水轮发电机技术规范.docx
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水轮发电机技术规范
水轮发电机技术规范
1.范围
本规范适用于符合下列条件之一的水轮发电机组的安装及验收：
a.单机容量为15MW及以上；
b.其水轮机为混流式、冲击式时，转轮名义直径2.0m及以上。
c.其水轮机为轴流式、斜流式、贯流式时，转轮名义直径3.0m及以上。
单机容量小于15MW的水轮发电机组和水轮机转轮的名义尺寸小于b、c项尺寸的机组可参照执行。
2.引用标准
下列标准所包含的条文，通过在本标准中引用而构成为本标准的条文。
以使用下列标准的最新版本为准。
GB/T10969-1996水轮机通流部件技术条件
GB3323-87钢熔化焊对接接头射线照相及质量分级
GB11345-89钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级
GB/T9652.1-1997水轮机调速器与油压装置技术条件
GB/T9652.2-1997水轮机调速器与油压装置试验验收规程
GB11120-89L-TSA汽轮机油
GB/T7894-水轮发电机基本技术条件
GB50150-91电气装置安装工程施工及验收规范
GB311.2~6-83高电压试验技术
IEC-308-1970水轮机调速系统试验的国际规范
IEC-61362-1998水轮机控制系统规范导则
JB/T4709-92钢制压力容器焊接规程
JB8439-1996高压电机使用于高海拔地区的防电晕技术要求
JB/T8660-1997水电机组包装、运输和保管规范
DL5017-93压力钢管制造安装及验收规范
DL507-93水轮发电机组起动试验规程
DL/T596-1996电力设备预防性试验规程
DL5011-92电力建设施工及验收技术规范汽轮机机组篇
SD287-88水轮发电机定子现场装配工艺导则
3.总则
3.0.1机组的安装应根据设计单位和制造厂已审定的机组安装图及有关技术文件，按本规范要求进行。
但制造厂因改进设计而有特殊要求的，应按制造厂有关技术文件的要求进行。
凡本规范和制造厂技术文件均未涉及者，应由施工单位申报监理工程师，并通过监理工程师会同制造厂及有关单位拟定补充规定，报业主审批后执行，重大问题报主管部门备案。
当制造厂的技术要求与本规范有矛盾时，施工单位应通过监理工程师与制造厂协商解决。
3.0.2水轮发电机组及其辅助设备的安装工程，除应执行本规范外，还应遵守国家及有关部门颁发的现行安全技术、劳动保护、环境保护、防火等规程的有关要求。
3.0.3水轮发电机组设备，应符合国家现行的技术标准和订货合同规定。
设备到达接受地点后，施工单位应参与设备开箱、清点，检查设备供货清单及随机装箱单，并按"水轮发电机组包装、运输、保管条件"执行。
施工单位还应检查以下文件，以作为施工及质量验收的重要依据：
a.设备的安装、运行及维护说明书和技术文件；
b.全部随机图纸资料（包括设备装配图和零部件结构图）。
c.设备出厂证明，检验、试验记录及重大缺陷记录；
d.主要零部件材料的材质性能证明；
3.0.4机组安装前应认真阅读并熟悉制造厂的设计图纸、出厂检验记录和有关技术文件，并做出符合施工实际的、合理的施工组织设计，经监理工程师批准后执行。
3.0.5机组安装前，应熟悉与安装有关的土建设计图纸，并参与对交付安装的土建部位进行验收。
对有缺陷的部位应要求限时处理。
3.0.6水轮发电机组安装所用的全部材料，应符合设计要求。
对主要材料，必须有检验或出厂合格证明书。
