第十二章水轮发电机组及其附属设备安装.docx

1、第十二章 水轮发电机组及其附属设备安装第十二章 水轮发电机组及辅助设备安装12.1 水轮发电机组总体施工方案12.1.1 水轮发电机组概述本工程为河床式电站，地面主厂房内安装3台单机容量60MW的立式水轮发电机组，水轮机采用轴流转桨式结构，发电机采用半伞式结构。12.1.2 水轮发电机组主要结构12.1.2.1 水轮机部分水轮机采用混凝土肘管和混凝土蜗壳，在尾水管锥管段设钢衬。座环采用整体式结构。水轮机转轮为轴流转桨式，在现场进行组装和试验。水轮机调速系统采用双调节调速器，分别操作导叶和桨叶，并实现导叶和桨叶的协联控制。12.1.2.2 发电机部分定子在现场完成机座组焊、装筋、铁芯叠片、下线等

2、组装工作。转子在现场完成支架组合、磁轭叠片、挂磁极等组装工作。上、下机架采用中心体和支臂现场组装结构。推力轴承布置在下机架上部，采用弹性油箱结构，设外循环冷却装置。发电机部分设两部导轴承。12.1.3 水轮发电机组施工方案(1) 在主厂房桥机投入使用前，设备吊装主要依靠土建施工设备。(2) 转轮在安装间组装完毕后，做严密性试验和动作试验，以检查加工和现场装配质量。(3) 定子在安装间完成叠片、下线等全部组装工作，整体吊入机坑内安装。定子在机坑内调整完毕后进行干燥，做耐压试验。(4) 转子在安装间完成全部组装工作。(5) 机组轴线检查在水轮机和发电机轴系全部联结完成后进行，轴线检查采用弹性盘车的

3、方法，盘车时抱紧4块上导轴承瓦和4块下导轴承瓦。12.1.4 水轮发电机组安装程序水轮发电机组安装程序见图12-1-1。图12-1-1 水轮发电机组安装流程12.2 水轮机及其附属设备安装12.2.1 水轮机安装总体说明12.2.1.1 水轮机主要技术特性型式 轴流转桨式转轮公称直径（D1） 5.8m工作水头 1332.5m 额定水头 25m额定出力 61.5MW额定流量 270.5m3/s额定转速 115.4r/min旋转方向 俯视为顺时针方向水轮机总重 550t/台其中埋件重 100t/台12.2.1.2 水轮机主要结构特点(1) 蜗壳采用包角为225的混凝土蜗壳。(2) 尾水管采用混凝土

4、肘管，在锥管段设钢衬。(3) 座环采用整体式分瓣结构。(4) 转轮需要在现场进行组装和试验。12.2.1.3 水轮机主要大件的运输重量、尺寸水轮机大件运输重量及尺寸见表12-2-1。表12-2-1 水轮机大件运输重量及尺寸表部件名称单件最大重量(t)总重(t)单件最大尺寸 长宽高（m）转轮(整体)42422.82.82.4主轴40405.822座环(4瓣)8326.222.6顶盖(4瓣)72861.50.6底环(2瓣)10207.44112.2.1.4 水轮机安装主要工作范围包括自水轮机蜗壳进口至尾水管扩散段的全部水轮机部件（包括尾水管、转轮室、座环、转轮、顶盖、支持盖、导水叶、导水机构、主接

5、力器、桨叶接力器、水导轴承、主轴密封装置、主轴、水导轴承及冷却器、真空破坏阀、机坑里衬、机坑内环形吊车、尾水管排水阀及附件、蜗壳排水阀及附件、机坑内排水设备、尾水管进人门、蜗壳进人门、扶梯、踏板、平台等）埋件及有关电缆、管路、阀门、仪器仪表、自动化元件、接线板、备品备件、相应盘柜等（含发电机与水轮机轴的连接）的安装工程。12.2.1.5 施工总体方案(1) 水轮机安装程序水轮机安装流程根据本工程机组结构型式和以往工程的施工经验及施工验收规范编制，安装流程见图12-2-1。(2) 水轮机安装总体施工方案 水轮机锥管下节和上节在机电安装营地或安装间拼装后吊入机坑安装。 导水机构先进行预装，钻铰销钉

