殼

蝸殼系鋼板組焊機(jī)構(gòu)，內(nèi)設(shè)固定導(dǎo)葉、一個特殊導(dǎo)葉。蝸殼水流形成環(huán)流，引導(dǎo)水流沿四周均勻地進(jìn)入導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和轉(zhuǎn)輪。蝸殼頂部有排氣旋塞閥，用于啟動充水時排除蝸殼內(nèi)空氣，底部有放水閥，用于停機(jī)檢修時排除蝸殼內(nèi)積水。

3.3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)由導(dǎo)葉、導(dǎo)葉軸套、導(dǎo)葉臂、控制環(huán)、前蓋板、后蓋板等組成。

本機(jī)構(gòu)主要作用是：調(diào)節(jié)流量，以適應(yīng)負(fù)荷的變化，同時用于正常關(guān)閉與事故停機(jī)；導(dǎo)葉用兩個軸套支承，軸套采用潤滑性能良好的鋼板復(fù)合材料；導(dǎo)葉用O型密封圈密封。

3.4 轉(zhuǎn)輪

轉(zhuǎn)輪是水輪機(jī)的心臟，通過它將水能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，轉(zhuǎn)輪由上冠、下環(huán)和導(dǎo)葉片組焊而成。上冠有減壓孔，以減小軸向和密封漏水，轉(zhuǎn)輪頭部與水封有迷宮槽，與水封形成間隙密封。

3.5 轉(zhuǎn)動部分

整機(jī)轉(zhuǎn)動采用兩個支撐點(diǎn)，主軸一端裝轉(zhuǎn)輪，另一端與發(fā)電機(jī)聯(lián)接成一體，傳遞水輪機(jī)扭矩，主軸采用45號碳素結(jié)構(gòu)鋼。

3.6 尾水管

由尾水彎管和直錐管組成，尾水管的作用是將水流引入下游，利用水流在吸出高程下所具有的勢能，并以其擴(kuò)散作用回收轉(zhuǎn)輪出口處水流動能。尾水管所有聯(lián)接法蘭均密封，出口淹沒深度不小于400mm，以防止空氣進(jìn)入尾水管。

3.7 調(diào)速機(jī)構(gòu)

調(diào)速機(jī)構(gòu)由調(diào)速器、推拉桿和搖臂組成，調(diào)速器根據(jù)負(fù)荷變化，以推拉桿、控制環(huán)、連板、導(dǎo)葉臂等機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)導(dǎo)葉開度。當(dāng)調(diào)速器在電動位置時，若水輪機(jī)產(chǎn)生飛逸，它可自動關(guān)閉導(dǎo)葉到空載開度，然后手動停機(jī)。

4 水輪機(jī)的安裝工藝

4.1 安裝前準(zhǔn)備

1）按照制造廠家提供的裝箱清單，清點(diǎn)零部件、隨機(jī)附件、備件和技術(shù)資料是否齊全，檢查機(jī)器在運(yùn)輸工程中有無碰傷，加工面有無銹蝕等；

2）轉(zhuǎn)動部件清洗干凈，清洗后妥善保管；

3）按照水輪機(jī)安裝圖，檢查與機(jī)組有關(guān)的土建工程，如檢查廠房內(nèi)各項(xiàng)標(biāo)高、平面坐標(biāo)和基礎(chǔ)預(yù)留孔是否符合圖紙要求；

4）準(zhǔn)備好安裝所需要的工具，如起吊工具、0.02/1000框式水平儀、百分尺、百分表、塞尺和調(diào)整用的斜墊鐵板等。

4.2 基準(zhǔn)放線

為使水輪機(jī)安裝在設(shè)計(jì)的位置上，在安裝前應(yīng)將機(jī)組中心線和高程基準(zhǔn)點(diǎn)，定在基坑的混凝土底板及墻上。為了確?；鶞?zhǔn)點(diǎn)之準(zhǔn)確，基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)用沖子在埋設(shè)入混凝土中的鐵釘面上打上標(biāo)記，各基準(zhǔn)點(diǎn)離機(jī)組中心的距離應(yīng)大于座環(huán)外圓，以不影響機(jī)組安裝為易。中心基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)高于座環(huán)頂部，高程基準(zhǔn)點(diǎn)應(yīng)設(shè)2個以上，便于相互校核。