3.0.7安装场地应统一规划。
并应符合下列要求：
a.要采取措施使安装场地能防风、防雨、防尘。
机组安装一般应在本机组段和相邻的机组段封顶完成后进行。
b.受温度影响的设备和部件，其安装场地的温度，不宜低于5︒C；对湿度有要求的设备，其安装场地的空气相对湿度一般不高于80％；对环境有较高要求的设备安装宜采用封闭的方式施工。
c.施工现场应有足够的照明。
d.施工现场必须具有符合要求的施工安全设施。
放置易爆、易燃物品的场所，应符合安全规定。
e.应注意文明生产，安装设备、工器具和施工材料应堆放整齐，场地保持清洁，通道应畅通，并做到工完料净场清。
3.0.8水轮发电机组安装完成后，应按本规范的要求进行起动试运行，检验机组制造、安装和设计质量。
试运行合格后，向运行单位进行该发电单元的初步交接验收，并按附录A.2的要求，移交有关资料。
4.一般规定
4.0.1设备在安装前应进行全面清扫、检查，对重要部件的主要尺寸及配合公差（包括轮毂、推力头、上下固定止漏环等在工地嵌入的部件以及联轴法兰的止口、键槽与键等部件的配合公差）应进行校核。
如发现设备有损坏或质量缺陷，应及时报告监理工程师，并通过监理工程师和业主，联系制造厂研究处理。
设备检查和缺陷处理应有记录和签证。
具有制造厂保证的整装到货设备可不分解。
4.0.2设备基础垫板的埋设，其高程偏差一般不超过0~-5mm，中心和分布位置偏差一般不大于10mm，水平偏差一般不大于1mm/m。
4.0.3埋设部件安装后应加固牢靠。
基础螺栓、千斤顶、拉紧器、楔子板、基础板等均应点焊固定。
埋设部件与混凝土结合面，应无油污和严重锈蚀。
4.0.4地脚螺栓的安装，应符号下列要求：
a.检查地脚螺栓孔必须清扫干净。
螺孔中心线与基础中心线偏差不大于10mm；高程和螺栓孔深度符合设计要求；螺栓孔壁的垂直度偏差不大于L/200（L为地脚螺栓的长度），且小于10mm。
b.二期混凝土直埋式和套管埋入式地脚螺栓的中心、标高应符合设计要求，其中心偏差不大于2mm，标高偏差不大于+3~0mm，垂直度偏差应小于L/450。
c.地脚螺栓采用预埋钢筋，然后在其上焊接螺杆时，应符合以下要求：
1）预埋钢筋的材质应与地脚螺栓的材质一致；
2）预埋钢筋的直径应≥螺栓直径，且预埋钢筋应垂直；
3）螺栓与预埋钢筋采用双面焊接，其焊接长度不应小于5倍地脚螺栓的直径；采用单面焊接时，其焊接长度不应小于10倍地脚螺栓的直径。
4.0.5楔子板应成对使用，搭接长度在2/3以上。
安装后应用0.05mm塞尺检查接触情况，每侧应有70％以上通不过。
4.0.6设备安装应在基础混凝土强度达到设计值的70％后进行。
基础板二期混凝土应浇筑密实，一般宜使用微膨胀水泥。
4.0.7设备组合面应光洁无毛刺。
合缝间隙用0.05mm塞尺检查，不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm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0.10mm。
4.0.8部件的装配应注意配合记号。
多台机组在安装时，每台机组应用标有同一系列号码的部件进行装配。
同类部件或测点在安装记录里的顺序编号，对固定部件，应从+Y开始，顺时针编号；对转动部件，应从转子1号磁极的位置开始，除轴上盘车测点为反时针顺序外，其余均顺时针编号；6应注意制造厂的编号规定是否与上述一致。
4.0.9连接螺栓的紧度应符合制造厂要求，制造厂无明确要求时，拧紧力应不超过屈服强度的2/3。
