(中國(guó)水利水電第七工程局有限公司，成都，610213)

1 工程概況

桐子林水電站軸流轉(zhuǎn)漿式水輪機(jī)由哈爾濱電機(jī)廠有限責(zé)任公司制造。水輪機(jī)型號(hào)ZZA1093-LH-1010，水輪機(jī)額定出力153.10MW，額定轉(zhuǎn)速66.7rpm，轉(zhuǎn)輪直徑10089mm；導(dǎo)水機(jī)構(gòu)總重量約500t，由底環(huán)、32個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉、頂蓋、支持蓋、導(dǎo)流錐、控制環(huán)等組成；自潤(rùn)滑軸承、銷、拐臂、連桿、控制環(huán)和推拉桿等組成的導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)將導(dǎo)葉與接力器相連接，并設(shè)有剪斷銷、限位塊、摩擦襯套保護(hù)裝置等，通過(guò)液壓直缸接力器操作導(dǎo)葉及導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)，操作接力器的壓力油由調(diào)速器系統(tǒng)的油壓裝置供給，其額定工作油壓為6.3MPa。

2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝工藝過(guò)程

導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在正式安裝前，應(yīng)進(jìn)行預(yù)裝；各部件組裝前應(yīng)清掃干凈、光潔、無(wú)毛刺，組合面把合時(shí)應(yīng)涂密封膠，組合面間隙、錯(cuò)牙應(yīng)符合圖紙要求，組裝完成后應(yīng)檢查各部件配合尺寸是否與圖紙相符；凡有坐標(biāo)線和標(biāo)示標(biāo)記的零部件，應(yīng)對(duì)廠家標(biāo)識(shí)點(diǎn)進(jìn)行實(shí)物與圖紙校驗(yàn)并按校驗(yàn)后的標(biāo)示標(biāo)記進(jìn)行安裝。

2.1 機(jī)坑清掃測(cè)量

清掃機(jī)坑里襯、座環(huán)與頂蓋螺栓把合孔、座環(huán)上環(huán)板等部位；復(fù)測(cè)澆筑后的接力器基礎(chǔ)板高程，校驗(yàn)澆筑后座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室方位、高程以及相對(duì)高程，測(cè)量座環(huán)和轉(zhuǎn)輪室的實(shí)際中心、水平、同心度和轉(zhuǎn)輪室的圓度；測(cè)量的同時(shí)做好記錄和控制標(biāo)識(shí)，通過(guò)分析重新確認(rèn)座環(huán)固定導(dǎo)葉中心線標(biāo)識(shí)點(diǎn)，作為機(jī)組安裝的相對(duì)高程控制點(diǎn)。

2.2 座環(huán)切割修磨

機(jī)坑測(cè)量時(shí)將座環(huán)上法蘭內(nèi)徑加工量測(cè)定完成并做好樣點(diǎn)標(biāo)識(shí)，測(cè)量標(biāo)識(shí)點(diǎn)為16點(diǎn)。依據(jù)廠家圖紙尺寸要求，對(duì)座環(huán)上法蘭內(nèi)圓用火焰切割加工；為保證配合處密封效果，建議控制法蘭內(nèi)圓加工尺寸(13310mm±2mm)取負(fù)偏差，以保證切割后修磨量充足；加工后進(jìn)行圓滑修磨處理，保證加工面垂直度、圓度。如圖1所示。

圖1 座環(huán)上環(huán)板加工示意

2.3 底環(huán)組裝、安裝

底環(huán)的組合面應(yīng)清掃干凈、光潔、無(wú)毛刺，組合面把合時(shí)應(yīng)按圖紙要求涂密封膠，組合面間隙、錯(cuò)牙、組合螺栓扭力值等均應(yīng)滿足圖紙技術(shù)要求；底環(huán)組裝過(guò)程應(yīng)注意底環(huán)水平控制，組合完成之后，應(yīng)進(jìn)行圓度檢查和方位點(diǎn)校驗(yàn)。底環(huán)吊裝應(yīng)使用廠家提供的吊裝工具吊裝，底環(huán)安裝時(shí)應(yīng)考慮澆筑后轉(zhuǎn)輪室相對(duì)于座環(huán)的方位偏差，應(yīng)按座環(huán)方位點(diǎn)與轉(zhuǎn)輪室方位點(diǎn)的綜合偏差調(diào)整底環(huán)中心、方位，確認(rèn)底環(huán)方位調(diào)整在最佳位置處；高程應(yīng)按機(jī)坑測(cè)定時(shí)座環(huán)固定導(dǎo)葉中心線標(biāo)示點(diǎn)調(diào)整底環(huán)的水平和高程。

