摘要：水轮发电机组，即水轮机驱动的发电机组，是水电站最为常见的发电设备。对于水轮发电机组的容量以及转速变化，主要是受自然条件的影响。一般而言，高水头冲击式水轮发电机主要采用卧式结构，大、中型代速发电机一般采用立式结构。由于水电站作为我国利用水资源的调控机构，一般建立在远离城市的地区，因此供电需要较长输电线路，换言之，对冲击式水轮发电机的稳定性有了更高的标准。因此，为了使冲击式水轮发电机组的运行调度更加灵活，因此要不断更新冲击式水轮发电机组的安装与日常检修技术。
关键词：冲击式；水轮发电机组；安装；日常检修技术
随着生态文明建设的不断前进，我国对煤和石油等传统能源的依赖将逐渐减少，对环保能源的开发和利用的力度将更加深入。我国水资源如此丰富，水力发电无疑在环保能源中占有很大比例。但随着我国对大型水资源的开发程度不断提高，我国可利用的水电资源越来越少，冲击式水轮发电机组因其效率高、受负荷影响小的特点所受到的关注越来越多，它的发展前景也注定越来越广阔。
1冲击式水轮机简介
冲击式水轮机组因其效率高，受负荷影响小的特点得到广泛应用。依水流冲击转轮的方向和部位的不同，冲击式水轮机可分为：斜击式、双击式和切击式。其中斜击式和双击式适用于小型机组，在水电资源被充分开发利用的今天，他们的利用价值便凸现出来。斜击式的适用水头为30～350米，功率为10～500千瓦，比转速为18～45。而双击式的适用范围则更小，双击式的适用水头在60米以下，功率出力小于150千瓦，比转速为25～70。这两种机组均适合当代的中国农村，发展前景广阔。而切击式是唯一适用于大型机组的冲击式水轮机，切击式水轮机适用于水头超过300米的情况。进入新世纪，我国成功建成三峡水电站，三峡水电站的水轮发电机组为世界上规模最大的水轮发电机组，单机容量70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，每年可发电846.8亿度。
2冲击式水轮发电机组安装与检修原则
在冲击式水轮发电机组的安装过程中，首先要遵循国家的相关安装与检修标准，同时要结合实际的运行状况，主要表现在四个方面：一是安全性。冲击式水轮发电机组的安装与检修在实际的工程中要积极遵循我国相关部门制定的安全防护以及环境保护要求。一般而言，在发电机组及其附属设备达到指定地点时，要强化设备的检查工作；二是前期性。在冲击式发电机组的安装前期，首先要认真研究相关的设计图纸以及技术要求，其次构建合理的安装和检修方案。对于冲击式水轮发电机组安装，主要可以从三个方面进行，即水轮机安装、发电机安装以及实验调整，而对于冲击式水轮发电机组的检修主要分为水轮机的检修、发电机的检修以及实验调整三个方面；三是规范性。冲击式水轮发电机组的安装应该积极按照设计单位的机组安装图来进行，同时结合相关的技术文件，遵循规范性原则，正确处理好制造厂在技术要求上与国家技术标准产生的矛盾。
3冲击式水轮机的安装工艺
3.1机壳的安装工艺
机壳安装时，具体参考标准如下：机组设备的X、Y基准线是机壳安装时的重要参考，安装时，应遵循以下规范：安装后机壳与机组X、Y基准线的偏差应小于±1mm，高度上的偏差应小于±2mm，机壳上法兰面的水平偏差应小于0.05mm/m；任何机壳安装时都应该注意密封工作，对于没有采用密封机壳的设备，机壳的组合面表层应涂密封胶；特别是对于立式机组来说，在机壳上人工焊接的各喷嘴法兰，它们的高度应保持一致，允许误差范围是±1mm，另外，各喷嘴法兰与机组X、Y基准线的距离应符合各设备的不同标准要求，其垂直度必须保证小于0.30mm/m；中心距的确定应考虑发电机转子的实际长度和它的热膨胀伸长值等因素。对于配置两个机组的发电机来说，两个机组机壳的相对高差应保证小于1mm。