细牙连接螺栓安装时应涂润滑剂；连接螺栓应分次均匀紧固；有预紧力要求的螺栓应测量紧度，与设计值的偏差不应超过±10％。
采用热紧的螺栓，紧固后应在室温时抽查20％左右。
螺栓、螺母、销钉均应按设计要求锁定或点焊牢固。
各部件安装定位后，应按设计要求钻铰销钉孔。
4.0.10机组的一般性测量应符合下列要求：
a.机组安装用的X、Y基准线标点及高程点，测量误差不应超过±1mm。
b.各部高差的测量误差不应超过±0.5mm。
c.水平测量误差不应超过0.02mm/m。
d.中心测量所使用的钢琴线直径一般为0.3~0.4mm，其拉应力应不小于1200MPa。
e.无论用何种方法测量机组中心、圆度或同心度，测量误差一般不应大于0.05mm。
f.大尺寸测量时应注意温度变化对测量精度的影响，应根据温度的变化对测量数值进行修正，有条件时，宜在恒温环境下测量。
避免在阳光直晒的工件上测量。
4.0.11现场制造的承压设备及连接件进行强度耐压试验时，内压水压试验压力为1.5倍额定工作压力，但最低压力不得小于0.4MPa，保持10min，无渗漏及裂纹等异常现象。
设备及其连接件进行严密性耐压试验时，试验压力为1.25倍实用额定工作压力，保持30min，无渗漏现象。
单个冷却器应按设计要求的试验压力进行耐压试验，设计无规定时，试验压力一般为工作压力的两倍，但不低于0.4Mpa，保持60min，无渗漏现象。
4.0.12设备容器进行煤油渗漏试验时，至少保持4h，应无渗漏现象，容器作完渗漏试验后一般不宜再拆除。
4.0.13单根键应与键槽配合检查，其公差应符合设计要求。
成对键应配对检查，平行度应符合设计要求。
4.0.14参加机组及其附属设备各部件焊接的焊工应进行定期培训，考试合格后持证上岗。
4.0.15所有焊接焊缝的长度和高度应符合图纸要求，焊缝不得有裂纹，焊缝表面的外观质量，应根据焊缝的重要程度确定。
重要焊缝在焊接前，以可靠的钢材焊接性试验为依据，对焊接进行工艺评定，并制定焊接工艺程序。
焊接后，除应进行外观检查外，还要进行无损探伤检查。
4.0.16转子吊入机坑后，在转动部件上进行电焊作业时，应把电焊机地线直接联接到需焊接的零件上。
并采取安全保护措施，以保证电焊的焊渣不溅入轴承。
4.0.17水轮发电机组各部件，均应按要求涂漆防护。
其颜色应按设计要求或参照附录A.3。
若与厂房装饰不相称时，除管道涂色外，可作适当变动。
涂漆应均匀、无起泡、皱纹等现象。
一些有特殊要求的部件，均应按下列要求涂漆：
a.发电机定子、转子等的线圈和引线，应按设计要求喷涂绝缘漆。
b.机组各部位的油槽，油罐内壁，应涂耐油漆。
c.发电机、调速器暴露在主厂房地面以上部分的外表面，应腻平喷漆。
5立式反击式水轮机安装
5.1埋入部件安装
5.1.1尾水管里衬安装，允许偏差应符合表5-1的要求。
表5-1尾水管里衬安装允许标准（mm）
允
许偏
差
序
项目
转
轮直
径
说明
号
<3000
>3000~
<6000
>6000~
<8000
>8000~
<10000
>10000
1
肘管断面尺寸
±0.0015H
（B,r）
H-断面高度，B-断面长度，r-断面弧段半径
2
肘管下管口中心
与混凝土管口平滑过渡
3
锥管管口直径
±0.0015D
D-管口直径设计值；等分8~24点测量；
带法兰及插入式尾水管应符合表6-1要求。
4
相邻管口内壁周长之差
0.001L
10
15
L-管口周长
5
锥管上管口中心及方位
4
6
8
10
12
测量管口上X、Y标记与机组X、Y基准线间距离。
6
锥管上管口高程
+8~-0
+12~-0
+15~-0
+18~-0
+20~-0