2.4 導(dǎo)葉端面間隙測(cè)定

根據(jù)桐子林水電站水輪機(jī)機(jī)組結(jié)構(gòu)形式，座環(huán)上法蘭立面不加工，導(dǎo)葉端面間隙和頂蓋安裝高程、水平由配刨墊圈加工控制。座環(huán)、底環(huán)開檔測(cè)量精度要求高，故選用兩種高精度測(cè)量方式進(jìn)行校驗(yàn)。測(cè)量前需先對(duì)座環(huán)面的頂蓋螺栓把合孔面進(jìn)行找平：將配刨墊板放置在螺孔上，檢查其與座環(huán)面的配合間隙符合要求，用0.02mm塞尺檢查不能通過(guò)，若不合格需進(jìn)行研磨處理螺栓把合孔。檢查合格后進(jìn)行兩種方式測(cè)量校驗(yàn)，校驗(yàn)完成后根據(jù)計(jì)算數(shù)據(jù)進(jìn)行配刨并對(duì)應(yīng)編號(hào)。

測(cè)量方法1：使用高精度測(cè)微儀(精度0.10mm)；測(cè)量144個(gè)頂蓋螺栓把合孔面水平差和該面至底環(huán)面的相對(duì)高差，根據(jù)頂蓋的安裝高程、水平和導(dǎo)葉端面總間隙以及測(cè)量數(shù)據(jù)組計(jì)算出144配刨墊板的加工量。

測(cè)量方法2：使用內(nèi)徑千分尺(精度0.01mm)；把1m水平尺放在頂蓋螺栓把合孔上面，將該面的水平引出，在水平尺上面放一個(gè)框式水平儀調(diào)整水平尺的水平度在0.02mm/m內(nèi)并保持，用內(nèi)徑千分尺測(cè)量頂蓋螺栓把合面至底環(huán)面的相對(duì)高差。方法2布置如圖2所示。

2.5 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝

2.5.1 導(dǎo)葉預(yù)裝

吊裝前，應(yīng)對(duì)導(dǎo)葉、底環(huán)上平面進(jìn)行徹底清掃和對(duì)導(dǎo)葉尺寸校驗(yàn)，并將導(dǎo)葉下套軸頸涂上二硫化鉬或其它潤(rùn)滑劑。吊裝時(shí)應(yīng)嚴(yán)格控制水平和吊裝下落速度，避免破壞下軸頸軸套內(nèi)密封裝置，建議吊裝時(shí)使用10t手拉葫蘆配合調(diào)整水平。導(dǎo)葉預(yù)裝后不再吊出，因此，導(dǎo)葉吊裝前應(yīng)按導(dǎo)水機(jī)構(gòu)裝配圖，將導(dǎo)葉下軸頸軸套內(nèi)的密封等零部件安裝完成，建議全部導(dǎo)葉參加導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝。

