瑞丽江一级水电站机电设备安装结构特点浅析谭富强.docx

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瑞丽江一级水电站机电设备安装结构特点浅析谭富强

瑞丽江一级水电站机电设备总装结构特点浅析

谭富强

（中国水利水电建设工程咨询昆明公司，云南昆明650051）

【摘要】瑞丽江一级电站机电安装工程，自动化水平高。

瑞丽江一级电站机组安装有着独有特点，下机架安装、上机架安装、定子安装、机组联轴方式、推力轴承机构形式、机组盘车具有特殊的施工工艺。

瑞丽江一级电站机电主机设备主要由哈尔滨电机厂生产，具有施工难度大、施工工艺复杂、施工质量要求高等特点。

【关键词】安装、高程、中心、水平、同心度、受力、盘车、摆度、矢量法。

概述

瑞丽江一级水电站为立轴、金属蜗壳、混流式、悬挂式机组，单机容量100MVA，总装机容量600MVA，采用哈尔滨电机厂设计、制造、安装工艺。

瑞丽江一级电站机电安装工程，自动化水平高。

瑞丽江一级电站机组下机架安装、上机架安装、定子安装、机组联轴方式、推力轴承结构形式、机组盘车具有特有的施工工艺。

瑞丽江一级水电站机电设备结构特点简介

1、导水机构预装

1.1、挂钢琴线检查座环镗口圆度，用水准仪测量座环上平面水平、高程、座环上下平面距离差，沿圆周方向至少测量16点，根据需要局部加密进行测量，测量结束后绘制曲线图。

根据绘制曲线图，（由于厂家没有提供专用打磨工具）采用手工打磨方式，打磨过程中随时监测防止打磨过量。

1.2、下止漏环、底环清扫合格、尺寸检查后吊入机坑，根据座环上镗口确定下止漏环、底环中心，调整下止漏环、底环水平度、高程达到要求。

紧固下止漏环、底环螺栓，复测下止漏环、底环中心、水平、高程合格后，配装下止漏环、底环定位销钉。

1.3、按照编号吊入20个导叶，把轴线位置的导叶预留出来用于检查导叶轴向的同心度；把顶盖调入机坑；调整顶盖中心、水平、位置方位达到设计要求。

同时检查导叶轴的同心度、立面、端部间隙达到设计要求。

检查上止漏环的同心度，满足设计要求；（因止漏环与水轮机的单边配合间隙只有1.2mm；同心度允许偏差0.15mm）。

配装顶盖定位销钉。

2.、水轮机部件吊入

2.1、清扫检查转轮，在安装间调整转轮的水平度至要求范围内（以水轮机大轴上法兰面为基准）。

同时对水轮机轴、中间轴清扫检查，测量其长度；把抗磨环安装在水轮机轴上，同时把水轮机大轴密封支架预存在转轮上；按照方位对装水轮机轴，中间轴；然后在中间轴轴上法兰面边侧对称四个方向垂下四根钢琴线，每根钢琴线测量四组数据（中间轴与水轮机轴连接法兰、水导轴领、转轮上冠、转轮下环）。

