天池抽水蓄能电站导水机构安装工艺探析.pdf

30第 46 卷 第 08 期2023 年 08 月Vol.46No.08Aug.2023水 电 站 机 电 技 术Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStation0 引言抽水蓄能电站是目前最常用的大规模储能技术，具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。现阶段，各处抽水蓄能电站项目蓬勃发展，导水机构作为抽水蓄能电站水泵水轮机组的重要部件，其安装工艺控制具有十分重要的作用。本文将以天池抽水蓄能电站导水机构安装过程为例，探析导水机构安装工艺控制。1 天池抽水蓄能电站导水机构天池抽水蓄能电站 4 台水泵水轮机组及其附属设备由上海福伊特水电公司设计并制造，其导水机构主要包括导叶接力器、连杆、拐臂、导叶、控制环和顶盖、底环等部件。其中底环为半埋式结构，在水泵水轮机埋件安装时已安装就位；顶盖为分瓣结构，需吊入机坑内利用把合螺栓及圆柱销进行定位、拼装为整体后安装。导水机构部件参数见表 1。表 1 导水机构部件参数序号部件规格/mm数量/件重量/t备注1底环 5 716154.92顶盖 5 740175.83控制环 3 40016.34拐臂/200.41单个重量5活动导叶叶片高 321.4200.93单个重量6导叶轴套/200.37单个重量7接力器/21.66单个重量2 导水机构安装2.1 导水机构安装流程导水机构安装流程见图 1，需要注意的是转轮安装及水轮机轴与转轮联轴为导水机构安装过程中穿插的其他设备安装步骤。图 1 导水机构安装流程图2.2 导水机构安装过程2.2.1 底环安装与浇筑底环为整体结构，在尾水肘管安装完成后即进行底环的安装工作。底环安装前需将分瓣的底环支收稿日期：2023-03-06作者简介：高 鑫（1994-），男，助理工程师，从事水机专责、抽水蓄能电站工程技术研究及建设、运维管理工作。天池抽水蓄能电站导水机构安装工艺探析高 鑫，赵小浩，李青楠，徐志壮，宗怀远（河南天池抽水蓄能有限公司，河南 南阳 473000）摘 要：天池抽水蓄能电站导水机构由导叶接力器、连杆、拐臂、导叶、控制环和顶盖、底环等部件组成，本文对导水机构安装流程及安装工艺进行探析，重点介绍底环、顶盖、导叶、控制环、拐臂及接力器几个部件的安装过程。最后分析几点安装技术特点,希望能为其他抽蓄电站导水机构的安装过程提供参考。关键词：抽水蓄能电站；导水机构；安装工艺；导叶中图分类号：TK730.6文献标识码：B文章编号：1672-5387（2023）08-0030-03D O I：10.13599/ki.11-5130.2023.08.00831第 08 期高 鑫，等：天池抽水蓄能电站导水机构安装工艺探析撑环把合固定完成，并埋设锚钩、基础板、支撑环定位件及支撑环等，底环支撑环浇筑前需检查支撑环套管半径及弦长在范围内，若偏差过大，则会使底环基础螺栓无法固定。底环吊装前需将基础螺栓穿入支撑环套管内，并注入黄油防腐，底环吊装时需要控制好下落速度与方位，对好基础螺栓与底环螺栓孔，避免碰伤。底环吊装就位后，按机组中心线安装钢琴线，并根据+X、-X、+Y、-Y 轴线调整底环方位，通过调整螺母调整底环高度，并用水准仪检查底环抗磨板高程和平面度。在底环与基础间安装 24 对楔子板，利用过液压拉伸器将所有基础螺栓预紧 10%预紧力，待底环同蜗壳一同浇筑 28 d 后，用液压拉伸器将底环基础螺栓 100%预紧。在 10%预紧力及 100%预紧力时需要再次对底环数据进行测量，如果发现问题需要立即停机并查明原因，解决之后方可继续安装。2.2.2 导叶及顶盖预装导叶吊装前，测量导叶瓣体的高度，每个导叶的大头端和小头端至少测量两点，并将导叶清扫干净，必要时用锉刀、抛光机将轴径表面和导叶瓣体端面的毛刺清理干净。在底环上的导叶轴孔清洗干净后，安装所有导叶孔对应的导叶下轴套、轴套支撑座和密封件。依次吊起导叶到机坑，调整到垂直状态，在落入底环轴孔前将下轴颈再次清洗干净并安装下导叶轴颈密封，在密封外缘涂上凡士林，在底环抗磨板上放置两片 0.20 mm 的铜片或其他软质保护垫垫于导叶全关位置的大、小头端，缓缓吊装导叶于底环之上，状态接近全关位置。导叶进入底环轴孔后的下落过程中，扳动导叶瓣体，检查导叶下轴颈与底环的配合情况，导叶应转动灵活。导叶预装就位后，将导叶轴颈与底环之间的间隙用胶带封住，以免异物掉入。顶盖预装前先将 6 个顶盖安装支撑专用工具吊入机坑并利用座环螺栓孔进行固定，对顶盖清理干净并对所有螺栓、螺母进行试配。将 1/2 顶盖与水平成 60 倾角缓慢吊入机坑内，顶盖调置水平不大于 3 mm 后，使活动导叶上轴颈对准顶盖导叶轴孔然后缓缓落至座环。将 2/2 顶盖吊入机坑内，调至水平不大于 3mm 后，将顶盖放置在安装支撑上（如图 2 所示）。