4.3 進(jìn)水部分安裝

根據(jù)圖紙要求，按順序吊裝閥門、伸縮節(jié)和進(jìn)水彎管。所有連接法蘭面均墊上橡膠止水墊（或O型密封圈）。找正進(jìn)水部件管路軸線及進(jìn)水彎管出口法蘭的水平及標(biāo)高（進(jìn)水彎管出口法蘭面水平度允許誤差為0.05mm/m）后，澆筑進(jìn)水彎管二期混凝土。

4.4 蝸殼的安裝

1）蝸殼是水輪機(jī)的安裝基準(zhǔn)，安裝時特別注意其安裝質(zhì)量，在蝸殼進(jìn)水法蘭與彎管法蘭之間墊上墊片用螺栓進(jìn)行聯(lián)接，矯正蝸殼上與前后蓋板配合端面的垂直度（垂直度允許誤差為0.05mm/m）后，澆灌進(jìn)水彎管二期混凝土。

2）蝸殼混凝土澆筑監(jiān)測。座環(huán)、蝸殼全部調(diào)整檢查合格,在自檢、互檢合格基礎(chǔ)上，報(bào)工程監(jiān)理，經(jīng)有關(guān)機(jī)構(gòu)共同驗(yàn)收簽證后，將機(jī)坑移交土建。混凝土澆搗過程中，應(yīng)對全過程進(jìn)行監(jiān)視，建議澆筑時采用對稱振搗法施工，重點(diǎn)監(jiān)視座環(huán)的水平度變化，監(jiān)視手段采用水平梁配合水平儀監(jiān)視，確保水平度不超過0.05mm/m的標(biāo)準(zhǔn)。

4.5 轉(zhuǎn)動部分安裝

水輪機(jī)在出廠時前后軸承、電機(jī)和飛輪等部分已經(jīng)安裝在底盤上，安裝時將主軸轉(zhuǎn)輪的一端移入蝸殼內(nèi)，將百分表安裝在主軸上，轉(zhuǎn)動主軸，測量蝸殼與前后蓋板配合的內(nèi)圓和端面，使主軸的軸心線與蝸殼的軸心相符合，然后將轉(zhuǎn)輪裝在主軸上，測量轉(zhuǎn)輪下環(huán)和后蓋板內(nèi)孔間隙及轉(zhuǎn)輪下環(huán)端面與后蓋板端面之距離，使轉(zhuǎn)輪開口與導(dǎo)葉高度在軸向位置相重合，達(dá)到設(shè)計(jì)要求后，澆筑底盤地腳螺栓二期混凝土。

4.6 吊裝尾水管及直錐管

1）蝸殼臨時加固。蝸殼調(diào)好后，為防止裝尾水管及澆二期混凝土?xí)r使蝸殼變位，要對已調(diào)好的蝸殼進(jìn)行臨時加固，然后才能吊裝尾水管。

2）尾水管吊裝。將尾水管吊到安裝位置就位后，在安裝與調(diào)整過程中不要使蝸殼受力，以免把蝸殼拉偏。所以在尾水管調(diào)整過程中要靠鋼支架和拉緊器承受其重量。在尾水管與蝸殼連接時以及澆注二期混凝土?xí)r，要嚴(yán)密監(jiān)視蝸殼的垂直度。

4.7 發(fā)電機(jī)及冷卻管路安裝

1）按照軸承技術(shù)條件進(jìn)行刮瓦（發(fā)電機(jī)相關(guān)安裝在此不進(jìn)行詳述）。

2）安裝發(fā)電機(jī)，找正并保證發(fā)電機(jī)軸和水輪機(jī)軸的同軸度在規(guī)定范圍內(nèi)。

3）安裝冷卻管路及飛輪罩。

4）按照安裝技術(shù)條件全面檢查校核相關(guān)軸的垂直度等，檢查各部位緊固情況。

4.8 清掃、噴漆、著色

按圖紙要求對主機(jī)進(jìn)行最后的清掃、噴面漆工作，如圖紙無要求可會同有關(guān)部門協(xié)商確定。對機(jī)組進(jìn)行全面檢查后，確認(rèn)無誤并進(jìn)行設(shè)備充油，將轉(zhuǎn)輪與底環(huán)間加的金屬墊片等取出，封堵進(jìn)入孔。

4.9 試機(jī)

核對油、水、氣，尤其是高壓空壓機(jī)技術(shù)參數(shù)。核對附屬機(jī)械設(shè)備到貨管路口徑及法蘭連接方式。按技術(shù)要求進(jìn)行設(shè)備安裝并按照技術(shù)參數(shù)進(jìn)行定值設(shè)定。對機(jī)組進(jìn)行試運(yùn)行。