钢琴线测量对称数据相比较，计算出转轮上冠、转轮下环与水导轴领的同心度。

这种测量同心度工艺方法简单，但测量施工难度大（千分尺一侧为钢琴线、另一侧为弧面）。

转轮吊入机坑后，在转轮底部放入三对斜铁，调整转轮放置高程（底于安装高度20mm左右）、水平（水轮机轴上平面为基准）、中心达到设计要求。

为满足推力头的热套及发机轴止口的16mm，在水轮机转动部分就位时，充分考虑这个因素；

2.2、吊入导叶、回装顶盖，依次吊入控制环、接力器、拐臂等水轮机部件。

2.3、瑞丽江电站考虑水轮机部件的检修，设计了中拆机构。

3、定子

3.1、结构特点

定子机座分为3瓣，运到工地后调整组焊成整圆机座外径￠6700mm，高度3219mm。

定子机组具有足够的刚度和强度，它具有承受上机架及构件的能力，具有防止铁芯翘曲与定子铁芯热膨胀相适应的能力。

定子铁芯采用厚度0.5mm的DW270-50冷轧无取向的优质硅钢片冲制的定子扇形片在工地叠装成整圆。

冲片表面涂有一定厚度的F级绝缘漆。

内径为￠4340mm，高度1900mm，共计198槽。

铁芯下端采用大齿压板结构，上下两端铁芯台阶处用硅钢片胶粘剂粘成整体，以提高其整体刚度。

定子铁芯采用加热压紧工艺，以保证定子铁芯的紧密度。

定子铁芯高度方向分为52段，通风沟高6mm，通风槽采用无磁性材料。

铁芯上下端采用无磁性高强度合金钢压指材料，定子铁芯叠片后用活动的双鸽尾筋定位，采用具有齿压板、蝶形弹簧、拉紧螺杆的铁芯固紧结构。

3.2、定子机座组装焊接

组装图示

定子机座由三瓣组成，在安装间清扫检查合格后，吊到已经调整好的定子组装工位上，六个定子支墩上平面水平高差满足定子组装要求。

安装中心柱，调整中心柱垂直度控制在0.02mm/m以内，上下测量尺寸不能大于0.05mm，用百分表转动一周对一点的测量偏差不大于0.05mm；在机座组装过程中，要求下环板的水平调整要满足设计要求，测量穿心螺杆孔的节圆半径和上、中、顶环半径绝对值，同设计值对比；再参考焊接收缩量（2～3mm），确定定子机座的实际组装半径；在把合定位块中垫适当厚度的垫片，打紧螺栓；在合缝处焊接拉板、加固；同时在下环板位置打上冲眼用于观察焊接过程中的焊接变化及调整焊接方式以保证定子机座的各项尺寸；焊接中严格按焊接工艺进行。

3.3、定位筋定位安装焊接

对定位筋清扫，用挂钢琴弦的方法或用1.5m的平尺检查每根定位筋直线度，并校正其直线度，使定位筋周向和径向不直线度在全长范围内不大于0.1mm，划出鸽尾中心线，用记号笔对每根定位筋编号，并作详细记录。

清扫所有定位筋托块，用磨光机清除托块表面毛刺、棱角及锈迹。

全面复测定子机架定位筋孔节圆半径、相邻两定位筋孔距、穿心螺孔节圆半径、各环板圆度、下环平面度，做好详细记录。

以+Y轴线位置的定位筋孔为编号1，顺时针编号：

1、2、3――66。

3.3.1、基准定位筋安装

本电站定子定位筋调整按6大等调整定位筋，+Y轴位置为第一根定位筋。

首先将第一根定位筋（基准筋）吊入安装位置，用托块顶柱、定位筋C型夹及小钢楔等工具临时将定位筋和托块固定在机座环板上。

按如下要求调整好基准筋。

在定位筋正面和侧面挂钢琴弦控制定位筋的正面垂直度和侧面垂直度。

径向和周向垂直度小于0.05mm/m；用中心测圆架测量定位筋在各托板处的内圆半径，其绝对尺寸为φ5357

mm，全筋各测点相对尺寸偏差不大于±0.03mm。

定位筋径向扭斜｜R1－R2｜<0.1mm；托板与机座环板间一般应无间隙。

定位筋调整示意图

3.3.2、大等分定位筋安装

采用“大等分弦距”法确定等分弦距，根据厂家工艺要求选取等分数n=6，经计算可知弦距c=2668.5mm。

依次将大等分点上的其余5根定位筋按编号就位，调整方法与第一根定位筋调整方法相同，每一根定位筋的检查项目也与第一根筋的检查项目相同，调整好一个定位筋后把托块C型夹夹紧，用托块顶柱顶紧，然后在调整另外一根大等分定位筋，如此类推，见下图所示。

