水电站水轮机调速器及其附属设备安装施工技术方案.docx

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水电站水轮机调速器及其附属设备安装施工技术方案

水电站水轮机调速器及其附属设备安装施工技术方案

1.1施工范围

三板溪电站水轮机及其附属设备安装工程内容包括：

四台套256.5MW混流立式水轮机及埋件（包括肘管、座环、蜗壳、机坑里衬等）安装；四台套PID调速器（6.3Mpa）及其操作系统安装。

1.2施工准备

1.2.1施工技术准备

施工技术准备包括以下内容：

（1）仔细阅读并熟悉水轮机各部件施工图纸及安装说明书等相关资料。

（2）根据图纸、安装说明书及规程规范要求，结合我局施工经验及ISO9002质量体系标准，制定合理的施工工艺及详细的施工作业指导书，报请监理工程师审批。

（3）施工前根据批准的施工方案和作业指导书对施工作业队和施工班组进行技术交底，其内容包括施工手段、施工工艺、施工质量、安全措施等。

（4）现场设置机组安装高程、中心控制测量基准点，报请监理工程师复核认可。

（5）根据施工详图，再次查验设备相关部件及零配件及起吊、调整、紧固、测试专用工器具是否到货完整、充分、无缺陷，办理相关设备和材料出库、领料手续。

设备的工地到货检验报请监理工程师和供货商代表共同参加，并作记录签字认可后入库管理。

（6）焊工在工地通过实际考核合格后上岗。

1.2.2水轮机安装程序

水轮机安装程序见下框图

施工准备

机组中心、高程基准点测定

尾水管扩散段及时管安装

尾水锥管安装

座环、蜗壳安装

机坑里衬安装

导水机构预装、拆除

基础埋件、埋管安装

砼浇筑

砼浇筑

基础埋件、埋管安装

砼浇筑至发电机层

转轮、主轴吊装

顶盖安装、控制环吊装

机组联轴、盘车（轴线调整）

主轴密封、水导轴承安装

接力器、推拉杆安装、导水机构联动

水轮机附件、管路安装

注油、充水、启动、调试

72小时试运行

发电机部分安装

水轮机安装程序框图

1.3尾水管里衬安装

三板溪电站尾水管分为锥管、肘管、扩散段三部分,肘管分15节，锥管分三节，工地组合焊接，锥管壁厚为25mm，肘管和扩散段壁厚为20mm，进人门布置在▽306.10层，锥管上游侧。

尾水管里衬安装按下述步骤进行：

组装

扩散段就位

肘管安装、调整加固

扩散段调整对接焊接

整体加固及验收

砼浇注

锥管安装

尾水管各节组装将根据可运输尺寸提前在成套露天库进行。

1.3.1肘管安装

根据电站实际情况，在扩散段下部支墩上敷设QU80的钢轨，用于平移和对接扩散段各段。

见附图8-1所示。

将扩散段依次吊放到轨道上，并逐节水平拖运至尾水洞中，留出肘管安装位置。

肘管吊装就位后，用钢琴线拉好X、Y方向基准坐标线，确定高程基准点，－Y方向坐标线延伸至尾水扩散段末节。

肘管上管口为水平管口，其中心与机组中心重合，将该节作为中心、高程、水平的定位节。

调整符合规范要求后加固。

控制肘管各对接管口中心、管口垂直度（或角度）、高程、里程偏差满足GB8564规范要求，并可靠加固。

逐一对接扩散段各节，对接时确保管口中心、高程、里程、管口垂直度、与Y轴线的距离偏差等符合设计要求。

肘管安装如附图8-1所示

图8-1尾水管安装示意图

肘管部份安装的关键环节是各对接焊缝的焊接变形的控制，焊缝的焊接采用由8名焊工对称、分段、退步、同时焊接，焊接时控制线能量、窄焊道、多层多道焊接的方法，并在焊接过程中严密监视焊接变形。

同时管路安装、焊接及水压试验工作交叉进行。

对接、焊接完成后，全面复测各项技术指标及加固强度，经监理工程师检查验收后交付土建浇筑砼。

砼浇筑程序经监理批准后方可实施，用百分表进行多点监视，确保肘管在浇注过程中不发生位移和有害变形。

1.3.2尾水锥管安装

锥管分为三节，组焊工作在成套露天库进行，组合焊缝经超声波探伤合格，待肘管砼浇筑完成后进行安装。

符合设计和规范要求，利用预埋的基础件及锚钩对其进行加固。

并确

保进人门坐标偏差符合设计及规范要求。

1.4座环、蜗壳安装

三板溪电站座环分为4瓣，在工地进行组焊，座环组合焊缝的工地焊接变形控制是水轮机安装的重点环节。

1.4.1座环组装

座环组装工作根据现场条件安排在机坑进行：

1）现场制作150mm×200mm，斜度为1:

50的楔子板50对，用以组装过程调整座环水平。

2）组合面清洗后，用油石研磨组合面，再用平尺检查其平面度符合要求，然后组装半圆，再组装成整圆。

3）组装时相邻两部分先调水平，再组合，组合时销钉进入平稳无卡阻。

4）组装完成后测量座环的圆度、平面度及组合缝错牙等指标全部符合设计及规范要求。

组合螺栓紧度符合设计要求。

1.4.2座环焊接

根据我公司在天荒坪、小浪底等电站座环焊接经验，座环焊接的首要目的是：

既要保证焊缝焊接质量，又要控制焊接变形在允许范围内。

焊接前，制订切实可行的焊接程序和焊接工艺，进行严谨的工艺评定，并经监理工程师和制造商代表批准后实施，并遵循以下原则：

（1）焊前预热、焊中保温、焊后热处理过程的温度、保温时间、

升温速度、降温速度由专人严格控制。

（2）焊接实施时周围环境的湿度和温度与其材料性能相适应。

（3）对焊接设备和加温设备进行性能测试，确保其稳定可靠。

（4）焊条型号的选择和母材理化性能相匹配，焊条的烘烤、保温全过程由专人负责。

（5）焊接变形进行的观测、监视准确可信。

（6）配备具有相应资格证书的优秀焊工实施焊接，焊接过程控制焊接线能量和焊接速度，并与焊接变形监测保持高度适时性，确保焊接变形时时处于受控状态。

（7）焊接完毕后打磨光滑，按要求进行超声波或x射线探伤检查。

座环组合缝焊接程序见附图8-2所示：

附图8-2座环焊接示意

座环组合缝焊接完成后，冷却至室温进行打磨抛光，复测座环平面度、圆度等指标符合规范优良标准，报请监理、制造商代表和我方质检工程师进行整体验收。

1.4.3蜗壳挂装、焊接

1、蜗壳组装、挂装

在机坑调整座环高程、中心、水平符合要求后，进行临时加固再进行蜗壳挂装。

1）蜗壳瓦片组圆工作在成套露天库完成，为提高焊接质量，加快挂装进度，部分蜗壳可进行双节组装焊接。

这种施工方法我局在小浪底电站蜗壳施工中取得了成功经验。

2）蜗壳瓦片所有焊接坡口及附近150mm区域，在组装和挂装前打磨光滑。

3）蜗壳组装成“C”型节时，调整其管口圆度、开口尺寸、错牙值、管口平面度等指标符合要求，加内支撑固定。

4）组装缝焊接完成后经无损检测合格后打磨光滑并完成涂底漆工作。

5）蜗壳挂装前在座环上用全站仪测量并标记每节蜗壳角度定位点如附图8-3所示A、B、C、D……。

附图8-3蜗壳挂装顺

6）根据制造厂到货情况，确定二节定位节，挂好钢琴线。

定位节的确定同时兼顾对称原则，以免蜗壳挂装过程座环倾斜。

7）蜗壳挂装时严格控制管口圆度、垂直度、最远点半径、中心高

程符合设计及规范要求，挂装示意图见附图8-4。

图8-4蜗壳挂装示意图

8）挂装环缝间隙符合设计要求，并在下节蜗壳挂装前完成焊接探伤工作。

蝶形边焊接待凑合节嵌装完毕后整体焊接。

2、凑合节嵌装

凑合节嵌装是蜗壳挂装的重要环节。

嵌装质量对焊接质量和座环变形影响较大，嵌装时从以下方面确保质量。

1）凑合节现场切割尺寸的确定：

首先测量凑合部位两管口的外周长，分别确定中心（即最远点），作好标记。

以最远点为基准，将两管口分别等分为相同的偶数份数n,将较大管口上的等分点标记为A1，A2，A3，……An+1，将较小管口上的等分点标记为B1，B2，B3，……Bn+1。