圖2 導(dǎo)葉端面間隙測(cè)量方法二示意

2.5.2 頂蓋組裝、安裝

在頂蓋組裝工位布置12個(gè)1200mm高的支墩，同時(shí)在每個(gè)支墩上平面布置一對(duì)楔子板，用測(cè)微儀將每個(gè)支墩上的楔子板調(diào)至同一高程，精確到0.10mm之內(nèi)，如圖3所示。按設(shè)備方位標(biāo)記用橋機(jī)將分瓣頂蓋分別對(duì)應(yīng)方位吊放在支墩上，組合面間隙、錯(cuò)牙、組合螺栓扭力值等均應(yīng)滿足圖紙技術(shù)要求。組裝完成后檢查頂蓋水平、圓度，校驗(yàn)方位點(diǎn)、軸套孔內(nèi)徑等。頂蓋吊裝前，清掃檢查座環(huán)面以及座環(huán)螺孔面，將配刨好的墊圈對(duì)應(yīng)放入把合螺孔面上，活動(dòng)導(dǎo)葉上軸套處應(yīng)涂抹二硫化鉬或其它潤(rùn)滑劑。使用廠家提供的頂蓋吊裝專用工具進(jìn)行吊裝，吊裝時(shí)應(yīng)調(diào)整頂蓋水平；吊裝至距離把合孔面約50mm處時(shí)，將頂蓋與座環(huán)的把合螺栓全部裝上，以防止墊圈位移。建議吊裝頂蓋前將導(dǎo)葉套筒全部裝入頂蓋，密封不安裝。頂蓋的調(diào)整：檢查導(dǎo)葉上端面進(jìn)水邊和出水邊的間隙，使進(jìn)水邊和出水邊間隙均勻，導(dǎo)葉不存在規(guī)律性的傾斜、且轉(zhuǎn)動(dòng)靈活，即確定頂蓋與底環(huán)導(dǎo)葉軸套孔同軸度滿足規(guī)范要求的同時(shí)滿足頂蓋與底環(huán)的同軸度。頂蓋安裝定位后，復(fù)測(cè)32個(gè)導(dǎo)葉端面間隙，滿足設(shè)計(jì)端面總間隙要求后安裝全部導(dǎo)葉套筒密封。

圖3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)工件組裝工位布置

2.5.3 支持蓋、導(dǎo)流錐組裝、預(yù)裝

由于組裝場(chǎng)地有限，支持蓋的組裝考慮在頂蓋組裝工位進(jìn)行，如圖3所示，其組裝工藝與頂蓋類似。完成后檢查支持蓋水平、圓度、方位點(diǎn)，校驗(yàn)相關(guān)配合尺寸。導(dǎo)流錐為整體到貨，設(shè)備清掃完成，仔細(xì)檢查相關(guān)控制點(diǎn)尺寸。導(dǎo)流錐在機(jī)坑外與支持蓋組合，組合完成后整體吊入機(jī)坑預(yù)裝；在頂蓋上布置球心器架，掛鋼琴線，以轉(zhuǎn)輪室為基準(zhǔn)，測(cè)量調(diào)整導(dǎo)流錐中心在0.5mm同心度內(nèi)以保證水導(dǎo)軸承、主軸密封安裝中心；同時(shí)保證導(dǎo)流錐與支持蓋同軸度滿足設(shè)計(jì)要求；驗(yàn)收合格后預(yù)緊1/2螺栓再配鉆所有支持蓋、導(dǎo)流錐定位銷釘。預(yù)裝完成后整體吊出導(dǎo)流錐和支持蓋，正式安裝時(shí)導(dǎo)流錐和支持蓋與轉(zhuǎn)輪整體吊入機(jī)坑安裝。

2.6 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝

2.6.1 導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)安裝

支持蓋和導(dǎo)流錐與轉(zhuǎn)輪整體吊入機(jī)坑后，打入頂蓋與支持蓋銷釘，預(yù)緊頂蓋與座環(huán)、頂蓋與支持蓋全部螺栓。導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)、導(dǎo)葉臂等清掃干凈、無(wú)毛刺后對(duì)應(yīng)編號(hào)吊裝，吊裝時(shí)部件水平應(yīng)用手拉葫蘆調(diào)整，配合部位涂抹二硫化鉬或其它潤(rùn)滑劑，吊裝完成后裝附件；同時(shí)組裝控制環(huán)，控制環(huán)在頂蓋組裝場(chǎng)地組裝，組裝方式與頂蓋類似，組合面間隙、錯(cuò)牙、組合螺栓扭力值等均應(yīng)滿足圖紙技術(shù)要求，并校驗(yàn)相關(guān)配合尺寸；控制環(huán)組裝完成后吊入機(jī)坑，吊裝前將支持蓋與控制環(huán)接觸部位清理干凈、無(wú)毛刺等，檢查控制環(huán)把合抗磨板的螺釘不得高出抗磨板；為方便導(dǎo)葉立面間隙調(diào)整時(shí)控制環(huán)與導(dǎo)葉連接板尺寸，吊裝時(shí)應(yīng)事先確認(rèn)控制環(huán)基本處于全關(guān)位置。

