席洪軍

【摘 要】燈泡貫流式機(jī)組的管型座是機(jī)組安裝的基礎(chǔ)。導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、水導(dǎo)軸承、發(fā)電機(jī)軸承支架及發(fā)電機(jī)定子都與管型座直接連接，因此管型座安裝質(zhì)量的好壞直接決定著整臺(tái)機(jī)組安裝質(zhì)量及以后運(yùn)行的優(yōu)劣。本文結(jié)合桃源水電站管型座的特點(diǎn)及安裝難點(diǎn)對(duì)其安裝工藝、流程和質(zhì)量控制進(jìn)行闡述，并介紹了在主廠房橋式起重機(jī)未形成前對(duì)管型座的吊裝方法，以便同類型機(jī)組安裝借鑒。

【關(guān)鍵詞】水電站；管型座；安裝工藝

1.工程及機(jī)組概況

桃源水電站位于湖南省桃源縣城沅水流域，是沅水干流河段的第14個(gè)梯級(jí)電站，也是沅水干流最末一個(gè)梯級(jí)電站。電站正常蓄水位39.5米，水庫(kù)無(wú)調(diào)節(jié)能力，為河床徑流式水電站。電站裝機(jī)容量180MW，裝設(shè)9臺(tái)單機(jī)容量20MW的燈泡貫流式水輪發(fā)電機(jī)組，多年平均發(fā)電量為7.93億kW.h，年利用小時(shí)數(shù)4404h。

最大水頭：9.70 m

額定水頭：5.60 m

最小水頭：2.00 m

加權(quán)平均水頭：6.82 m

發(fā)電機(jī)型號(hào)：SFWG20-76/7450

水輪機(jī)型號(hào)：GZ-WP-720

機(jī)組額定轉(zhuǎn)速：78.9r/min

額定流量：410.97 m3/s

主軸布置型式：臥式、兩支點(diǎn)、雙懸臂式

機(jī)組支撐方式：管型座上下豎井+發(fā)電機(jī)輔助支撐

2.管型座主要技術(shù)參數(shù)及結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

管型座為機(jī)組的主要受力部件，機(jī)組的水推力、轉(zhuǎn)動(dòng)及固定部分重量、水浮力、不平衡磁拉力等都由管型座傳遞至基礎(chǔ)。管型座由外殼體、內(nèi)殼體、上豎井、下豎井組成，外殼體、內(nèi)殼體通過(guò)上、下豎井組成一個(gè)整體，各部分均由Q235-B鋼板焊接而成，總重量約為173噸。

管型座內(nèi)殼體分2瓣、外殼體分4瓣。

內(nèi)殼體重量：36噸/瓣 外殼體重量：11噸/瓣

上豎井重量：27噸 下豎井重量：30噸

外殼體直徑（法蘭處）10110mm： 內(nèi)殼體直徑（法蘭處）4760mm：

內(nèi)殼體法蘭面距轉(zhuǎn)輪中心線距離：4255mm

外殼體法蘭面距轉(zhuǎn)輪中心線距離：3280mm

內(nèi)、外殼體法蘭面距離：975mm

中心高程▽20.5m

3.管型座的吊裝

燈泡貫流式機(jī)組在開(kāi)始安裝首臺(tái)或前幾臺(tái)管型座時(shí)往往主廠房橋機(jī)還未形成，因此管型座的安裝就需通過(guò)汽車吊或采取其他方式來(lái)進(jìn)行。桃源水電站管型座的吊裝根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際情況經(jīng)充分論證，1#機(jī)管型座的安裝是通過(guò)260T的汽車吊停放在主安裝間來(lái)吊裝完成，其它機(jī)組管型座由于離主安裝間較遠(yuǎn)汽車吊無(wú)法滿足吊裝要求，采用壩頂2臺(tái)30T的施工門機(jī)通過(guò)自制平衡梁共同抬吊的方法分件進(jìn)行吊裝。

3.1 安裝流程

檢查尾水管中心、高程→檢查管型座基礎(chǔ)高程→吊入并安裝下豎井→粗調(diào)下豎井的中心、高程、至尾水管的距離→吊入外殼體下半→吊入下半內(nèi)殼體與下豎井連接并焊接→分別吊入外殼體左、右兩半與下半外殼體相連→吊入上半內(nèi)殼體與下半內(nèi)殼體連接→吊入上豎井并焊接→吊入外殼體上半與左右兩半外殼體相連→上下豎井、內(nèi)殼體整體調(diào)整→外殼體調(diào)整→管型座補(bǔ)強(qiáng)→校核內(nèi)外殼體中心、垂直度和位置尺寸→至下豎井的管路套管、測(cè)壓管安裝→二期混凝土澆筑→灌漿→灌漿孔和混凝土澆筑孔的密封焊→內(nèi)外殼體合縫法蘭封水焊焊接→拆除內(nèi)部支撐。