6根大等分定位筋全部调整后，进行一次全面检查，检查均满足设计和规范要求后开始对每根定位筋点焊，先调整点焊二、四环板上的托块，后调整点焊一、三、五环板上的托块，点焊要求同第一根定位筋的点焊要求相同。

3.3.3、等分内区域定位筋安装

大等分区间上的各定位筋按要求安装合格后，采用厂家提供的两块装筋样板以基准定位筋为基准，安装大等分区间内的各定位筋。

同一环板上的每一大等分区的各筋应一次调整完毕，点焊固定，再进行下一等分区间相同环板处的调整，直至同一环全部调整完毕，然后将装筋样板安装在另一环板的相应位置，直至所有各环大等分区间内各筋的托板均调整点焊完毕；装筋样板每使用一次，上下相互交换，以消除累积误差；每次装焊定位筋前应核准一次基准点半径，每道关键工序开始前要检查中心测圆架中心柱的垂直度。

3.3.4、定位筋托块焊接

托块与环板的间隙应≤1mm；每块托块的点焊均由两名焊工采用对称性的同时点焊固定，其焊接参数、速度相同。

焊接采用百分表监控，点焊一个位置的托块后检查该位置尺寸变化情况；焊接时注意对定位筋的保护，防止电弧擦伤定位筋表面。

定位筋焊接前再次校核测圆架的准确性，并用内径千分尺律定测头的绝对尺寸。

在定位筋满焊前，首先对调正好的定位筋（各环板托块已经点焊固定）作全面检查，并做好详细记录（以作为焊接前后的参照对比）。

焊接顺序

定位筋托块满焊顺序示意图

3.3.5、铁芯叠片、压紧、热压及铁损试验

3.3.5.1、下压指板安装

安装下齿压板前，首先用锉刀清除齿压板上的毛刺，避免齿压板上的棱角和毛刺划伤扇形片绝缘层。

然后把齿压板置于机座下环板上，利用下齿压板焊胎工具，以定位筋为基准进行位置调整。

同时在齿压板上堆叠一层扇形片进行检查，应保证齿压板与定子扇形片的齿中心偏差在1mm范围内，测量其高程符合要求，压齿相互高差不大于±2mm，相连两块压齿高差不大于1mm，各齿内圆较外圆高0.5mm。

检查合格后，取下定子扇形片，对各齿压板进行点焊固定。

按图纸要求将下齿压板分段焊接在下环上。

3.3.5.2、清扫、喷漆

用气管对整机进行清扫，清除机座上的灰尘、焊渣、杂物等。

用磨光机或砂纸清除机座需要喷漆的部位的铁锈等杂质，清理焊封周围存在的焊珠、焊渣、油污等。

然后对机座内表面和相关另部件喷一层9130环氧酯晾干红瓷漆两次。

（注：

定位筋内表面不喷漆）

3.3.5.3、定子铁芯叠片

制作一套用于定子叠片的工作平台，按照设计的要求把定子铁芯分成四段进行预压，每叠完一段后进行下列工作：

在定位筋根部放置垫块，用铜锤打垫块，使冲片靠紧；用整形棒整形；用中心柱的百分表测量铁芯内径；按图纸要求在相应铁心段放接绝缘垫圈和绝缘套管；用单段铁心测量工具测单段铁心长度，公差为b±0.5mm。

