超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法

超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法适用范围

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》适用于超大型灯泡贯流式机组导水机构安装。

超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法工艺原理

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的工艺原理叙述如下：

厂内组装采用内外配水环上游侧朝上放置的方式，该方案不合理之处在于各部件的重心偏上，容易产生设备倒塌现象，控制环很难安装，有利之处在于16个导叶便于安装。现场采取了内外配水环上游侧朝下放置的方式进行组装。在安装16个导叶时，由于吊装不能到位，另外制作了拔导叶专用工具，解决了导叶安装问题。

同时为了防止导水机构吊装过程中内外环产生的变形，除了在内外环之间焊接必要的支撑外，专门在导水机构出口端的内外环法兰面之间设计一个支持架，将内外环固定，既控制了内外环轴向位移，又控制了内外环径向位移和变形，并将内外环之间16个导叶与外环之间的间隙调为零，所有间隙留存在导叶与内环之间，将导叶与内环之间的间隙中打入锲子板。将所有导叶调至全关位置，将相临的两个导叶用钢板焊接在一起，这样所有导叶就组成一个整体，借助导叶起到钢支撑的作用，提高了导水机构的刚度，最大限度减小吊装过程中的内外环变形。

超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法施工工艺

• 工艺流程

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的施工工艺流程见图1。

• 操作要点

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的操作要点如下：

一、内配水环组装

1.检查好安装部件是否与机组号及组合标记对应，检查和清扫内配水环各分瓣组件，检查是否有划痕或损伤，如果有，用锉刀、油石处理好。

2.检查完毕，把内配水环其中一瓣放置在事先准备好的支墩上（进水口向下），用千斤顶，楔子板调水平。

3.吊起另一瓣（注意标记号对应），加链式葫芦调平，组合时安装好密封条涂上油脂和密封胶，依次进行组合，根据设计要求对组合螺栓施以合适扭矩，用塞尺组合面，应符合规范要求。

二、外配水环组装

1.贯流式机组导水机构预装与常规机组最主要的不同点是钢支墩的制作准备，贯流式机组导水机构预组装用的钢支墩必须是两套，内配水环和外配水环各一套，而且两套钢支墩的高差必须与管型座内外环法兰面之间的距离一致。

2.清理、检查外配水环分半面，清扫毛刺、高点（样板平尺检查），若有碰伤，需补焊打磨，用油石处理好组合面。

3.将外配水环其中一瓣进水口朝下放置在事先准备好的支墩上，用千斤顶，楔子板调水平，利用型钢在内侧中间位置支撑加固，防止单瓣配水环倾倒。

4.按照对应的标记号吊起另一瓣，为了便于组装调整，最好挂两个合适的链式葫芦。起吊组合时，安装好密封条，涂上油脂和密封胶，组合销钉涂上薄油脂，装上组合螺栓，对组合螺栓以合适扭矩，用塞尺组合面，应符合图纸要求。

5.组装中如两瓣发生变形不能直接对正销孔，则需采用一些措施：在保证过流面和法兰面的无错牙的基础上，可用千斤顶或葫芦等方法来消除变形，也可使用码子和楔子进行局部调整。同时应注意检查钢球槽的错牙情况，控制在0.05毫米范围内。注意：截断配水环组合面的密封条时，应在分瓣法兰两端靠连接法兰的部位留0.3~0.5毫米余量。

6.外配水环组装完毕后，检查调整外配水环法兰面圆度的情况，作好记录。各项检查合格后，使用千斤顶、垫板、楔子板调整内、外配水环的水平，使其不平度满足规范要求。

三、套筒安装

首先在安装间利用导叶球轴承压装工具将自润滑向心关节轴承对号装入套筒内（过盈配合，过盈量-0.04毫米），转动自润滑向心关节轴承，检查是否充满防水润滑油脂。将外配水环的轴承孔涂上油脂，利用吊装工具将套筒装配全部对号装入外配水环上相应的轴孔内（注意不要忘记安装密封圈）利用调节螺套及连接螺栓调节套筒，使套筒最终的安装位置略向里2~3毫米，避免导叶安装时导叶密封面与外配水环密封面发生碰创。

四、导叶安装

导叶呈锥形，均匀分布在与机组轴线成60°的内、外配水环的锥面上，装配导叶时顺着内外配水环轴承孔的斜度进行吊装，为了便于吊装，挂3台合适的链式葫芦调整导叶长轴斜向上300°的夹角，将导叶轴缓慢滑入套筒的轴孔内（注意：正确安装导叶密封装置）。由于导叶轴与向心关节轴承是过盈配合（过盈量0.03毫米），而且导叶无法吊装到位，故导叶安装时必须使用拔导叶专用工具与吊装相配合，直至导叶拉不动为止。按图纸要求安装卡环、防尘密封圈及轴承压盖。转动导叶，安装套筒端面的导叶密封装置，检查导叶端面与套筒端面应有间隙。