6、孔后再进行正式安装。 水轮机主轴将作为发电机下机架调整的中心基准，主轴的中心和上法兰水平度需精确调整。 机组轴系在全部连接完成后，采用盘车的方法进行轴线检查。 水轮机导轴承和主轴密封在盘车结束后正式安装，水导轴承瓦间隙调整时需要考虑盘车摆度。12.2.2 水轮机埋入部分安装12.2.2.1 水轮机埋入部分工作内容水轮机埋入部分包括锥管里衬、转轮室、座环、机坑里衬、接力器坑衬等部件。12.2.2.2 锥管里衬安装(1) 施工方案 结构特点尾水管锥管设置钢板里衬，在现场进行组合缝焊接和安装。锥管里衬设尾水管进人门。蜗壳排水管与锥管里衬连接。 施工方案锥管里衬在机电安装营地拼装为下节和上节两个单节，

7、分别运到工地安装。锥管在拼装时焊接内支撑，防止产生变形。在桥机和安装间具备使用条件后，则在安装间进行拼装。图12-2-1 水轮机安装流程(2) 锥管里衬场外拼装1 锥管里衬场外拼装的必要性锥管里衬安装时主厂房土建工程正在施工，安装间不具备使用条件，为了减少现场工作量、降低现场安装难度，锥管上节和下节分别在机电安装营地的组装平台上拼装为上节和下节两个管节，然后分别运输到现场进行安装。 拼装过程细节说明a 按照待拼装管节下管口的设计半径，在组装平台上划出明显的管口轮廓线。沿轮廓线布置8对楔子板，调整楔子板搭接长度或采用加垫的方法，使各对楔子板顶面基本水平。b 清理各瓣里衬的焊缝坡口，使用汽车起重机

8、分别吊装各瓣里衬，按照平台上的轮廓线位置放置。c 以轮廓线为准调整下管口的圆度，在组装平台上点焊小挡块定位。在上管口附近焊接拉紧器，以设计半径为准调整上管口圆度。管节纵缝在进行对装调整时使用挡板定位。调整完毕后在距上下管口约200mm处的锥管里衬内部安装两层“米”字形内支撑。d 按照设计要求对管节纵缝进行焊接，焊后对焊缝作无损检测。(3) 锥管里衬安装准备1 清理锥管安装基础板，复测基础板高程。 在预留的机坑边沿焊接测量用门形线架，线架分两层，使用测量仪器分别作出锥管下节和上节上管口的X、Y轴线点和高程基准点，基准点高程比管口设计高程抬高约50mm。 在锥管基础板上放置楔子板等安装调整工具。(

9、4) 锥管里衬安装 使用吊装设备将锥管下节吊入机坑，放置在机坑内预先布置的楔子板上，以肘管管口为基准，检查锥管下节的放置位置不应偏差太大，否则应吊起重新就位。 在锥管下节上层内支撑上用木板搭设工作平台。 在线架上挂机组X、Y轴线钢琴线。 以钢琴线为准，使用千斤顶、楔子板等工具初步调整锥管下节的高程、中心、方位和水平偏差。 初步调整完毕后在锥管外侧安装永久固定用的拉紧器等设备，调整楔子板和各个拉紧器长度，对锥管下节高程、中心和水平偏差做精确调整。调整完毕时，所有楔子板必须处于打紧状态，且搭接量满足规范要求；所有拉紧器必须处于拉紧状态。 锥管下节调整完毕，经监理工程师验收合格后，用同样方法安装锥管