如果超差时允许局部叠放剪小的定子扇形片（补偿片）。

堆积过程中随时整形，每叠片完成一段，在预压前必须把已叠铁芯全部整形一次；整个叠片过程要详细记录每单段铁心实际叠基本定子冲片层数。

定子铁芯分三次预压（铁芯分段压紧如图12所示），500mm、1000mm、1500mm左右各压一次，每次压紧高度计算如下：

第一次：

29+6×13+30×13=497mm叠13段；

第二次：

29+6×27+30×27=1001mm叠29段；

第三次：

26+6×41+30×41=1505mm叠41段；

安装上齿压板，并调整上齿压板的前后位置，使压指中心与冲片齿中心偏差不大于2mm，压指齿端与冲片齿端径向距离符合图纸要求，并使各压指的内圆较外圆高2～5mm，并安装上齿压板上的电阻线圈的引线，然后沿槽全长整形一次；

定位筋下端按图纸把紧产品垫圈、螺母，上端用预压垫圈、螺母把紧，穿心螺杆用预压垫圈、螺母把紧；

用4个风搬机相隔90°同方向均匀多次施力把紧；

螺杆及定位筋预压螺母扭矩与图纸产品螺母扭矩一致（定位筋处螺母扭拒为1332N·m，穿心螺杆处螺母扭拒为1180N·m）；

用紧量刀片检查紧量，单手用力推入深度＜3mm；

铁芯内径为φ4340

mm；

铁芯高度为1900

mm，考虑因最终的热压后铁心长度将缩短尽量向正公差靠近；

铁心波浪度≤10mm；

槽形：

通槽棒能顺利通过；

齿压板与齿中心偏差≤1mm；

最后压紧完成后，拔出全部槽样棒、槽楔槽样棒。

3.3.5.4、定子铁芯热压

对定子铁芯加热，铁芯加热温度达到80℃±15，温度满足设计要求后，铁芯温度降到常温，用气动扳手打紧，用力矩扳手对螺母扭矩检查，满足设计要求；热压后的铁芯尺寸满足设计要求。

3.3.5.5、定子铁芯铁损试验

按61417守则做磁化试验，应满足设计要求。

3.3.6、定子安装就位

（1）水轮机底环已安装完毕并通过验收。

（2）机坑基础垫板埋设完毕并符合条件。

（3）机组安装高程、机组轴线（X、Y轴线）点已从水机层返上，并设置好。

（4）安装间场地清理，吊装通道无障碍物。

定子吊装图及关键尺寸

将定子按轴线方向落在基础工字钢上方的楔子板上，检查、调整定子中心、高程大致接近设计值（设计高程：

397.885m）。

在平衡梁下装上求心器，并在求心器上悬挂钢琴线，以安装好的水轮机下止漏环或转轮为基准，用内径千分尺进行机组中心测量、调整，以此控制定子与水轮机部件的同心度

定子调整标准

中心：

上、中、下三个断面理论半径R=2170mm

高程：

EL397.885m

3.3.7、定子下线，绕组交、直流耐压试验

定子安装完成，基础二期砼浇筑完成后，定子下线开始；定子下线前对线棒进行单根耐压试验，下层线棒嵌装绑扎烘干后，整体耐压合格，进行上层线棒的嵌装绑扎，上层线棒整体耐压合格，铜环装配完成后，定子绕组的交、直流耐压试验，应满足设计图纸要求。

4、下风罩、下机架、上机架预安装

下风罩、下机架上机架按照设计图纸的要求进行安装；

认真清扫、检查下机架基础及其组合面，符合要求后，按预装位置吊装下机架，打紧销钉，把紧连接螺栓，检查基础板组合面的间隙，再次复测下加的水平和高程。

但上机架安装高程上要考虑上机架的下挠度尺寸；满足机组转动部分的承重；上机架预装后，根据测量尺寸对基础垫板进行配刨，再对垫板进行焊接

5、转子

5.1、转子组装

到货设备清扫检查→转轴立轴→磁轭堆叠→磁轭固定→磁极挂装→磁极引线装配→附件装配→检查、试验、喷漆、验收

对到货的转子轴进行清扫、尺寸检查；立轴水平及挂钩尺寸检查；

转轴总长:

8545±1mm，立转轴重量（包含立转轴吊具重量）44606Kg；

转子支架立轴示意图

转子轴吊放在支墩上，用千斤顶和楔子板调整转子水平，通过挂钢琴线检查转子导轴承滑转子外圆的垂直度控制转子支架在0.03mm/m，水平调整好后，用框式水平仪检查转轴上端面的水平度满足0.02mm/m以此校核，如下图所示。

大轴水平测量示意图

测圆架安装

安装转子测圆架，装配要求：

重复测量支架立筋上任意点的半径，误差≤0.05mm；转臂旋转一周时同一测点百分表跳动值≤0.05mm。

磁轭冲片叠装

磁轭铁片清扫、称重及分类→下磁轭压板装配→磁轭叠片及压紧→铣螺孔及更换工具螺栓→上、下压板焊接及螺栓点焊磁轭洗片及分类：

将到货的磁轭冲片按级差重量为0.2Kg重量差进行分类并做好详细记录（张数），同时对每一张冲片进行清扫：

去除毛刺、油污、锈斑等。

在每类冲片中抽出5~7片冲片，测量其实际厚度，取平均值作为该类冲片的计算厚度，根据各类磁轭冲片重量、厚度及转子装配图，计算列出磁轭堆积配重表（通风槽片亦参加配重），配重原则：

磁轭两端为轻片，中部为重片。

进行磁轭凸键和副键的清洗、测量检查并记录；清洗磁轭拉紧螺栓、螺母及上、下压板等。

制动环安装

按转子旋转方向，制动环下平面后一块不得高出前一块，接缝处间隙符合图要求：

6mm；制动环表面波浪度≯2mm；装配完毕后，将螺栓头部与制动块点焊，螺栓头不得露出制动环表面。

制动环板安装示意图

转子叠片

每叠完一段，铺放一层通风槽片，利用测圆架测量、调整磁轭环的圆度及垂直度，以防磁轭环椭圆或中心偏移，并通过磁轭外尺寸检测磁轭与转子支架、轴线的同心度，如下图所示。

磁轭圆度和垂直度测量示意图

磁轭预压

每次预压均采取4个风动扳手按对称方向同时进行，拉紧螺栓拧紧顺序为中圈→内圈→外圈，同时通过卷尺测量磁轭冲片内、中、外高度，根据测量数据在后面两次调整压紧顺序。

每次预压合格后，在压紧状态下在磁轭内、外圆用φ20圆钢搭焊后才能松开螺栓，如下图所示。

转子冲片压紧后固定方式

为了有效地控制叠片最终压紧高度在2260

mm设计范围内，可根据第一、第二次压紧前后变化情况以及压紧后的高度与理论计算高度的差值核算其叠压系数，在进行第三次压紧前调整堆叠高度及层数，以此控制最终磁轭叠片高度在2260

mm设计范围内。

热打键

在磁轭凸键槽冲铣后用块规测量铁芯键槽槽底与立筋槽底的距离D，并根据凸键厚度计算确定调整垫片的调配。

装上凸键和副键，用塞尺或者块规测量立筋槽底与磁轭凸键间隙D1及凸键与铁芯键槽槽底间隙值D2，如下图所示。

按热打键紧量1.5mm的要求，计算出所加垫片的厚度δ=D1+D2+1.5mm；根据计算值进行垫片调配，以此复核调整垫片厚度的准确性。

供货调整垫片有四种可选规格：

0.3mm、0.5mm、1.5mm、4.5mm，配好的垫片分别用记号笔编号标记，标记要与立筋编号对应，专人保管。

调整垫片厚度确定测量示意图

采用厂家供货的履带式电加热器进行磁轭加热，由磁轭外径R＝1776mm、磁轭重量G＝76.350吨、磁轭胀量δ＝1.5mm，取保温系数K=2，加热时间取8小时，按2.5～5KW/t计算：