五、导叶臂安装

调整导叶使其两端面有间隙，将所有导叶处于关闭位置。检查导叶轴表面损伤，并去除伤痕，将导叶臂小心滑入导叶轴上，对应好导叶臂上的标记安装圆柱销钉，按标记号安装端盖，最后应检查导叶转动的灵活性。

六、内、外配水环套装

1.在内外配水环套装工位上按照设计图纸放样，将前期制作的高低两套钢支墩均匀布置并临时固定。支墩顶面放置楔子板，根据管型座内外环之间的距离调整两套钢支墩的高差。

2.将内配水环整体吊起防止在内圈的低支墩上，调整上法兰面水平度，偏差不得大于1毫米。

3.调整导叶的端面，尽量使所有导叶大端面与外配水环内壁之间无间隙。

4.将外配水环和导叶整体吊起一定高度，与内配水环套装，调整内、外配水环上的X、Y十字标记重合，使同心度满足要求，并进一步检查调整外配水环法兰面的水平小于1毫米。

5.然后利用千斤顶将内配水环顶起，直至与部分导叶接触为止，同时测量调整内外配水环出水口法兰面的距离与管型座内外环进水口法兰距离一致。检查调整导叶下端轴孔与内环孔的同心度，如果导叶孔一侧有规律的偏大或偏小，则需旋转内、外环配水环来调整。

七、导叶下端轴安装

导叶下端轴孔与内环孔的同心度调整完毕后，根据图纸及厂家说明书的要求安装导叶下端轴，并使用液压拉伸器加压将连接螺栓预紧到设计要求。利用吊装工具按相应的标记安装下支座。

八、导叶的调整

复测内外配水环的水平度以及内外配水环法兰面的距离，使其与管型壳内、外环达到一致。利用套筒上的调整螺套对导叶进行轴向调整在导叶处于关闭位置时测出导叶端面间隙，如果导叶端面间隙出现有规律的倾斜，则需旋转内外配水环调整；若出现无规律或个别导叶倾斜的情况，则通过临时工具进行调整，从而确保导叶轴线位置的正确。测量导叶间隙，若不满足要求，应根据计算出的修磨量对导叶的内环相应部位进行必要的处理。导叶在调整过程中必须采取可靠的防护措施，避免导叶自行转动造成安全事故。

九、控制环安装

清扫控制环和压环的分瓣组合缝，检查有无伤痕比处理合格。组合控制环和压环时，应调水平并在组合面涂上油脂，按一定扭矩拧紧组合螺栓，连成整园后应检查其园度及其他尺寸是否与图纸相符。

清扫控制环和外配水环上的球轴承槽，清扫密封槽及润滑油孔，安装密封条并涂润滑脂。把控制环吊起，用链式葫芦调水平，慢慢下落靠近外配水环时，在四周加千斤顶，用于解决控制环直径大，刚性差吊点间可能变形过大，不好找正，利用千斤顶配合吊车同步使控制环下落到合适的高度，装入钢球，调整好控制环与外配水环间的间隙，然后装上螺栓，按设计要求均匀拧紧压环推拉螺钉，保证钢球和外配水环滚道间隙满足要求（用百分表或塞尺检查），试验控制环灵活无发卡、摆动等现象后，安装油杯注油。

十、安全连杆及连杆装配

将控制环按关闭位置临时固定牢固，检查所有导叶应处于在关闭位置，按照图纸及出厂标记安装连杆。该电站连杆采用的是2009年前新引进的安全连杆结构和扰曲连杆结构相结合，间隔布置。安全连杆也称弹性连杆，它分为两段，中间是轴销结构，外面是由弹簧固定。当导叶出现卡阻现象时，连杆受力超过弹簧的整定值时，弹簧拉伸二段连杆中间的轴销传动，起到了保护导叶的作用，检查后弹簧可恢复原状。安全连杆良好的结构性能，解决了以往贯流式机组导水机构中剪断销剪断的问题。安装完连杆后，安装自动限位开关及反馈机构。