3.2 管型座的吊裝及粗調(diào)

吊裝前對(duì)基礎(chǔ)板進(jìn)行清理、調(diào)整好楔子板頂面高程。管型座各部件吊裝過(guò)程中，起吊司機(jī)與起重指揮人員應(yīng)保持通信通暢、無(wú)其他干擾信號(hào)、緊密配合，防止設(shè)備與側(cè)墻或二期預(yù)留鋼筋發(fā)生碰刮。

1）下豎井吊裝：清除下豎井與內(nèi)殼體下半部焊接口處的油漆至露出金屬光澤面，在安裝間對(duì)其進(jìn)行翻身，調(diào)整水平后開(kāi)始吊入基坑。吊入后粗略調(diào)整好下豎井的中心、高程、至轉(zhuǎn)輪中心線的距離；

2）吊入外殼體下瓣；

3）內(nèi)殼體下瓣吊裝：吊入下瓣內(nèi)殼體前先在下豎井搭好焊接平臺(tái)。在安裝間對(duì)內(nèi)殼體進(jìn)行翻身，吊入對(duì)接時(shí)找正出廠前畫(huà)好的線，使內(nèi)殼體與下豎井的錯(cuò)位小于3mm；

4）調(diào)整好左、右兩瓣外殼體基礎(chǔ)的楔子板高程，在安裝間將兩瓣外殼體翻身后分別吊入，并與外殼體下瓣用螺栓進(jìn)行連接，使用管子千斤頂、螺桿拉緊器進(jìn)行初步調(diào)整、加固；

5）內(nèi)殼體上瓣吊裝：清理干凈上下內(nèi)殼體的組合法蘭面，使用刀口平尺檢查整個(gè)結(jié)合面應(yīng)無(wú)高點(diǎn)、毛刺，檢查下瓣的定位銷釘是否完整。吊入上瓣內(nèi)殼體并打緊連接螺栓后檢查合縫面間隙及法蘭面錯(cuò)牙應(yīng)符合廠家技術(shù)要求及GB/T 8564—2003的相關(guān)規(guī)定；

6）上豎井吊裝：上豎井吊裝前先在內(nèi)殼體上瓣搭設(shè)好焊接平臺(tái)；

7）吊入外殼體上瓣，與左右外殼體連接。

3.3 上下豎井的焊接

焊接前清理干凈焊接坡口處的油漆及雜物，內(nèi)殼體與上下豎井的焊接須由兩名焊工同時(shí)施焊，先焊接內(nèi)側(cè)，內(nèi)側(cè)焊完后外側(cè)電弧氣刨清根處理，后再焊接。焊接順序如圖所示。焊縫除第一層與最后一層外都要進(jìn)行清根處理，焊完后進(jìn)行UT檢查。

4.管型座的質(zhì)量控制

4.1 管型座安裝允許偏差

4.2 管型座的調(diào)整

燈泡貫流式機(jī)組有兩大預(yù)埋件：尾水管、管型座。尾水管最先預(yù)埋，因此管型座安裝的高程、中心、至轉(zhuǎn)輪中心線距離等數(shù)據(jù)必須以澆筑完混凝土后的尾水管的實(shí)際數(shù)據(jù)為準(zhǔn)。安裝前使用光學(xué)水準(zhǔn)儀將尾水管的實(shí)際高程測(cè)出，將高程布設(shè)到尾水管內(nèi)部一個(gè)固定位置，用全站儀復(fù)測(cè)尾水管的中心，并將其布設(shè)到尾水管上。

1）垂直平面度的控制

管型座安裝的垂直平面度應(yīng)考慮機(jī)組運(yùn)行時(shí)定子與轉(zhuǎn)子間空氣間隙的分布及尾水管與伸縮節(jié)的連接。由于主軸的安裝要求必須水平，若管型座的垂直平面度超差產(chǎn)生傾斜將會(huì)影響到安裝后的定子與主軸不垂直，導(dǎo)致空氣間隙的不均勻，會(huì)產(chǎn)生較大的電磁不平衡力。