将 1/2 顶盖吊起后落至支撑上，两瓣顶盖慢慢靠近，通过旋紧组合螺栓将两瓣顶盖把紧。安装导叶套筒后，吊起顶盖将支撑工具移出机坑。顶盖下落调整合格后对称、均布安装 50%的顶盖与座环把合螺栓，并分 2 次用液压拉伸器对称拉紧，检查导叶的上、下端面间隙，其端面总间隙应在0.60.8 mm 之间且不存在规律性倾斜，调整导叶至全关位置，要求各导叶间隙基本为零，用 0.05 mm 塞尺检查，不能通过。调整合格后按要求钻铰 6 个顶盖与座环的定位销孔，其余销孔在正式安装时钻铰。钻铰完成后分开并吊出顶盖。图 2 顶盖机坑内组示意图2.2.3 顶盖安装顶盖预装完成吊出后需要对端面间隙不合格导叶进行处理，并进行转轮吊装。顶盖安装部分工作按预装步骤进行，在顶盖落到距座环把合面约20 mm 时穿入预装时的 6 个锥销，使顶盖落位到初始的预装位置。顶盖落位后检查锥销是否能够安装到位，确认顶盖是否回到初始预装位置。安装把合螺栓时应涂防咬合剂，用液压拉伸器按照设计的预紧力要求对称拉伸，要求分 3 次拉伸，每拉伸一次要使拉伸器活塞复位。预紧后，钻铰顶盖与座环把合面的其余 14 个锥销孔并安装锥销，最后将所有导叶套筒安装就位。2.2.4 导水机构其他部件安装导水机构其他部件包括控制环、导叶拐臂、小连板及其他零件，在导叶拐臂安装时进行端面间隙的调整。控制环安装前需要找准厂内方位记号，在顶盖上安装径向轴承和轴向轴承，用沉头螺钉把紧并用乐泰 L243 锁固。顶盖吊落在顶盖上，检查控制环与顶盖的轴承径向间隙，其间隙轴向应尽可能均匀，间隙满足要求。合格后在顶盖与控制环的非轴承配合缝处塞上斜锲，将控制环与顶盖相对固定牢靠。最后配装压板和轴承，控制压板和控制环间隙在范围内。导叶臂安装前清理干净，并在轴孔内涂抹少许32第 46 卷水 电 站 机 电 技 术凡士林，使其平稳下落与导叶进行套装，导叶臂下落应保持水平，与导叶上轴颈套装后下落时转动导叶臂，边转动边下落，以防导叶臂下落时由于不平与导叶轴颈卡死。取 3 块铅块均布于导叶上轴颈端面，安装盖板，把紧端盖螺栓，安装导叶抗重螺柱，根据所测得的导叶上、下端面间隙逐步把紧螺栓提升导叶使导叶上、下端面间隙分配满足要求。拆掉盖板，取出被压扁的 3 块铅块，取 3 铅块厚度平均值来配车间隙调整板进行最终安装。利用液氮冷却方式安装拐臂和控制环小耳孔内的球轴承，并用定位环卡锁。调整 20 个导叶到接近全关位置，首先安装下连接板，用临时支撑或千斤顶支撑下连接板进行安装。套入上支撑套管，将配套的上连接板套入销孔，装入连接杆并用 M 24 螺栓、螺母把紧。将控制环转至全关位置，调整偏心销的转动角度使导叶紧闭，要求各导叶立面间隙基本为 0，用 0.05 mm 塞尺检查，不能通过。然后用钢丝绳捆住导叶，用 20 t 葫芦拉紧，再次检查仍应满足上述要求。2.2.5 接力器安装接力器在现场进行分解、清洗、打压及行程检查后安装，行程检查要求在 2 MPa 油压下动作灵活，行程偏差小于 0.5 mm，耐压压力为 1.5 倍工作压力。通过接力器预装确定基础调整板厚度并进行加工，安装加工后的接力器调整板，安装所有的把合螺栓并按要求把紧。用塞尺检查接力器调整板与基础板之间的间隙，用 0.05 mm 塞尺检查应不能通过。检查接力器活塞杆头中心到控制环大耳柄中心距离，对手动锁定接力器的调整垫增厚 1 mm（压紧行程），对自动锁定接力器的调整垫减薄 1 mm。调整杆头水平位置及高程，接力器调整合格后安装大连板连接接力器与控制环。3 安装特点分析（1）底环采用整体结构半埋式安装，不用现场组焊打磨，节约现场工期同时也减少了安装过程中的问题，底环下方与尾水锥管检修廊道相通，便于后期对活动导叶下套筒和底环安装螺栓等部件的维护检修。（2）顶盖采用预装定位后安装方式，便于对导叶端面间隙的调整，同时利用预装时的定位大大提高了安装精度。（3）由于机坑里衬顶部设计尺寸较小，顶盖只能在机坑内部组装把合，且吊装时需要人力控制分瓣顶盖的倾斜角度。由于机坑空间较小，在机坑内组装把合可能会影响安装质量，吊装时也需要大量的人力。4 总结导水机构需要承受调速器接力器的机械力矩及各种流态下的水力距，同时还需要长期在水冲击、汽蚀等因素的恶劣环境下工作，需具有相当高的强度、刚度、耐磨性等性能。基于此，我们在安装过程中应严格施工工艺控制，保证其具有良好的使用性能。本文对天池抽蓄电站导水机构安装工艺进行分析，仅供参考。参考文献：1 蒋佳驰.仙居抽水蓄能电站导水机构安装优化措施 J.四川水力发电，2017，36（3）：67-68.2 郑植强.抽水蓄能电站导水机构的安装施工技术探析 J.陕西水利，2018（5）：188-190.3孙红武.亭子口水利枢纽电站水轮机导水机构预装 J.水力发电，2013，39（6）：33-35，57.4 周若愚.大型可逆式水泵水轮机导水机构安装工艺技术J.水利技术监督，2021（12）：110-115，239.