2.6.2 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)調(diào)整

轉(zhuǎn)動(dòng)部分整體吊裝后，機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)動(dòng)部分重量承重于座環(huán)上環(huán)板處；測(cè)量導(dǎo)葉端面總間隙，根據(jù)端面總間隙值，按照?qǐng)D紙要求進(jìn)行端面上下間隙分配；提導(dǎo)葉端面間隙使用自備的9mm墊圈，在墊圈上平面均布三個(gè)點(diǎn)安放φ6mm鉛墊，在底環(huán)上架設(shè)百分表監(jiān)控導(dǎo)葉端面間隙提取量，端面間隙到達(dá)分配值后應(yīng)用500mm塞尺檢查，分配端面間隙測(cè)量數(shù)據(jù)在0.05mm偏差范圍內(nèi)再計(jì)算配車墊圈配車數(shù)據(jù)；配車完成后，安裝配車墊圈并在導(dǎo)葉全關(guān)和80%開度兩位置復(fù)查32個(gè)導(dǎo)葉端上、下端面間隙，并記錄測(cè)量結(jié)果，同時(shí)用導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動(dòng)專用工具轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)葉，檢查其靈活性，每個(gè)活動(dòng)導(dǎo)葉應(yīng)轉(zhuǎn)動(dòng)靈活。導(dǎo)葉立面密封為聚氨酯材料，密封可壓縮性不同于鋼性密封；調(diào)整導(dǎo)葉關(guān)閉線圓度，利用1m鋼板尺測(cè)量圓度偏差在±1mm范圍內(nèi)，使導(dǎo)葉全部關(guān)緊和控制環(huán)處于全關(guān)位置的情況后，測(cè)量導(dǎo)葉臂與控制環(huán)、控制環(huán)與接力器相對(duì)高差，對(duì)補(bǔ)償墊片進(jìn)行加工，通過(guò)連接板連接導(dǎo)葉臂與控制環(huán)、控制環(huán)與接力器，利用連接板偏心銷調(diào)整立面間隙，偏心銷調(diào)整量為7mm；調(diào)整完成后檢查確認(rèn)，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)附件安裝完成后方可進(jìn)行調(diào)試工作。

3 對(duì)比優(yōu)化方法

3.1 頂蓋密封性控制改進(jìn)

火焰切割機(jī)加工控制難度大，不易操作，中心梁調(diào)整同心度精度低，桐子林電站座環(huán)上環(huán)面不加工，高低差約5mm，火焰切割機(jī)行走機(jī)構(gòu)平面不在同一水平截面，引起加工后有部分垂直度超標(biāo)約2.5mm，修正打磨后1#機(jī)座環(huán)上環(huán)上平面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為13309mm～13311mm，座環(huán)上環(huán)下平面實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為13309mm～13312.5mm；其間隙滿足頂蓋吊裝條件，但是下部分間隙局部為25.5mm，比頂蓋與座環(huán)密封盤根直徑還大0.5mm，比盤根槽設(shè)計(jì)間隙23mm±1mm還大1.5mm，在密封盤根安裝時(shí)存在局部小段密封壓縮量偏小的情況，安裝時(shí)在密封盤根下平面增加2mm厚壓板以滿足密封條填充量。根據(jù)1#機(jī)施工經(jīng)驗(yàn)，將切割定位點(diǎn)放小為13309mm±1mm，嚴(yán)格控制加工步驟，每加工500mm檢查垂直度不超過(guò)1.5mm，若超過(guò)便及時(shí)調(diào)整火焰切割機(jī)槍嘴垂直度，修正打磨前也做好測(cè)量與劃線工作；2#機(jī)座環(huán)上環(huán)上、下平面加工后實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)為13308.5mm～13311mm之間，滿足頂蓋吊裝條件，安裝頂蓋密封盤根與1#機(jī)相比速度快、效率高，做滲漏實(shí)驗(yàn)一次性通過(guò)。