分别测量对应的缺口尺寸A1B1，A2B2，……An+1Bn+1。

将这些尺寸对应复制到凑合节上，画出切割线并复核确认。

切割时先垂直切割，再按图修割坡口，完毕后打磨光滑。

对接间隙由打磨时控制。

２）凑合节嵌装时相应标记须全部吻合。

焊缝间隙超过３mm部位在焊接时作堆焊处理。

3、蜗壳焊接

根据我公司小浪底、棉花滩等类似电站蜗壳焊接经验，蜗壳焊接的首要目的是：

既要保证焊缝焊接质量，又要控制焊接变形在允许范围内。

尤其是凑合接的安装焊接和蝶形边的焊接，对座环整体质量有重要影响。

其所遵循的原则见“座环焊接部分”。

另外还要注意以下几点：

（1）蜗壳挂装缝的焊接，凡间隙大于３mm的焊缝必须作堆焊处理。

（2）每条环缝由４名或８名焊工实施对称、分段、退步焊接。

如图8-5所示。

图8-5蜗壳环缝焊接顺序图

（3）层间焊接过程中，根据母材厚度增加层间打磨和磁粉探伤。

背缝清根后，磨去渗碳层，经磁粉或着色探伤合格后方可进行背缝焊接。

附图8-6蜗壳蝶形边焊接顺序

（4）蝶形边焊接由１6名焊工上、下各8人按上下对称、径向对称、分段退步焊法实施焊接，如附图8-6所示，焊接过程严密监视座环变形。

1.4.4座环蜗壳整体调整

蜗壳焊接完毕后，在座环基础支墩上精确调整座环水平、中心、高程及蜗壳进口中心等参数。

用水准仪测量底环组合面、顶盖组合面的波浪度、高差值符合设计要求,局部高点可进行手工研磨处理。

将机组坐标线、高程基准点、蜗壳进口中心线（即压力钢管中心线）等基准全部复核经校核无误后，用6个50T千斤顶分别在水平方向、旋转方向和垂直方向调整。

座环蜗壳安装调整的关键是调整座环水平、中心、高程及蜗壳进口中心等参数，符合规范标准及设计要求，再按图纸要求进行加固。

为消除蜗壳砼浇筑时产生的浮力的不利影响，在蜗壳加固时必须保证其加固强度。

1.4.5蜗壳进口凑合节安装焊接

蜗壳进口段与压力钢管连接部位的凑合节（简称进口凑合节），

假设其上游侧焊缝标记为A缝，下游侧标记为B缝。

现场划线，测量20组对应缺口尺寸，按照蜗壳凑合节切割工艺进行切割和打磨。

在蜗壳砼浇注前完成B缝焊接、探伤、打磨及验收工作。

为避免A缝焊接过程对座环中心、水平的不利影响，A缝焊接在砼浇注完成后进行。

A缝对接时作如下处理：

1）坡口型式加工为内侧V型坡口。

2）焊缝外侧，加装钢板围带，并压实点焊。

3）焊缝内侧，加装限位板，单侧点焊。

如图8-7所示。

施焊前，对焊缝间隙较大的部位，先进行堆焊，尽可能地减少由此而引起的焊接变形。

A缝焊接采用分段退步焊法，由4名优秀焊工同时施焊，母材预热、保温、后热和焊条烘烤由专人负责。

采用多层多道焊接，强化过程质量控制，每层焊接完毕后，经打磨和磁粉探伤合格后方可进行下一层焊接。

焊接完成后，打磨光滑，进行探伤检验。

6、机坑里衬安装

机坑里衬组装在安装间进行，组合缝焊接完成后，测量其椭圆度符合要求加可靠内支撑后，而后根据蜗壳形状切割下料，整体吊放在座环上，调整机坑里衬中心、顶部高程符合设计要求后，进行焊接及加固。

外围管路及埋件安装交叉进行并符合设计要求，确保完整、准确无遗漏。

上述工作全部结束并验收合格后，移交土建进行蜗壳砼浇注。

1.5水轮机安装

机坑砼浇筑到发电机层后，可进行水轮机安装工作，安装程序为：

导水机构预装→顶盖拆除→主轴转轮联接→主轴转轮吊装→顶盖回装→控制环吊装→接力器安装→机组盘车及轴线调整→主轴密封安装→水导轴承安装→静态调试及机组充油→机组充水试验→机组启动调试、试运行。

