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摘要：水资源是可循环利用的，因此在生产中用水力资源发电显得更为经济合理，也符合当代可持续发展思想。改革开放以来水力发电得到了国家大力支持和水电开发企业的不断投入。目前对于平原地区，低水头大流量河域使用的水轮发电机组主要是贯流式水轮发电机组，而贯流式水轮发电机组中最突出的代表就是本文要探讨的灯泡贯流式水轮发电机组。
关键词：大型；灯泡贯流式；水轮发电机组；安装技术；应用
1、前言
长洲水利枢纽工程位于广西梧州市上游 12 km的浔江干流上，电站共安装 15×42 MW 灯泡贯流式水轮发电机组，电站 15 台机组分别由东方电机厂、哈尔滨电机厂、天津阿尔斯通、杭州东芝生产，机组转轮直径均为 7.5 m，是我国目前最大直径转轮的灯泡贯流式水轮发电机组。现以天阿机组为例介绍长洲枢纽大型灯泡贯流式水轮发电机组的安装。
2、水轮发电机组安装
1号、2号、9号水轮发电机组由天津阿尔斯通提供，水轮机型号为GZ4B040A-WP-750，额定水头9.5m，额定流量500.7m3/s；发电型号为SFWG42-80/8460。
2.1机组安装程序
灯泡贯流式水轮发电机组安装程序性非常强，对工艺、工序要求较高，相比立式机组有其自身特点，若工序安排不合理则可能给后续工作带来很大困难或返工，因此必须全面掌握机组的结构特点以制定合理的施工程序。例如，校核1号机组相关部件尺寸发现，大轴安装就位后下游法兰将超出导水机构外配水环150mm，转轮室为两瓣结构，因此需先将下瓣转轮室吊装就位后再进行大轴吊装。
2.2管型座浇筑后的处理
管型座是整个机组安装的基础和主要支撑部件，混凝土浇筑后须对管型座进行全面测量。1号机管型座浇筑后进行了以下数据的测量：内锥上下游法兰垂直平面度、外锥法兰垂直平面度、内外锥下游法兰间的距离、内锥下游法兰与外锥法兰圆度及同心度、外锥法兰与尾水管距离、内外锥法兰相对尾水管的高程及中心等。1号机管型座整体刚度较差，混凝土浇筑时间长达4个月，管型座浇筑后变形很大。经测量，外锥法兰垂直平面度达6mm，外锥法兰与内锥下游法兰的间距较设计值小1～5mm（两法兰设计距离为1205mm，而实测值为1200～1204mm），内锥下游法兰垂直平面度达到2.5mm，以上数据均远超出国标要求。针对1号机管型座浇筑变形严重的现象，后续机组管型座安装时优化了加固方案、浇筑方法（严格控制层高，并时时监测变形情况），并将浇筑时间缩短为2个月，浇筑完成后只需进行少量打磨（或不需处理）便能满足规范要求。
解决内外锥法兰垂直平面度及两法兰距离的主要方法有：①分别对管型座内外锥法兰进行打磨；②对外锥法兰喷涂金属锌及打磨，对内锥法兰进行打磨；③对外锥法兰涂抹金属修补剂及打磨，对内锥法兰进行打磨；④对外锥法兰加金属垫片及打磨，对内锥法兰进行打磨。如果采用纯打磨方法，则外锥法兰最大处需打磨掉5mm，为保证外锥法兰与内锥法兰的距离满足设计要求，内锥法兰则需整体打磨7-10mm，其工作量非常大并将对管型座本体产生较大伤害：内锥法兰打磨掉10mm导致强度变小；内锥打磨后水导轴承及主轴密封均相对主轴向上游移动10mm，已超过厂家允许值，严重影响水导轴承及主轴密封设备安装。对外锥法兰喷锌或涂抹金属修补剂，存在强度、硬度、附着力、持久性是否满足要求等方面的问题，且施工工艺复杂、难度较高、投入大、质量不易控制。综合考虑最终决定对外锥法兰进行加垫并打磨，对内锥法兰进行打磨处理，最终保证两法兰的垂直平面度及距离达到规范及图纸要求。根据测量数据，对外锥法兰上部进行少量打磨，对法兰下部进行加垫，加垫厚度为2～5mm，垫片与外锥法兰满焊，对焊缝进行PT检查应合格。为保证垫片质量，选用优质不锈钢板，并分两圈布置，即法兰螺栓孔内外各一圈。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆为减小钢垫的变形，采用切割片切割方法进行下料，为保证钢垫与法兰接触紧密，在钢垫上均匀钻一定数量的Ф10mm孔进行塞焊（每80mm钻一个孔），并在钢垫末瑞的法兰上进行长度为0.5～1m范围的铺焊打磨以平缓过渡。采取加垫的处理方法，施工便捷、工期短、质量易于控制，很好地解决了内外锥法兰垂直平面度及两法兰距离的问题，没有安全隐患或遗留问题。1号机组自投产以来已运行两年多时间，管型座外锥与导水机构外配水环联接法兰无渗漏现象，机组运行正常。