等分8~24点测量
7
锥管下管口中心
10
15
20
25
30
吊线锤测量或检查与混凝土管口平滑过渡
5.1.2转轮室、基础环、座环安装的允许偏差应符合表5-2要求。
设计有特殊要求时应符合设计要求。
表5-2转轮室、基础环、座环安装允许偏差（mm）
允
许偏
差
序
项目
转
轮直
径
说明
号
<3000
>3000~
<6000
>6000~
<8000
>8000~
<10000
>10000
1
中心及方位
2
3
4
5
6
测量埋件上X、Y标记与机组X、Y基准线间距离。
2
高程
±3
3
水平
径向
0.15
0.25
0.15
0.30
用水准仪测量，最高点与最低点高程之差。
周向
4
转轮室圆度
各半径与平均半径之差，不应超过叶片和转轮室设计平均间隙的±10％。
轴流式测量上、中、下三个断面；
斜流式测量上止口和下口；等分8~64测点
5
基础环、座环圆度及与转轮室同轴度
1.00
1.50
2.00
等分8~32测点，混流式以机组中心为准，轴流式以转轮室中心为准。
5.1.3分瓣转轮室、基础环、座环组合面应涂密封胶，组合缝间隙应符合4.0.7条的要求。
为防止漏水，过水面组合面可封焊，焊缝表面应打磨光滑。
5.1.4支柱式座环的上环和固定导叶安装时，座环与基础环的方位偏差方向应一致。
为保证导叶端部间隙符合设计要求，应严格控制基础环顶面至座环安装面高度尺寸，考虑混凝土浇筑引起座环的变形、测量工具的误差、以及推力支架位于顶盖上时在运行中顶盖的变形引起导叶端面间隙的减小值。
为减小座环在混凝土浇筑过程中的变形，座环应有可靠的加固措施。
5.1.5尾水管里衬与基础环（或转轮室）间的凑合节焊接时，应有防止座环（或转轮室）变形的措施。
5.1.6蜗壳拼装的允许偏差应符合表5-3要求。
5.1.7蜗壳安装的允许偏差应符合表5-4要求。
表5-3蜗壳拼装允许偏差（mm）
序号
项目
允许偏差
说明
1
G
+6~+2
G
2
K1-K2
±10
3
e1-e2
±0.002e
4
L
±0.001L
5
D
±0.002D
表5-4蜗壳安装允许偏差（mm）
序号
项
目
允许偏差
说明
1
直管段
到机组Y轴线的距离
±0.003D
D-蜗壳进口直径，
中心
高程
±5
若钢管已安装好，则应以钢管管口为基准。
2
最远点高程
±15
3
定位节管口倾斜值
5
4
定位节管口基准线
±5
5
最远点半径
±0.004R
R-最远点半径设计值
管口节高
±0.002H
H-管口节高（直径）
5.1.8蜗壳焊接应符合下列要求：
a.参加焊接的焊工应符合4.0.14条的要求。
b.点焊焊条应与焊缝焊条相同。
应检查点焊质量，不得有开裂、未焊透等缺陷。
c.各节间和蝶形边对接焊缝间隙一般为2~4mm，过流面错牙不应超过板厚的10％，但纵缝最大错牙不应大于2mm，环缝最大错牙不应大于3mm。
d.坡口局部间隙超过5mm，其长度不应超过焊缝长度10％，并应在坡口处作堆焊处理。
e.凑合节的环缝焊接，应有减少焊接应力和防止座环变形的措施。
f.特殊钢材需经焊接工艺评定，编制专用焊接工艺措施，然后才能施焊。
5.1.9蜗壳焊缝应进行外观检查和无损探伤检查。
a.焊缝外观检查，应符合表5-5的规定。
表5-5蜗壳焊缝外观检查（mm）
序号
项目
允许缺陷尺寸
1
裂纹
不允许
2
表面夹渣
不允许
3
咬边
深度不超过0.5mm，连续长度不超过100mm，两侧咬边累计长度不大于10％全长焊缝
4
未焊满
不允许
5
表面气孔
不允许
6
焊缝余高∆h
手工焊
12<δ<25，∆h=0~2.5