3.2 座環(huán)上環(huán)板軸向變形，端面間隙預(yù)留增大

導(dǎo)葉端面總間隙設(shè)計(jì)值在1.5mm～2.5mm之間；1#機(jī)導(dǎo)葉安裝與頂蓋吊裝調(diào)整完成后，端面總間隙測(cè)量結(jié)果為1.6mm～2.8mm；發(fā)電機(jī)軸與水輪機(jī)聯(lián)軸后，此時(shí)轉(zhuǎn)輪、主軸、發(fā)電機(jī)軸、頂蓋、水導(dǎo)軸承、主軸密封、導(dǎo)葉及導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)等全部承重座環(huán)上環(huán)板，端面總間隙測(cè)量結(jié)果為0.5mm～1.25mm；轉(zhuǎn)子聯(lián)軸后，此時(shí)頂蓋、水導(dǎo)軸承、主軸密封、導(dǎo)葉及導(dǎo)葉操作機(jī)構(gòu)等承重座環(huán)上環(huán)板，端面總間隙測(cè)量結(jié)果為0.5mm～1.25mm；哈電廠家通過(guò)計(jì)算確認(rèn)了座環(huán)上環(huán)板軸向變形約為1.0mm左右，并組織廠內(nèi)設(shè)計(jì)、總師及相關(guān)部門專家研究后，確定1#機(jī)導(dǎo)葉下部預(yù)留30%端面總間隙、上部預(yù)留70%端面總間隙進(jìn)行分配調(diào)整對(duì)機(jī)組運(yùn)行不會(huì)產(chǎn)生影響。因此安裝設(shè)計(jì)要求進(jìn)行導(dǎo)葉端面間隙分配調(diào)整，后期調(diào)試運(yùn)行證明了廠家設(shè)計(jì)研究結(jié)果是科學(xué)的。根據(jù)1#機(jī)經(jīng)驗(yàn)，2#機(jī)預(yù)留端面總間隙量增大，控制在3.7mm；2#機(jī)導(dǎo)葉端面總間隙調(diào)整最終結(jié)果在1.7mm～2.5mm，滿足設(shè)計(jì)圖紙要求。

3.3 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝方位點(diǎn)累計(jì)誤差的校驗(yàn)

2#機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)在廠內(nèi)未參加預(yù)裝，現(xiàn)場(chǎng)安裝時(shí)頂蓋方位調(diào)整完成，導(dǎo)葉調(diào)整無(wú)規(guī)律性傾斜后約46根M64×690頂蓋與座環(huán)把合螺栓錯(cuò)孔、螺栓不能帶入。后將頂蓋、導(dǎo)葉吊出，經(jīng)仔細(xì)復(fù)核頂蓋、底環(huán)、座環(huán)、轉(zhuǎn)輪室方位點(diǎn)，發(fā)現(xiàn)各部件廠家方位樣點(diǎn)均存在1mm～2mm偏差，設(shè)備安裝方位偏差也有1mm～2mm且滿足安裝規(guī)程規(guī)范，累計(jì)同一方向偏差引起錯(cuò)孔情況；后進(jìn)行導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝方位控制點(diǎn)校驗(yàn)，將存在偏差的控制點(diǎn)進(jìn)行重新分點(diǎn)放樣，消除累計(jì)誤差，并在安裝過(guò)程檢查導(dǎo)水機(jī)構(gòu)把合螺栓和導(dǎo)葉軸套等的分布圓是否匹配等。

4 結(jié)語(yǔ)

桐子林水電站2#機(jī)組的安全穩(wěn)定運(yùn)行驗(yàn)證了導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的安裝質(zhì)量。通過(guò)1#、2#機(jī)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝工序工藝介紹、對(duì)比分析，為同類型機(jī)組導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝提供了一定的參考價(jià)值，主要體現(xiàn)在：

(1)在安裝過(guò)程中，研究、尋找、解決與設(shè)計(jì)圖紙不符或施工控制不足等情況；

(2)在首臺(tái)機(jī)安裝完成后，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)與控制要點(diǎn)，為后續(xù)機(jī)組安裝提供高效可行方案；

(3)通過(guò)安裝工序規(guī)劃，合理布置工位，解決現(xiàn)場(chǎng)安裝期間工位緊張、工期緊的矛盾；

(4)一般來(lái)講，現(xiàn)在的設(shè)備制造廠家在設(shè)備上均做了標(biāo)示標(biāo)記的裝配控制點(diǎn)，對(duì)于大型機(jī)組標(biāo)示標(biāo)記仍然存在偏差，標(biāo)示標(biāo)記的校驗(yàn)顯得極其重要；

(5)機(jī)電設(shè)備安裝圖紙明確為裝配圖，因此在設(shè)備安裝前應(yīng)先對(duì)配合位置進(jìn)行配裝。