十一、导水机构翻身吊装

1.导水机构的起吊准备工作

1）所有导叶均应推至与外配水环内壁接触严密，然后在每片导叶与内配水环之间安装楔子板，以保持外配水环的圆度，对称打紧导叶与内配水环间楔子板并点焊固定。

2）将所有导叶调至全关位置，将相临的两个导叶用钢板焊接在一起，这样所有导叶就组成一个整体，借助导叶起到钢支撑的作用。

3）在导水机构出口端的内外环法兰面之间设计安装一个支持架，将内外环固定，既控制了内外环轴向位移，又控制了内外环径向位移和变形。

4）控制环与外配水环之间应沿圆周方向对称焊接四块拉板，防止控制环转动和变形。

2.导水机构吊装

1）导水机构吊装用的钢丝绳必须具有5~6倍以上的安全系数，卡扣、吊环的额定起吊重量必须满足吊装要求。

2）导水机构翻身的支点必须成为弧形，以防止重心的突然变化，一般厂家提供两个翻身靴安装在外配水环-Y方向的两侧。由于外配水环离地面较高，因此应在翻身靴正下方用硬方木搭设“山墩”，“山墩”的长度和宽度应满足导水机构翻身需要，“山墩”必须使用钢钉连接固定，防止导水机构翻身过程中“山墩”倒塌造成事故。

3）校合导水机构的重心位置是否正确如有问题应及时修改吊耳位置，避免翻身吊起后导水机构法兰面垂直度偏差过大，影响正常安装就位。同时，导水机构 Y方向的主吊耳的焊缝必须认真检查。

4）以上工作已完全准备就绪就可以慢慢起钩，待导水机构离开地面时方可把翻身工具拆除，以不妨碍导水机构的安装为止。

5）大型灯泡机组的导水机构整体重量较重，一般都在150吨以上，常规的手拉葫芦无法调整，因此翻身后，应对外配水环的垂直度进行初步调整，利用吊装钢丝绳的串动调整导水机构的重心，从而调整外配水环的垂直度。

十二、导水机构整体安装调整

1.导水机构进入机坑后，根据垂直度的实际偏差，利用10吨或20吨手拉葫芦横向拉动导水机构，调整垂直度使组合法兰平行为止，方便穿连接螺栓。

2.检查导水机构外配水环X、Y十字标记与管型座外环是否重合，并利用管型座外环正下方准备好的千斤顶及顶丝进行调节，假如有必要的话，也可以在侧面各架一个螺旋千斤顶进行调节，通过导水机构整体旋转的方式，使二者的中心重合。

3.用下面两个千斤顶和侧向的千斤顶进行调节，首先保证导叶端面间隙尽量均匀，然后兼顾少数螺丝孔的错位，调整安装内外配环连接螺栓，当达到要求后便可以分两组对称打紧螺栓，假如有少数螺丝孔错位，便可以进行适当的处理。

4.待螺栓打紧后便可以松钩拆掉吊具和支架，松开千斤顶，导水机构的整吊装完毕。

5.取出导叶内外环端面的楔子，测量检查所有导叶端面间隙，根据测量间隙精确调整导叶内外环的相对位置，同时应考虑转动部分安装后内环的下沉量，导叶间隙符合要求后，打紧导水机构所有把合螺栓。

6.根据图纸，钻绞相应导叶内外环组合面的定位销，并安装定位销；拆除临时支撑，并打磨干净。

十三、导叶端面、立面间隙调整

测量出各个导叶端面总间隙，通过调整螺栓调整导叶内外端间隙应对称，使其满足设计要求。用桥机或链式葫芦转动控制环，关闭导叶，检查相邻导叶间的立面间隙，导叶立面间隙可借助连杆长度调整，局部间隙大则需用砂轮机或锉刀等工具修磨，如果导叶倾斜，则利用外配水环上的调节装置调整。导叶立面间隙调整工作比较费时，需要重复作到每个导叶与相邻导叶接触符合规范要求，否则必须进行研磨处理直到符合要求为止。首先随意选择相邻的四片导叶作为基准，第一片导叶的调整环尽量在中心位置并用楔子板锁定导叶（有必要可同时加上拉紧器锁定），第二三、四片，以第一片为基准关闭，测量导叶的关闭位置，由于加工上的误差必须反复进行调整，尽量使四片导叶的关闭线相等。这四片导叶调整好后，其余各片逐个关闭检查处理。利用上述方法反复几次调整，每片导叶关闭严密后，需要整体检查一下关闭线位置和立面间隙是否为零（如反复关闭都不能达到规范要求，也可以人为的在最后一个导叶或立面间隙严重超差的导叶位置留一条缝最后处理，这样可以减少导叶的磨削个数，给施工带来方便）各导叶的端面、立面间隙符合设计及规范要求，转动灵活，无卡阻现象，就说明完成了导水机构的最后调整。