25<δ<80，∆h=0~3δ-钢板厚度
埋弧焊
0~4
7
对接焊缝宽度
手工焊
盖过每边坡口宽度2~4mm，且平滑过渡
埋弧焊
盖过每边坡口宽度2~7mm，且平滑过渡
8
飞溅
清除干净
9
焊瘤
不允许
b.焊缝无损探伤
采用射线探伤时，检查长度：
环缝为10％，纵缝和蝶形边为20％；焊缝质量，按GB3323-87
《熔化焊对接接头射线照相及质量分级》规定的标准，环缝应达到
级，纵缝和蝶形边应达到
级的要求。
采用超声波探伤时，检查长度：
环缝、纵缝和蝶形边均为100％；焊缝质量，按GB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》规定的标准，环缝应达到B
级，纵缝和蝶形边应达到B
级的要求。
对有怀疑的部位，应酌情用射线探伤复核。
无论是采用射线探伤还是采用超声波探伤，都必须进行100％的表面磁粉探伤。
c.蜗壳工地水压试验，按设计要求进行。
d.混凝土蜗壳的钢衬，一般作煤油渗透试验检查，焊缝应无贯穿性缺陷。
5.1.10蜗壳设有弹性层的部位，应将角铁、压板等清除干净。
5.1.11蜗壳安装、焊接及浇筑混凝土时，应有防止座环变形的措施。
混凝土浇筑前应根据情况埋设排气管路，保证蜗壳底部和座环下法兰的混凝土浇筑密实；混凝土浇筑上升速度不应超过300mm/h，每层浇高不大于1.5m，浇筑分块应对称。
在浇筑过程中应监测座环变形，并按实际情况随时调整混凝土浇筑顺序。
在机坑清扫测量前，应检查座环下法兰下的混凝土密实情况，必要时，作环氧灌浆处理。
环氧灌浆合格后，方可进行机组水轮机部件的安装。
5.1.12埋设件过流表面粗糙度应符合GB/T10969-1996《水轮机通流部件技术条件》的规定，尾水管里衬、转轮室、蜗壳（或蜗壳衬板）及测压头的焊缝应磨平，埋设件与混凝土的过流表面应平滑过渡。
5.1.13机坑里衬安装的允许偏差应符合表5-6要求。
表5-6机坑里衬安装允许偏差（mm）
序
项目
转
轮直
径
说明
号
<3000
>3000~6000
>6000~8000
>8000~10000
>10000
1
中心
5
10
15
2
0
测量里衬法兰与座环上部法兰镗口间距离，等分8~16点
2
上口直径
±5
±8
±10
±
12
3
上口高程
±3
等分8~16点，用水准仪测量
4
上口水平
6
等分8~16点，用水准仪测量
5.1.14接力器基础安装的允许偏差应符合表5-7要求。
表5-7接力器基础安装允许偏差（mm）
序
转
轮直
径
（mm）
号
项目
<3000
>3000~6000
>6000~8000
>8000~10000
>10000
说明
1
垂直度（mm/m）
0.30
0.25
2
中心及高程
±1.0
±1.5
±2.0
±2.5
±3.0
从座环上法兰面测量
3
至机组坐标基准线平行度
1.0
1.5
2.0
2.5
3.0
4
至机组坐标基准线距离
±3.0
5.2转轮装配
5.2.1混流式水轮机分瓣转轮应按专门制定的组焊工艺规范进行组装、焊接及热处理，并符合下列要求：
a.转轮应无裂纹。
转轮下环的焊缝不允许有咬边现象，用超声波进行检查，应符合JB11345-89《钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果的分级》中B
级焊缝探伤的要求。
并进行100％表面磁粉探伤。
b.上冠组合缝间隙符合4.0.7要求。
c.上冠法兰下凹值不应大于0.07mm/m，上凸值不应大于0.04mm/m（对于主轴采用摩擦传递力矩的结构，不允许上凸）。