10、上节。 锥管上节调整完毕，经监理工程师验收合格后，对锥管下节和上节的组合环缝进行压缝和焊接，焊接由4名电焊工在圆周方向上同步、对称施焊，焊接完成后对焊缝做无损检测。 复测锥管位置参数，合格后交监理工程师验收，验收合格后对锥管底部楔子板进行搭焊、对拉紧器螺母和螺杆搭焊。 清除临时支架，撤除千斤顶等临时调整器具，安装测压管路、蜗壳排水管等。 在锥管和管路等安装工作全部结束，监理工程师验收合格后，交付土建进行锥管外围二期混凝土回填。(5) 锥管安装资源配置 人员配置锥管安装以水轮机工为主，计划投入水轮机安装工6人，电焊工 4人，配管工2人，技术员 2人，辅助工 2人。配合工种包括起重工、维护电工等，

11、根据施工需要由机电安装工区协调安排。 主要施工设备配置施工需要的主要设备见表12-2-2。表12-2-2 锥管安装主要施工设备配置表序号名称规格单位数量备注1硅逆变电焊机ZX7-400台52焊条干燥箱YCH-120台13焊条保温箱ZCH-150台14焊条保温筒5Kg个55角向磨光机125台26螺旋千斤顶10t、5t台各47全站仪TC1800台18水准仪NA2台1(6) 锥管安装质量控制要求锥管安装质量控制要求见表12-2-3。表12-2-3 锥管安装质量控制要求序号质量控制点质量要求测量方法备注1管口直径0.0015D等分8点，用钢卷尺测量D为直径2相邻管口周长差10mm拼装时用钢卷尺进行周长

12、测量3上管口中心和方位6mm挂轴线钢琴线，用钢板尺测量4上管口高程012mm用水准仪、钢板尺测量5下管口中心15mm挂机组中心钢琴线，用钢卷尺测量12.2.2.3 转轮室安装(1) 施工方案1 结构特点转轮室在高度方向上分为下环和上环，上环和下环又分别由两瓣组成。 施工方案转轮室在安装间先拼为上环和下环，然后将上环和下环拼装为整体，使用桥机吊入机坑安装。转轮室是整个机组的安装基准，是水轮机最重要的埋件，需要在调整、加固、混凝土浇筑等环节给予高度重视。(2) 安装准备工作1 清理转轮室安装基础板，复测基础板高程。 在预留的机坑边沿焊接测量用门形线架，使用测量仪器作出转轮室上法兰的X、Y轴线和高程

13、基准点，高程基准点比法兰设计高程抬高约50mm。 在基础板上放置工字钢、楔子板等安装调整工具。 以锥管为基础，焊接转轮室中心平台，平台支架用角钢和钢板焊接而成，平台分三层，从下向上各层平台分别为转轮室球心断面圆度测量平台、转轮室上环顶部断面圆度测量平台、求心器安装平台，各层平台的设置高程应便于施工人员工作。在中心平台支架外侧焊接钢爬梯，便于工作人员上下。(3) 转轮室拼装 清扫分瓣转轮室的组合面，去除高点、毛刺、防锈漆等。 在安装间拼装场地按照转轮室下环直径布置组装用的支墩、楔子板，调整楔子板顶面水平。 分别吊分瓣转轮室于支墩上，用千斤顶配合楔子板调整转轮室的位置，以定位销钉定位，安装并打紧组

14、合螺栓，检查组合缝的间隙和组合缝内圆面、法兰面的错牙情况，应满足规范要求。 先拼装转轮室下环，再拼装上环，最后将上环和下环拼为整体。把合螺栓的拧紧力矩应达到设计要求。(4) 转轮室安装 使用主厂房桥机将转轮室整体吊入机坑，放置在预先调整好水平的楔子板上，放置位置和设计位置的偏差不得太大，否则应吊起重新就位。 在测量门架上挂机组X、Y轴线钢琴线，在中心平台挂机组中心钢琴线。 分别在转轮室上环顶部测量断面、球心测量断面和下环底部测量断面等分16个测点，使用砂布将测点部位的油漆打磨干净，直到露出金属光泽，使用水准仪在去除油漆的位置划出高程相同的准确的测点位置。使用钢板尺检查法兰面的方位和高程，使用内