• 劳动力组织

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的劳动力组织见表1。

参考资料：

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》无需特别说明的材料，采用的主要设备见表2。

参考资料：

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的工法特点是：

1.导水机构采用安装间进行组装、整体吊装的方法。采取了内外配水环上游侧朝下放置的方式进行组装，增强了设备的稳定性，保证了导水机构安装质量；同时制作了导叶安装专用工具，解决了导叶吊装不能到位的问题。

2.针对导水机构组装、吊装过程中变形的技术难题，采取了新安装工艺，创新性设计了支持架，将导水机构的内、外环固定为一体，加强了整个导水机构的结构强度，较好地控制了导水机构的变形，保证了导水机构外环和内环的圆度，减少了吊装过程中的变形，进一步提高了安装的精度。

灯泡贯流式水电站是开发低水头水力资源的较好方式，中国之外水头25米以下的水电开发，已出现取代轴流式水轮机的局面。

导水机构是水轮机的重要组成部分。灯泡贯流式机组的导水机构通常都是采取坑外预组装，整体翻身吊装的安装方式。由于水头低，导水部件尺寸较大，导叶要求在内外环中可以转动，这样导叶的轴端必然与内外环之间存在间隙而非钢性连接，在导水机构整体翻身吊装过程中，从力学角度来看属于单点吊装，在设备自身重量的影响下，内外环必然发生变形，导致内外环圆度值超标，直接影响导水机构的正常安装。如果导水机构吊在空中的时间过长，内外环吊装变形由弹性变形转变成不可回复的塑性变形，那后果更加严重。所以导水机构在组装、吊装过程中的变形问题是一个重要的问题。

中国水利水电第七工程局有限公司机电安装分局研制形成的《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》，解决了截至2009年世界上单机容量第二、中国单机容量最大的广西红水河桥巩水电站灯泡贯流式机组导水机构安装技术难题。

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的质量控制要求如下：

• 导水机构装配质量控制

一、分瓣外导水环、内导水环和控制环组合面应按设计要求涂密封胶或安装密封条，装配密封条时其两端露出量一般为1~2毫米。

二、设备组合面应光洁无毛刺。合缝间隙用0.05毫米塞尺检查，不能通过；允许有局部间隙，用0.10毫米塞尺检查，深度不应超过组合面宽度的1/3，总长不应超过周长的20%；组合螺栓及销钉周围不应有间隙。组合缝处安装面错牙一般不超过0.10毫米。

三、导水机构装配应符合下列要求：

1.内、外导水环应调整同轴度，其偏差不大于0.5毫米；

2.导水机构上游侧内、外法兰间距离应符合设计要求，其偏差不应大于0.4毫米；

3.导叶端面间隙调整，在关闭位置时测量，内、外端面间隙分配应符合设计要求，导叶头、尾部端面间隙应基本相等，转动应灵活；

4.导叶立面间隙允许局部最大不超过0.25毫米，其长度不超过导叶高度的25%。

• 导水机构安装质量控制

一、内、外导水环和活动导叶整体吊入机坑时，应将内导水环和导水锥与管型座的同轴度调整到不大于0.5毫米.

二、控制环与外导水环吊入机坑后，测量或调整控制环与外导水环之间的间隙，应符合设计要求。

施工前，根据工程实际条件，组织工程技术人员反复认真讨论研究，确立一套适合的技术措施和工艺流程，细到每一个环节，都制定相应的技术质量控制和检查验收标准，采用“三三制”的控制措施，即“三阶段”控制、“三检制”控制，从技术上对工程施工质量作出保证。“三检制”控制完善自身的质量检验制度，对单元工程首先进行内部“自检”，实行“三检制”即施工人员初检、技术人员复检、质量安全部终检。检查合格后，由质量安全部门组织监理单位验收。

• 施工遵照执行的技术标准

一、遵照国家和部颁布的所有现行的技术规范、规程、标准进行安装、调试及验收。当国家或部颁的标准及规范作出修改补充时，则以修改后的新标准及规范为准。若标准之间出现矛盾时，以高标准为准。