磁轭与支架温差△t=35.8℃；

加热所需容量：

200～380KW；

磁极挂装

以转轴下法兰面为基准（下法兰面到磁极中心线设计距离：

3805mm），推算出磁极铁芯中心尺寸，并参照定子铁芯实际高程及下机架挠度，使转子磁极中心比定子铁芯平均中心线低1~2mm为宜，将高程（设计高程：

397.885）点标记在磁轭外圆上。

单个磁极净重约4.7t，外形尺寸2110×908×510mm，按制造厂编号对称挂装磁极，特别注意转子引线位置，在磁极上画出中心线高程并打上洋冲，各磁极挂装高程与平均高程之差≯±1.0mm；

按GB/T8564－2003规范进行绕组交流耐压试验，转子额定电压为207V；电气试验合格后，按图纸要求搭焊磁极键并割去多余部分，进行磁极下部挡块焊接；对转子进行全面清扫，检查及喷漆。

装配完的转子如图所示。

图磁极挂装及装配后的转子

5.2、转子吊装

制动器高程调整

调整各闸板顶面高程为EL396.650m，将风闸锁定,以保证转子吊入后，转子轴下法兰面与推力头有4mm的间隙。

调整镜板高程，推力瓦上面高程为EL401.574+镜板厚度135mm，同时考虑上机架的下挠度1.0～1.5mm，镜板的水平0.02mm/m，

转子吊入机坑，热套推力头。

6、机组盘车

6.1、发电机轴单体盘车

发电机转子单体盘车，检查转子上、下导轴承、下法兰的摆度，检查转子轴是否存在折弯；下导轴瓦表面涂抹透平油后，对称装配四块导瓦，调整导瓦单边间隙为0.01～0.03mm；在集电环、镜板、上导和下导轴领及法兰处同一轴向位置互成90°方位，各设置一块百分表；启动顶转子油泵，将转子顶起6～8mm，用油枪在各推力瓦上喷些干净透平油后，启动盘车工具按机组旋转方向盘车；根据盘车记录计算各部位摆度值，必要进行处理或调整，直至发电机轴线符合要求。

6.2、整体盘车

发电机单独盘车符合要求后，进行联轴法兰安装，联轴法兰伸长值按水轮机厂家的要求进行。

转动转子使发电机轴与水轮机轴两法兰装配标记对齐；用专用工具提升水轮机主轴与发电机主轴连接，用液压拉伸工具使连接螺栓拉伸值满足设计要求；检查转轮上冠、下环与顶盖及底环的间隙；满足转动部分同固定部分产生挂碰；

在上导轴领轴线处对称方位装配四块导瓦，调整导瓦单边间隙为0.01～0.03mm；

在水导轴领处互成90°方位设置两块百分表，位置与发电机表计相同；在主轴密封滑环轴向位置设置百分表测量滑环径向跳动；按发电机盘车方法进行机组整体盘车，要求水导摆度：

≤0.19mm；

机组整体盘车合格后，即可进入发电机回装工序。

6.3转动部分中心调整

将转动部分调整在迷宫中心后，在水导轴领处用百分表监视转轴，用上、下导瓦抱紧大轴，水机迷宫处用四个小钢楔打紧。

转动部分中心固定后，要求水导轴领处百分表读数不大于0.02mm；

6.4、轴瓦间隙调整

根据盘车数据计算的轴瓦间隙值，进行各部轴承的轴瓦间隙调整。

上导瓦间隙按设计间隙均调；下导及水导瓦间隙按摆度值调整。

7、总结

以上是瑞丽江一级水电站主机部分安装过程简介，在安装过程中施工队伍克服种种困难，机组安装质量满足设计要求。

可以说机组安装是成功的。

作者简介：

谭富强，男（汉族），1963年03月02日出生于吉林大连，工程师，本科，长期从事水利水电工程机电安装管理工作，现就职于中国水利水电建设工程咨询昆明公司缅甸瑞丽江水电站工程监理部。