2.3发导瓦支撑厚度的修正
天津阿尔斯通及东方电机厂生产的机组其发电机导轴承为分块瓦结构，导瓦共6块。导瓦与支撑环间设有导瓦支撑，材料为45号锻钢，导瓦支撑留有5mm的余量，工地安装时根据实测数据确定厚度，导瓦支撑厚度为支撑环与轴颈距离减去导瓦厚度，导瓦支撑厚度确定后进行刨削处理（刨削后精确研磨，导瓦支撑的加工精度非常重要，将直接决定各块瓦受力均匀与否，需严格控制）。1号机组安装时根据实测数据对各导瓦支撑进行了刨削处理，投运后1号、4号导瓦温度达到了58℃，而2号、3号导瓦则为50℃左右。笔者认为，机组运行时1号、4号导瓦油膜厚度比2号、3号导瓦小，从而导致瓦温相差较大。为了保证机组运行时下部四块导瓦油膜厚度相同，笔者对1号、4号导瓦支撑的刨削量进行了修正：将其厚度在实测值的基础上多刨削掉0.02mm。后续机组投运后，下部四块导瓦的温差均小于4℃，最高温度不大于55℃。
按照实测数据刨削导瓦支撑，轴颈落在发导瓦上后下部四块导瓦与轴颈间隙均为0，根据厂家技术文件，机组运行时发导瓦与轴颈间油膜厚度约为0.07mm，大轴会在油膜作用下发生上抬，现设2号3号导瓦油膜厚度为0.07mm，则通过三角函数计算1号4号导瓦油膜厚度为：0.07×cos45°／cos15°=0.05mm，油膜厚度小于2号3号导瓦0.02mm。因此，为了保证机组运行时各导瓦油膜厚度相同就需将1号4号导瓦支撑在实测数据的基础上多刨削掉0.02mm。
2.4机组安装中应注意的问题
（1）仔细检查机组过流部件密封安装部位的相关尺寸，密封件的压缩量应达到设计值并按要求进行渗漏试验；
（2）主轴安装调整时应检查上游侧与管型座定子把合法兰的同心度，以保证定转子空气间隙的调整及定子与管型座把合螺栓的顺利安装；
（3）主轴吊入机坑至机组发电一般需1～2个月，应对水导轴颈、发导轴颈及镜板等部位采取防锈措施，如涂抹无水凡士林、在管型座内放置除湿机改善环境等，保护轴颈及镜板部位不锈蚀；
（4）受油器座安装应考虑机组运行时灯泡头的上浮量。调整浮动瓦与受油器体间隙，上部小于下部，两侧间隙则相等，受油器支撑应有足够的刚度、强度，防止机组运行时受油器振动过大造成浮动瓦烧损或其它事故；
（5）机组各部件联接螺栓预紧力应满足设计要求，转动部件螺栓应可靠锁定；
（6）在定转子内施工时，应采取有效措施防止螺钉、螺帽、垫片、扳手、钳子等物掉入气隙或遗留在定转子内；
（7）各部轴瓦及其油孔、轴承润滑油系统、高压顶起装置等必须彻底清洗干净，润滑油管路安装完成后应进行循环滤油冲洗，各轴瓦的进油边（或油池）尺寸应满足规范及设计要求；
（8）各部轴瓦间隙应满足设计要求，筒式瓦与主轴间不得出现偏斜，机组转轮安装完成后应对水导瓦间隙进行检查；
3、结语
灯泡贯流式水轮发电机组由于自身特点，在低水头水力资源利用方面独占优势。为了明确今后技术突破方向，有必要对其关键技术进行梳理、总结。随着贯流式发电机组技术的不断的提升，低水头资源的开发将拥有更高效、更环保的工具。
参考文献:
［1］田树棠.贯流式水轮发电机组的技术优势与关键技术［J］.水电与新能源，2013(3):08－14.
［2］黄中良，赵显忠，程云山.特大型灯泡贯流式机组机电安装技术难点［J］.水力水电科技进展，2010，30(1):01－17.
［3］李仁年，候华.贯流式水轮机国内外研究现状及发展前景［J］.水电站机电技术研讨会，2010.
论文作者:姚虎
论文发表刊物:《防护工程》2018年第34期
论文发表时间:2019/3/22
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