1.5.1导水机构预装

1、底环预装

底环预装前提条件：

①机坑里衬、座环、蜗壳清扫、去锈、涂漆全部完成，并经检测符合要求。

②座环中心、水平高程经复测全部符合规范要求。

③尾水锥管清扫及中心高程复测符合要求。

底环预装：

将底环吊入机坑，调整底环与座环同心度，底环水平度满足规范优良标准。

将底环与基础环螺栓对称、均匀把紧，复测同心度、水平符合设计及规范优良标准。

底环与尾水锥管连接符合要求。

2、导水叶吊装

导水叶清扫及导叶下轴套安装完毕后，按编号将导水叶逐一吊入机坑，插入相应的导叶下轴套内，检查其转动是否灵活，将导叶置于关闭位置，检查导叶高度及顶盖、座环组合各部位尺寸，分析导叶端面总间隙是否符合设计要求。

若间隙过大，可在底环下部加垫调整，若间隙过小，可在顶盖下部加垫调整。

3、顶盖预装

1）预制6个500×500×500的钢支墩，用于安装间组合顶盖。

2）将2瓣顶盖分别运入安装间，每瓣用3个钢支墩支撑。

仔细清扫后，用千斤顶和桥机配合，分别调整两瓣顶盖的水平，在组合缝处用平尺检查其高程无偏差后，可插入水平销钉和垂直销钉，用组合螺栓将两瓣顶盖对称、均匀、平稳组合，整个过程销钉无卡阻现象。

把紧螺栓后检验顶盖圆度、平面度、组合面错牙、组合面间隙等符合规范优良标准。

3）安装4个定位套筒及轴承，用桥机吊起顶盖，进行吊装调平后，将顶盖整体吊入机坑，平缓安装就位，就位全过程监视各导叶轴及止口等部位平滑进入，无卡阻现象。

4）测量顶盖与底环同心度，检查顶盖水平和高程，各参数符合设计及规范优良标准后，对称、均匀把紧组合螺栓。

5）安装导叶轴承套筒，安装过程平滑无卡阻，安装后导叶能灵活转动。

6）捆绑导叶，并测量导叶立面间隙、端面间隙等，符合图纸及规范要求。

若端面间隙过大，可在底环下部加垫调整，若间隙过小，可在顶盖下部加垫调整。

7）钻、铰顶盖、底环销定孔，安装销钉。

8）拆除：

经全面检查各参数符合要求后，预装工作完毕，按下述步骤进行拆除。

导叶上套筒拆除→顶盖与座环间销钉、螺栓拆除→顶盖吊出机坑。

1.5.2转轮安装

转轮与水机轴联结工作在安装间进行，连轴时保证大轴和转轮的同心度，连接螺栓伸长值符合设计要求。

顶盖吊出机坑后，可进行大轴转轮吊装工作，用专用吊具进行起吊和调平，将转轮吊入机坑，置于基础环上，调整中心偏差小于0.05mm，高程高于设计值10mm，以利于推力头热套，调整主轴法兰面水平不超过0.02mm/m，完毕后用楔子板固定。

转轮吊装如附图8-8所示：

图8-8转轮吊装图

1.5.3顶盖吊装

按预装程序将顶盖吊入机坑，与座环组合，调整中心，待定位销钉孔对正后插入销钉，用小锤轻轻敲紧，对称均匀把顶盖座环组合螺栓，螺栓扭矩或伸长值符合设计要求，按预装编号将导叶套筒逐一安装完毕，检查导叶转动灵活。

待下机架安装完毕后进行机环形轨道和吊具安装。

1.6调速系统安装

1.6.1控制环、接力器安装

水轮机连轴吊入机坑后，将控制环吊入机坑，安放在顶盖上，检查其滑动磨擦面无异常，并调整至全关位置。

接力器安装前，对接力器进行如下试验及测量：

（1）接力器油压试验，包括最低动作油压试验、耐压试验、漏油量试验，各指标须全部满足设计要求。

（2）全行程测定，用油泵将活塞推至全关位置，再推至全开位置，测定两接力器行程是否一致并符合设计要求。

（3）锁定装置解体清扫，组装后灵活无卡阻。

上述检验实验完毕后，将接力器按图纸分别吊入机坑，安装在其基础上，调整两接力器中心、高程、水平及两接力器油缸平行度等指标满足设计及规范要求，对称、均匀把紧螺栓，钻、铰销钉孔，安装销钉。