二、《水轮发电机组安装技术规范》GB 8564-2003。

三、《水工金属结构焊工考试规则》SL 53-92。

四、《水利水电基本建设单元工程质量等级评定标准》SDJ 294-88。

• 关键工序质量要求

一、内外配水环调整同轴度，其偏差不大于1.0毫米。

三、导水机构上游侧内、外法兰间距离应符合设计要求，其偏差不应大于0.5毫米。

三、导叶端面间隙调整，导叶外端面间隙为实际总间隙的60%~70%，内端面间隙为实际总间隙的30%~40%。

四、导叶立面间隙允许局部最大不超过0.25毫米，其长度不超过高度的25%。

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》效益分析：

1.导水机构的安装坚持用科学的方法指导生产，通过优化施工，节约了工期，导水机构从吊入机坑调整到完成安装，仅仅用了4天，安装的成本得到了有效的控制，效果显著。通常导水机构整体吊装，由于外配水环圆度变形、内外配水环同心度变化等原因，导水机构吊装调整需要10天才能完成，因此直线工期缩短6天，直接施工成本降低万元，创造间接经济效益12万元。

2.根据导水机构安装的现场跟踪、检测、验收、运行证明了导水机构安装质量满足规程规范和厂家有关技术标准，实现了导水机构的设计性能。

3.通过对桥巩导水机构的施工总结、优化和改进，取得了较高的科技研究成果，弥补了中国国内外在该方面的技术研究空白，为同类型水轮发电机组的设计选型、制造、安装和运行管理积累了经验。

注：施工费用以2009-2010年施工材料价格计算

采用《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》施工时，除应执行国家、地方的各项安全施工的规定外，尚应遵守注意下列事项：

从安全体系、安全措施、安全管理制度上实现工程的安全生产管理，首先从思想上认识安全生产的重要性和紧迫性，制定了安全工作目标，制定安全考核和奖惩办法，与主要施工负责人员签订安全考核指标；从安全技术上、措施上、制度上、人员上严把安全关，加大人力、物力、财力的投入，牢牢把握住重点、高危作业部位的安全防护；每月进行一次安全检查，对施工环节存在的安全问题，提出整改意见并要求限期落实；提高了工程参建人员安全意识，增强了安全责任。

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的应用实例如下：

1.工程概况

桥巩电站水轮发电机组是全国单机容量最大的灯泡贯流式水轮发电机组，单机容量为57兆瓦，转轮直径7.45（7.4）米，额定转速为83.3转/分钟，最大水头24.3米，水轮机型号：GZ（758）-WP-740（东电）、GZB38M-WP-745（天阿），发电机型号SFWG57-72/9000（电）、SFWG57-72/9000（天阿）。

2.施工情况

桥巩水电站于2005年1月开工，2007年11月完成主河道截流，2008年2月份1号机组开始安装。1号机于2008年7月25日进入72小时带负荷试运行，7月27日顺利完成。7月28日正式投入商业运行；3号机于2008年11月30正式投入商业运行。

3.工程检测与结果评价

经过3年的运行，1号、3号机在当前水头下最高带57MW负荷，未发现机组有任何异常，定、转子温升较低，通风冷却系统余量较大，经中试所多次测试和全过程监控，机组各部分系统运行情况良好，各参数符合规程规范、厂家技术要求。

《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》的环保措施如下：

1.在施工过程中，严格遵守国家和地方的有关环境保护的法规和规章以及合同的有关规定，并对违反环境保护的法规和规章以及合同的有关规定所造成的环境及人员和财产损失负全部责任。

2.在施工前，对施工人员进行保护环境的教育，并在施工中坚持做到保护环境，保持生产、生活区域内整洁、卫生。

3.在施工过程中采取有效措施，注意保护饮用水源不因施工活动造成其污染。

4.为了保持施工区的环境卫生，在工地现场设置足够的临时卫生设备，及时清理垃圾，并运至监理单位或业主指定的地点进行堆放或处理。

5.采用先进的设备和技术，努力降低噪声，控制粉尘和废气浓度以及做好废水的治理和排放。

6.在工程施工过程中，合理地保持施工场地不出现不必要的障碍，合理布置存放设备及多余材料，及时从现场清除所有垃圾及不再需要的临时设施。防止任意堆放器材、杂物阻塞工作场地周围的通道和破坏环境。

2011年9月，中华人民共和国住房和城乡建设部发布《关于公布2009-2010年度国家级工法的通知》建质[2011]154号，《超大型灯泡贯流式机组导水机构安装工法》被评定为2009-2010年度国家二级工法。 2100433B

内容介绍

《灯泡贯流式机组电站工程图文集》汇集了30年(1976-2006年)来，由湖南院设计的已建和在建的低水头灯泡贯流式机组水电站，展示了湖南院在灯泡贯流式机组水电站方面的设计成果和技术发展水平。《灯泡贯流式机组电站工程图文集》由长江出版社出版。

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