d.下环焊缝处错牙不应大于0.5mm。
e.分瓣叶片填补块安装焊接后，叶型应符合设计要求。
f.抗磨、抗气蚀层的堆焊应按设计要求进行。
打磨后，厚度不应小于4mm，粗糙度应与符合设计要求，并应符合GB/T10969-1996《水轮机通流部件技术条件》的规定。
5.2.2止漏环在工地装焊前，转轮安装止漏环处的圆度应符合5.2.8的要求；装焊后，止漏环应贴合严密，焊缝质量符合要求。
止漏环需热套时，应符合设计要求。
5.2.3分瓣转轮止漏环磨园时，测点不应少于32点，圆度应符合5.2.8的要求。
5.2.4分瓣转轮应在磨园后按5.2.5条要求作静平衡试验。
试验时应带引水板，配重块应焊在引水板的下面的上冠顶面上，焊接应牢固。
5.2.5转轮静平衡试验应符合下列要求：
a.静平衡工具应与转轮同心，偏差应不大于0.07mm，支持座水平偏差应不大于0.02mm/m。
b.采用钢球、镜板式平衡法时，静平衡工具的灵敏度，应符合表5-8要求。
表5-8球面中心到转轮重心距离（mm）
转轮质量（kg）
最大距离
最小距离
<5000
40
20
>5000~10000
50
30
>10000~50000
60
40
>50000~100000
80
50
>100000~200000
100
70
c.采用测杆应变法及静压球轴承平衡法时，按制造商提供的工艺与要求进行。
d.残留不平衡质量矩，应符合设计要求。
当无要求时，应达到表5-9的要求。
表5-9转轮单位质量的许用不平衡量值
最大工作转速（rpm）
125
150
200
250
300
400
单位转子质量的许用不平衡量值
eper（g·mm/kg）
550
450
330
270
220
170
5.2.6转浆式水轮机转轮动作试验和严密性耐压试验应符合下列要求：
a.试验用油的油质应合格，油温不应低于+5︒C。
b.最大试验压力，一般为0.5Mpa。
c.在最大试验压力下，保持16h。
d.在试验过程中，每小时操作浆叶全行程开关2~3次。
e.各组合缝不应有渗漏现象，每个浆叶密封装置在加与未加试验压力情况下的漏油量，不应超过表5-10规定，且不大于出厂试验时的漏油量。
表5-10单个浆叶密封装置允许漏油量
转轮直径（mm）
≤3000
>3000~≤6000
>6000~≤8000
>8000~≤10000
>10000
单个桨叶密封允许漏油量（ml）
5
7
10
12
15
f.转轮接力器动作应平稳，开启和关闭的最低油压一般不超过额定工作压力的15％。
g.绘制转轮接力器与桨叶转角的关系曲线。
5.2.7主轴与转轮连接，应符合下列要求：
a.法兰组合面应无间隙，用0.03mm塞尺检查，不能塞入。
b.整体转轮止漏环圆度，应符合5.2.8条要求。
c.法兰护罩的螺栓凹坑应填平。
当它兼作检修密封的一部分时，应检查圆度，并符合5.2.8条规定的要求。
d.泄水锥螺栓应点焊牢固，护板焊接应采取防止变形措施，焊缝应磨平。
5.2.8转轮各部位的同轴度及圆度，以主轴为中心进行检查，各半径与平均半径之差，应符合表5-11的要求。
表5-11转轮各部位的同轴度及圆度允许偏差
工作水头（m）
部位
允许偏差
说明
<200
1.止漏环
2.止漏环安装面
3.浆叶外缘
±10％设计间隙
4.引水板止漏圈
5.兼作检修密封的法兰保护罩
±20％设计间隙
>200
1.上冠外缘
2.下环外缘
±5％设计间隙
3.上梳齿止漏环
4.下止漏环
±0.10mm
5.3导水机构
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