1.6.2调速系统安装及导叶开度曲线测绘调速系统安装包括调速器柜安装、油压装置安装、接力器推拉杆安装、导水叶间隙调整，导叶拐臂、双连杆安装及其相应的测试等内容。

将调速器油箱吊放在基础上，调整中心、水平、高程符合要求后进行二期砼浇筑。

油罐安装，调整其中心、高程、垂直度符合设计及规范要求，完毕后对油箱和油罐进行彻底清扫。

（2）调速器柜安装须调整中心、高程、垂直度符合规范要求，并确保其内部清洁，调速器管路配制完成后，经拆除酸洗合格后进行回装。

（3）油泵动作试验，充油、升压试验及安全阀调整符合设计要求。

接力器、控制环、活动导叶全部处于全关位置，各部位参数符合设计要求后，用机坑环形吊具依次安装接力器推拉杆、导叶拐臂、双连臂等，安装过程平滑无卡阻。

（6）调速器系统最低动作油压试验符合设计要求。

（7）压紧行程调整，按图纸要求，调整接力器压紧行程值。

1.7水轮发电机组整体盘车和轴线调整

整体盘车前具备以下条件：

发电机推力轴承安装完成，润滑措施可靠。

上、下导轴承在坐标方向抱4块瓦，润滑措施可靠。

发电机转动部份垂直度和中心调整符合要求。

上述条件满足后，可联接发电机轴和水轮机轴，进行整体盘车与轴线调整。

联轴过程按以下程序进行：

（1）用联轴工具，平稳、均匀、对称提升水轮机轴。

止口即将靠近时，用绸布和无水酒精再次清扫法兰面，确保无任何灰尘。

（2）止口进入时平滑、无碰撞和憋劲。

（3）螺栓把紧前，两法兰间无间隙，两法兰径向无错牙。

（4）用专用工具将螺栓对称、均匀把紧，各螺栓伸长值必须满足设计要求，其误差控制在设计允许范围内。

盘车前，在整个转动部分的集电环、上导轴颈、下导轴颈、联接法兰、水导轴颈、转轮下迷宫等处设置8个上下对应的盘车点，进行对应标记和编号，在上述位置X方向、Y方向分别设置百分表监测摆度值，在镜板位置X方向、Y方向分别设置百分表监测镜板轴向跳动值。

转动前，检查各部间隙满足要求，确认转动部分调整在中心位置。

盘车时，记录起始点百分表读数，每旋转45°（即一个盘车点），记录一组数据，直至回到起始点。

盘车结束后，计算各部位摆度值、倾斜值，绘制机组轴线拐点曲线和各盘车部位摆度曲线。

分析各数据的合理性及准确性（是否符合正弦曲线规律），分析镜板垂直度、大轴直线度、倾斜值等参数，若有超标，采取相应措施（研刮绝缘垫或在设计允许范围内调整联轴螺栓紧度）进行处理并再次盘车分析，直至全部指标满足设计要求。

1.8主轴密封及水导轴承及其它附件安装

盘车及轴线调整符合设计和规范优良标准后，以水轮机迷宫为基准，调整转动部分中心和大轴垂直度。

旋转中心偏差小于0.05mm，垂直度不超过0.02mm/m，符合后将转动部分固定，并在转轮、发电机上下机架处X、Y方向分别设置百分表，监视主轴位移情况。

主轴检修密封安装前，进行气密性试验，以确保各部件无制造和运输产生的缺陷。

合格后，按下述程序进行主轴密封安装：

检修密封支座就位、组合、间隙调整固定→检修密封空气围带、密封盖安装→间隙复测→气密性试验及动作试验→工作密封支座安装调整固定→密封条安装→滑环安装调整、固定→动作试验→附件安装。

水导轴承安装前对轴瓦、轴颈进行检查，按图进行研磨或研刮工作，以保证接触面满足受力或润滑要求。

将水导轴承挡油圈组合安装完毕后，进行煤油渗漏试验并符合要求。

水导轴瓦为分块挖结构，安装调整前，根据机组轴线调整结果和图纸技术要求，结合上下导轴承设计间隙值，与监理工程师、制造商代表充分沟通、协商后，确定瓦间隙分配方案，逐块进行轴瓦间隙调整并锁定后，用面团清除油盆内灰尘，经验收签证后，进行轴承盖安装。

附件安装包括：

水机层脚踏板、栏杆、机坑进人门及机坑油、汽、水管路安装等，做到整齐美观并符合设计要求。