2）圓度的控制、調(diào)整

管型座下游側(cè)連接的導(dǎo)水機(jī)構(gòu)和上游側(cè)連接的定子在吊裝時(shí)都會(huì)產(chǎn)生一定的變形，產(chǎn)生的變形對(duì)兩法蘭面之間的螺孔會(huì)產(chǎn)生一定的錯(cuò)位，為了使此錯(cuò)位控制在最小范圍內(nèi)，必須將管型座各法蘭面的圓度調(diào)整到最優(yōu)。內(nèi)殼體法蘭直徑小且剛度較好，圓度不易發(fā)生變化。外殼體較單薄、直徑大而與之相連的外導(dǎo)水環(huán)同樣的直徑大易產(chǎn)生橢圓度，為此必須調(diào)整好管型座的圓度使之在合格范圍內(nèi)（圓度可通過(guò)外殼體內(nèi)部支撐的輻射型支撐管及外部的拉緊器來(lái)調(diào)整），同時(shí)在吊裝導(dǎo)水機(jī)構(gòu)時(shí)對(duì)其進(jìn)行可靠、牢固的加固使其圓度變化控制在最小。

3）高程的控制、調(diào)整

管型座高程最終是和尾水管里襯中心高程是一致的。如果管型座和尾水管的高程偏差超過(guò)設(shè)計(jì)值后將會(huì)導(dǎo)致伸縮節(jié)和尾水管間的螺孔無(wú)法對(duì)正、螺栓無(wú)法安裝，還將會(huì)影響水力的順暢流動(dòng)?？紤]到管型座混凝土澆筑后管型座中心會(huì)下降且轉(zhuǎn)輪室在充水情況下會(huì)下垂0.2mm—0.5mm左右。主機(jī)廠設(shè)計(jì)管型座安裝中心高程比尾水管里襯中心高程高4mm，現(xiàn)場(chǎng)根據(jù)經(jīng)驗(yàn)將此值修正為2.5—3mm。

4）法蘭面至尾水管，內(nèi)外殼體法蘭面距離的控制、調(diào)整

轉(zhuǎn)輪室與尾水管間有20mm的伸縮間隙。管型座至尾水管的距離過(guò)小會(huì)影響轉(zhuǎn)輪室的吊裝，過(guò)大會(huì)影響伸縮節(jié)的密封性能。管型座內(nèi)、外殼體法蘭面間的距離直接影響著導(dǎo)水機(jī)構(gòu)導(dǎo)葉的端面間隙，距離過(guò)小會(huì)使導(dǎo)葉端面間隙變小容易造成導(dǎo)葉的卡死，過(guò)大會(huì)使導(dǎo)葉端面間隙變大增大導(dǎo)葉漏水量甚者會(huì)影響機(jī)組的停機(jī)時(shí)間或發(fā)生機(jī)組的蠕動(dòng)現(xiàn)象。使用外殼體至尾水管的間距管進(jìn)行距離的調(diào)整，調(diào)整時(shí)使用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。內(nèi)、外殼體法蘭間的距離可通過(guò)使用千斤頂沿軸向頂下豎井的方法調(diào)整，調(diào)整時(shí)注意內(nèi)、外殼體之間不能有接觸的地方防止外殼體發(fā)生變化。

5）外殼體法蘭面波浪度的控制、調(diào)整

外殼體直徑大且分4瓣在現(xiàn)場(chǎng)組合而成，法蘭分瓣面的錯(cuò)牙是波浪度突變的主要原因。為了保證與其它法蘭面連接時(shí)兩法蘭面的接觸面積及密封條的壓緊量，法蘭分瓣面的錯(cuò)牙應(yīng)保證在0.1mm以內(nèi)。法蘭波浪度偏大會(huì)影響密封條的壓縮量，壓縮量不夠?qū)?huì)導(dǎo)致漏水。

4.3 管型座二期混凝土的澆筑

管型座澆筑前仔細(xì)檢查基礎(chǔ)楔子板的點(diǎn)焊情況和螺桿拉緊器的拉緊、加固情況，檢查里襯及模板固定情況，防止?jié)仓r(shí)變型?；炷翝仓^(guò)程中受混凝土入倉(cāng)、振搗、凝固等的影響，變形的幾率較大。必須密切監(jiān)測(cè)管型座的變化，在澆筑管型座中心位置以下須采用全站儀進(jìn)行監(jiān)測(cè)。澆筑時(shí)應(yīng)從外殼體外邊兩側(cè)同時(shí)進(jìn)行，盡量做到兩邊的混凝土澆筑量和上升速度保持一致，使管型座周圍的壓力均勻，若管型座數(shù)據(jù)發(fā)生變化達(dá)到1mm（中心、高程）時(shí)應(yīng)停止?jié)仓?。管型座混凝土澆筑時(shí)，采用分層澆筑方式，每層澆筑層厚不超過(guò)1.5m，當(dāng)高于1.5m時(shí)應(yīng)逐步放慢澆筑速度，澆筑上升速度一般控制在0.3m/h之內(nèi)，必要時(shí)可做適當(dāng)?shù)耐ｎD，以防止由于混凝土一次澆筑過(guò)高而影響其質(zhì)量，造成對(duì)機(jī)組的不利影響，液態(tài)混凝土的高度控制在0.6m左右。

