百花电站1号机组导水机构技术改造处理

柴源

摘要：文章以百花电站1号机组导水机构改造为例，阐述了百花电站1号机导水机构技预装及安装流程、技术工艺及施工过程中采取正确的措施，顺利完成了该项目，达到预期效果。

关键词：导水机构预装；技术改造；安装;

1. 概述

   1. 百花电站概况及1号机组技术参数

百花电站隶属于国家能源集团贵州电力有限公司红枫水力发电厂，位于贵州省贵阳市乌当区境内猫跳河上，电站1960年4月开始兴建，1966年12月竣工投产，安装两台混流悬吊式水轮发电机组，原装机容量1×10MW+1×12MW。1992年1号机组增容改造至12MW，机组型号：HL-286-LA-233，设计水头：36m，设计流量：39.45立方米每秒，转轮直径：233cm，额定转速：187.5r/min。

1. 2. 导水机构简介及改造内容

1.2.1水轮发电机组导水机构是调节水轮机效率的机构，是导叶及导叶的操纵、传动、支撑机构组合起的零部件的总称。主要由底环、导叶、顶盖、轴套、拐臂、连杆、控制环、推拉杆及接力器等部件组成。当发电机负荷发生变化时，通过开关导叶控制过流量，从而满足效率调节要求；机组正常与事故停机时，用它来截断水流，保证机组安全稳定运行。

1.2.2为了降低成本和减少工作量，设计改造方案时，维持水轮机埋设通道部件不变，即蜗壳、座环不改造；对基础环、转轮、底环、顶盖、导叶、控制环、接力器等部件实施改造。

2. 基础环定位安装

为满足设计要求，新的转轮比旧转轮高202mm，由此基础环将下沉202mm。本次基础环安装基准以座环第二搪口立面来确定。首先用气刨刨削以前的基础环和一定高度的尾水管里衬，再将混凝土打掉，为基础环安装做准备；新基础环采用三瓣铸造，两两之间用螺栓连接（基于基坑大小，便于吊入基坑）。为此，将基础环每块弧形内用Φ50管将点焊牢固（这样可以保证基础环圆度,避免基础环在焊接过程中圆弧变形），将基基础环在基坑中组合。把座环第二搪口的立面沿圆周方向按X、Y轴线等分8点，分别在每点吊入重锤，测量基础环与座环间的距离，找中心，不满足安装要求的要修整尾水管里衬，直至满足要求为止。安装基础环的时候制作辅助工具来调整基础环标高、水平及中心，待基础环标高、水平、中心调整完后，将基础环对称8个方向与尾水管里衬点焊，复测数据合格后用Φ10-20的盘条将基础环与尾水管里衬均分区域焊接（图2-1），并对焊点处理打磨后灌浆。

（图2-1）

（图2-1）

3. 导水机构的预装及安装

3.1导水机构预装的必要性和目的

3.1.1水轮机导水机构具有零部件多、装配工序多、装配要求高等特点，因此导水机构要经过预装配，提前发现工件在预装过程中出现的问题，以便及及时处理，为正式安装时打下基础。

3.1.2导水机构预装目的：检查底环、顶盖、导叶等的配合尺寸并确定底环和顶盖的中心，使底环和顶盖的同心度达到设计要求；以及导叶的动作是否灵活，端面间隙、立面间隙、导叶开度是否符合设计要求。