3.2水轮机轴的安装工艺
法兰面的平整度，光洁度对于水轮机轴的安装至关重要，在安装前应仔细检查；相对于普通机组，立式机组的水轮机轴安装时，其上法兰面的安装应比预先设计好的高程低20mm-25mm；对于一些发电机转子直接与水轮机轴连接的机组，安装时应注意保持发电机转子法兰与水轮机轴法兰的同轴度、平行度等符合具体安装标准，此外，水轮机主轴的水平与垂直偏差应小于0.02mm/m；在安装水导轴承时，应事先与机组轴线进行比对，如符合设计要求，再进行安装。
3.3转轮的安装工艺
转轮的安装应符合下列要求：转轮水斗分刃旋转平面应通过机壳上装喷管的法兰中心，其偏差确保小于2mm；转轮轴的水平与垂直偏差应小于0.02mm/m；转轮端面跳动量不应大于0.05mm/m；转轮与挡水板间隙，一般为4～10mm；防漏装置与主轴的间隙应大于轴承间隙0.3～0.5mm。安装后各间隙与实际平均间隙之差，不应超过实际平均间隙值的±40%；其排水孔应畅通。
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3.4引水管路的安装工艺
引水管路安装时，其进口中心线与机组X、Y基准线的距离偏差应小于进口直径的±2‰；在配水环管法兰与喷嘴法兰之间应设有一定厚度的调整垫板，用于修正配水环管在安装焊接、浇注混凝土过程中引起的偏差；焊接分流管法兰时，应严格控制，避免法兰产生有害的变形，分流管焊接完成后，应检查每一个法兰及喷嘴支撑面的高程、每个法兰相互之间的距离、垂直度等指标，控制其偏差范围，符合设计要求；分流管与叉管焊接时应严格按要求进行，避免发生渗漏现象，同时保证叉管法兰不产生有害变形；
3.5控制机构的安装工艺
控制机构安装时要注意各元件活动的灵活性，并保证各元件的中心偏差小于±2mm，高度的偏差小于±1.5mm；调整折向器与喷针行程的协联关系，使之符合设计要求。保证喷针在任意行程时，折向器开口都大于该行程时射流半径3mm，但必须小于6mm。同时保证折各向器动作的同步性，符合设计要求。统计调速器开度与喷针行程和折向器开口的关系；作紧急停机模拟试验，记录喷针和折向器自全开至全关的动作时间，其数值应符合设计要求。
3.6喷嘴及接力器的安装工艺
喷嘴、接力器所处的位置决定了它们必须保证耐压性，所以在安装前应按设计要求要其耐压能力的试验，如在一定额定压力下，喷针及接力器的动作应保持灵活、喷针头和喷嘴口间应保持紧密；冶勒水电站的已有经验显示，6个喷嘴带来很多益处，喷嘴数量的增多能有效提高机组的比转速、效率和技术经济指标，同原有5个喷嘴相比，效率提高了0.5%，6个喷嘴同时优化了机组的刚度和结构，提高了机组的可靠性和稳定性；另外当喷针的接力器为内置式接力器时，必须保证排污腔的密封性，不能出现渗漏情况；喷嘴中心线应与转轮圆面严格保持相切关系；缓冲簧应符合设计要求，其压缩长度的偏差应小于±1mm。
3.7水轮机轴承的安装工艺
相比于普通水轮机，立式水轮机轴承的安装存在一些特殊要求：轴承的位置必须固定，安装后要检查轴承法兰的坐标，其高程偏差应小于±2mm，水平偏差应小于±0.4mm；水导轴承安装前应做好准备工作，其支架要进行预装配，水导轴承支架的中心与机组中心要保持一致，以保证机组的稳定性。预装完成后再按要求进行实际安装。