5.管型座安裝的幾點(diǎn)建議及注意事項(xiàng)

5.1 桃源水電站除1#管型座外，其余機(jī)組管型座均采用壩頂門機(jī)以抬吊的方法進(jìn)行安裝，此方法對(duì)操作司機(jī)、指揮均提出了較高的要求：操作須統(tǒng)一、動(dòng)作協(xié)調(diào)、指揮信號(hào)清楚。吊裝前需詳細(xì)了解當(dāng)天的天氣情況，若遇雨天、風(fēng)力大于五級(jí)時(shí)禁止起吊，確保安全。

5.2 管型座的安裝、調(diào)整不僅要考慮到與尾水管的高程、中心相一致，同時(shí)還要考慮上游側(cè)的定轉(zhuǎn)子空氣間隙、下游側(cè)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的導(dǎo)葉端、立面間隙和尾水管與伸縮節(jié)的連接。

5.3 由于內(nèi)殼體的重量較重，管型座全部吊入后先整體調(diào)整內(nèi)殼體，內(nèi)殼體調(diào)整完成后再根據(jù)內(nèi)殼體數(shù)據(jù)調(diào)整外殼體。

5.4 管型座的加固必須牢固，內(nèi)外殼體間的管子千斤頂與尾水管間的支撐管、外部的螺旋扣必須頂牢、拉緊。

5.5 在廠房橋機(jī)形成后可以提前將內(nèi)管型座上半部與上豎井在副安裝間組合、焊接完成后一起吊入安裝，不僅施工條件較好還會(huì)較大的縮短安裝工期。

5.6 管型座安裝完后在移交土建前需保護(hù)好各連接法蘭面，需在法蘭面上涂抹一層黃油，再在黃油上面覆蓋一薄層塑料防止水泥砂漿及雨水對(duì)法蘭面的侵蝕，對(duì)所有連接螺栓孔全部用布塞實(shí)。

5.7 管型座安裝所使用的測(cè)量?jī)x器，如光學(xué)水準(zhǔn)儀、全站儀等必須進(jìn)行檢測(cè)，保證其精度要求。另外，對(duì)全過(guò)程監(jiān)控的每一個(gè)測(cè)點(diǎn)最好能夠做到從始至終使用同一臺(tái)儀器進(jìn)行觀測(cè)，避免因儀器系統(tǒng)誤差不同而造成對(duì)安裝精度的判斷失誤。

5.8 注意對(duì)測(cè)量點(diǎn)的保護(hù)，因?yàn)樗鼈兪钦麄€(gè)測(cè)量工作的基準(zhǔn)，使用破壞又重新恢復(fù)的測(cè)量點(diǎn)會(huì)增大安裝誤差，從而造成不必要的時(shí)間和經(jīng)濟(jì)損失。

5.9 在早、中、晚溫差較大的地方安裝時(shí)要考慮到溫度變化對(duì)測(cè)量?jī)x器的影響，盡量保證在同一時(shí)間、同樣的溫度下進(jìn)行測(cè)量。

6.結(jié)語(yǔ)

管型座是機(jī)組的主要受力部件也是整個(gè)機(jī)組安裝的基礎(chǔ)。吊裝前根據(jù)實(shí)際情況充分考量、仔細(xì)研討出適合現(xiàn)場(chǎng)的吊裝方法和方案。調(diào)整時(shí)須全面考慮各部件間的配合關(guān)系，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、定子與之連接后的導(dǎo)葉端立面間隙和定子空氣間隙，以及轉(zhuǎn)輪室安裝后伸縮節(jié)與尾水管的連接。調(diào)整完后需仔細(xì)加固內(nèi)、外殼體，澆筑混凝土前對(duì)各法蘭面及螺栓孔進(jìn)行有效保護(hù)。澆筑混凝土?xí)r要對(duì)稱、均勻的上升并使用儀器全程進(jìn)行監(jiān)測(cè)。

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