3.2导水机构预装方案的确定

3.2.1以发电机定子中心为基准，发电机层挂置钢琴线吊入重锤，使得发电机定子中心线与底环和顶盖中心线为同一条中心线。

3.3底环、导叶、顶盖预装及安装

3.3.1清理检查座环面确认有无凸起位置，对凸起位置打磨修整；底环面、导叶上下断面有无毛刺，用锉刀对毛刺修磨；将底环吊入基坑，对底环周围的座环进行打磨修整，直至底环能顺利落在座环面上，且能周向移动0.50mm的间隙。3.3.2在发电机层用一块槽钢横担在基坑中心，在槽钢上放置求心器，用0.3mm钢琴线吊入重锤，采用电测法测量中心，以定子中心来确定底环和顶盖中心（测量简图如图3-1）。由于旧底环为16个导叶孔，新的底环为24个导叶孔，所以底环与座环把合螺栓需要重新钻孔攻丝。本次加工一块过渡环板辅助安装底环（底环与过渡环之间4颗定位销子和16颗螺栓联接，减少一次钻孔攻丝安装误差，过渡环板待中心确定后焊接于座环上）。在预装底环时加工8个Φ40mmδ10m的垫圈用螺栓将底环、垫圈、过渡环环板连接在一起整体吊入基坑（垫圈将底环垫高，确保中心确定后电焊条能伸入将过渡环与座环点焊固定，安装时不需放置）（如图3-2）。然后将导叶依次吊装在底环的轴承孔内（预留对称4个方向各一块不插入导叶，用加工长螺杆代替，将底环、导叶、顶盖轴套连为一体），且在导叶的上端面放置1.0mm厚的环氧板（保证断面间隙，设计间隙和：0.70mm-1.0mm），中心找准后则需取出环氧板，装入全部导叶。最后吊入顶盖，按编号吊装相应的轴套，用行车将底环、导叶、顶盖、轴套整体吊起匹配顶盖法兰与座环把合螺栓孔（新顶盖法兰螺栓与座环把合螺栓孔未改变），再调整中心和水平。用Φ50管焊接在压机上对底环进行周向调整，直至中心值满足要求（0.10mm以内），检查顶盖和底环水平（顶盖与底环相平行）。用4块百分表架设在顶盖+X、-X、+Y、-Y的4个方向，对称打紧顶盖螺栓，监视4块百分表无变化后，将放置8块垫圈的过渡环板于座环进行对称点焊。复测顶盖和底环中心、水平值无变化后，用锯条在底环与基础环上画记号线，将顶盖、导叶、底环吊出，取出垫圈后再按记号线回装各部件再测中心、水平。

（图3-1）

3.3.3预装过程中发现12#和13#导叶转动不灵活且端面间隙较小，不能满足设计值，并用0.05mm的塞尺测量24块导叶上端轴轴径与轴套配合间隙，发现-X-Y方向侧均无间隙（导叶有倾斜现象，均偏向-X-Y方向）。对此采用紫铜皮对底环进行加垫方式处理，最终顶盖中和底环同心，顶盖、底环中心与定子中心同心，水平值符合要求，导叶端面间隙满足设计要求，转动灵活，无蹩劲现象。对称打紧顶盖螺栓，用磁力电钻对顶盖与座环把合面钻定位销孔，配制4颗定位销，将顶盖底环、导叶、顶盖吊出清理后作回装准备。过渡环+X、-X、+Y、-Y4个方向打上百分表，将过渡环满焊在座环上，监视百分表应无变化，则底环、导叶、顶盖预装完毕。

（图3-2）

1. 1. 控制环、接力器、连杆的安装及压紧行程调整

3.4.1底环、导叶、顶盖定位安装完后，将控制环吊装在顶盖上，控制环安装合格后按编号装入拐臂、联臂，捆绑导叶调整好导叶端、立面间隙，打入导叶键，锁紧联臂螺栓。并用两根Φ50管将控制环与水车室里衬焊牢固定。

3.4.2分解接力器进行清洗检查及重新组装，通入高压油使接力器活塞动作，要求接力器活塞动作平稳、灵活、无蹩劲，以1.25倍工作油压作耐压实验，保持30min，整个过程无渗漏现象。合格后将接力器整体吊入，用框式水平仪在活塞筒上测量水平，不满足要求时应在接力器法兰与基础法兰间加紫铜皮垫调整，使其偏差不得超过0.1mm/m，合格后分别配制两颗定位销。

3.4.3连杆安装前应将连杆短杆与控制环耳柄预装，如不能装入则需要用刮刀和纱布打磨耳柄铜套和销子；待能顺利装入后将短杆与控制环脱掉,然后将短杆与长拉杆连接起来；当接力器处于全关位置时，在主接力器和副接力器轴端装上两块百分表，用压机制作专用工具将接力器的两只活塞向导叶开启方向移动3-4mm，百分表监视值为3.12mm（导叶关闭后仍然能有3.12mm的行程裕量）。然后通过调整推拉杆中间正反螺帽的方式来对准控制环轴销孔，使得推拉杆连接螺帽中的长度大致等同，轴销涂抹黄油套入短杆和耳柄中，锁紧螺帽背帽并将背帽焊接。

4. 结束语

百花电站1号水轮发电机组导水机构技术改造项目中，通过制定合理的改造方案，顺利完成了本次改造项目，达到了良好效果。导水机构改造后底环、顶盖的中心与机组垂直中心重合，底环与顶盖相平行且水平值符合行业规程要求，其操纵、传动、执行部分动作灵活，导叶上、中、下轴承同心，上、下端面间隙和立面间隙满足设计要求。从目前机组运行情况看，百花电站1#水轮发电机组导水机构技术改造是成功的，在此过程中采用的安装流程和技术工艺值得今后导水机构技术改造借鉴。

参考文献：

[1] GB/T 8564-2003水轮发电机组安装技术规范

[2] 刘大恺.水轮机,第三版[M].北京:水利水电出版社.1997年10月

[3] 陈造奎[M]水力机组安装与检修,第三版.中国水利水电出版社.1988年5月