3.8配水环管的安装工艺
以机组X、Y轴线为基准，进行配水环管进口法兰的调整。保证与后面安装的水轮机进口球阀和压力钢管在同一轴线上。进水口与喷针法兰的垂直度要按要求严格检查：每个法兰的垂直度要用线坠检查；在稳水栅上自制安装专用平台，用全站仪找出机组中心点。用以测量喷嘴法兰到机组中心点的距离，保证转轮与喷嘴法兰同心；在每个喷嘴法兰面相平行的100mm的位置，安装一个槽钢架，通过计算角度和精密全站仪找出法兰的中心点并做标记，该点作为法兰调整测量的基准点。
4冲击式水轮发电机组安装及检修技术
冲击式水轮机，即主要借助在导水机构下产生的自由射流，从而使转轮旋转作业，进而将水能转换成机械能，一种特殊的水力原动机。一般而言，冲击式水轮机由于转轮位置以及做工次数的差异，主要分为三种类型，即切击式水轮机、双击式水轮机以及斜击式水轮机。根据相关的实验研究表明，这种利用水流动能从而改变做功的水轮机，在实际的安装与检修中，主要分为四个部分，即引水管安装与检修、机壳安装与检修、水轮机轴承装配与检修以及水轮机轴安装与检修，具体如下。
4.1引水管路安装与检修
在引水管安装的过程中，首先要注意引水管路的进口中心线与机组坐标线的距离，这个距离偏差不能大于进口直径的±2%。在日常检修中，主要的检查工作体现在三个方面：一是法兰及喷嘴支撑面的高程，二是垂直度，三是孔的角度位置，这三者的偏差要按照相关设计标准。
4.2机壳安装与检修
对于机壳安装，首先要注意与机组基准线的距离，偏差要控制在l㎜以内，同时高程偏差控制在±2㎜以内，法兰面水平偏差应控制在0.04㎜/m以内。以立式冲击式水轮机机壳安装为例，首先在安装的过程中要注意测量放置机组中心线坐标以及高程点，根据设备上的机组数据，从而吊入机坑。其次，要按照放置点的位置，积极调整设备的中心以及高程，加固机坑里衬。最后吊入平水栅，进行机坑里衬的整体焊接。在日常的检修中，要注意立式机组的焊接与机壳上的各喷嘴法兰高程变化，高差应该控制在l㎜以内。
4.3水轮机轴承装配与检修
以立式水轮机轴承装配的安装与检修为例，在安装与检修过程中，要注意设备的清点以及尺寸的校核，要检查轴承法兰的高程以及水平，把高程偏差控制在2㎜以内，同时水平偏差控制在0.04㎜/m以内。同时，水导轴承与其支架应进行预装配。
4.4水轮机轴安装与检修
对于水轮机轴安装与检修，首先立式机组的法兰面安装水平与设计高程的偏差应控制在20㎜到25毫米之间。其次，对于水轮机轴与发电机转子的结构模式，要注意水轮机轴法兰与正发电机转子法兰之间的平行度以及同轴度。
5结论
综上所言，随着我国电力事业的不断发展，水电资源开发的程度越来越迅速，因此冲击式水轮发电机组具有更广阔的市场发展前景。所以，对于冲击式水轮发电机组的安装与检修，要结合水电站实际运行的状况，积极遵循国家的相关标准规定，同时对可能发生的故障进行及时处理，从而确保冲击式水轮机组的正常运行，提高运行效率，同时逐渐迈向高水头、大容量的发展方向。
参考文献：
[1]何志强.冲击式水轮发电机组安装与日常检修技术[J].中国科技博览，2012（11）.
[2]王晓燕.冲击式水轮机发电机组安装技术探讨[J].科学时代，2013（01）.
论文作者:鄢泽发
论文发表刊物:《电力设备》2017年第5期
论文发表时间:2017/5/26
标签：机组论文; 水轮机论文; 法兰论文; 水轮论文; 偏差论文; 喷嘴论文; 机壳论文; 《电力设备》2017年第5期论文;