15、径千分尺检查圆度和中心，用千斤顶、楔子板对转轮室的高程、中心和水平偏差进行初步调整。 在转轮室外侧安装永久拉紧器。 使用钢板尺检查法兰面的方位和高程，使用内径千分尺检查转轮室的圆度和中心，利用千斤顶、下环底部楔子板和外侧拉紧器对整体转轮室的位置进行精确调整。调整完毕时，底部所有楔子板必须处于打紧状态，而且搭接量满足规范要求；所有拉紧器必须全部处于拉紧状态。 转轮室安装调整完毕，交监理工程师验收。 监理工程师验收合格后，点焊楔子板、拉紧器等调整件，拆除测量线架，清理现场后交付土建进行转轮室外围二期混凝土回填。(5) 转轮室安装资源配置 人员配置转轮室安装施工人员以水轮机工为主，计划投入水轮机安装

16、工8人，技术员 1人，辅助工 4人。配合工种包括维护电工、起重工、测量工等，根据施工需要由机电安装工区协调安排。 主要施工设备配置施工需要的主要设备见表12-2-4。表12-2-4 转轮室安装主要施工设备配置表序号名称规格单位数量备注1硅逆变电焊机ZX7-400B台12角向磨光机125台13螺旋千斤顶16t、10t台各44内径千分尺4m套15全站仪TC1800台16水准仪NA3003台1(6) 转轮室安装质量控制要求转轮室安装质量控制要求见表12-2-5。表12-2-5 转轮室安装质量控制要求序号质量控制点质量要求测量方法备注1组合缝间隙0.05mm用塞尺检查2组合缝处安装面错牙0.1mm用平

17、尺检查3中心及方位3mm挂钢琴线测量4高程3mm水准仪测量5径向水平0.6mm精密水准仪测量6圆度各半径与平均半径之差不应超过设计平均间隙的10挂钢琴线，用内径千分尺测量分3个断面，16个等分点12.2.2.4 座环安装(1) 总体施工方案1 结构特点座环为平板式钢板焊接结构，分为四瓣，在工地通过螺栓把合为整体。 施工方案座环组装在安装间进行，然后使用桥机整体吊入机坑安装，以转轮室为准进行方位、中心、高程和水平度调整。根据座环高度较大，侧向无支撑点的实际情况，拟在蜗壳侧墙混凝土浇筑时，预埋基础钢板，座环安装时在其上环和预埋的基础板之间安装工字钢支撑，防止座环位置发生变化。(2) 施工准备 在混

18、凝土蜗壳侧墙浇筑前，根据座环上环高程在适当位置预埋4块钢板，作为座环侧向支撑的基础。 制作施工用钢支墩。 在预留的机坑边沿焊接测量用门形线架，使用测量仪器作出座环上法兰的X、Y轴线和高程基准点，高程基准点比法兰设计高程抬高约50mm。 加高转轮室安装时使用的中心平台，需要加高两层，从下向上分别为座环上环内镗口圆度测量平台、求心器安装固定平台，各层平台的设置高程应便于施工人员工作。在加高段的中心平台外侧焊接钢爬梯，便于工作人员上下。(3) 座环组装 清扫分瓣座环的组合面，去除高点、毛刺、防锈漆等。 在安装间座环组装工位按照座环直径布置组装用的支墩、楔子板，调整楔子板顶面水平。 分别吊分瓣座环于支

19、墩上，用千斤顶配合楔子板调整座环的位置，以定位销钉定位，安装并打紧组合螺栓，先拼装为两个半圆，然后拼为整体，检查组合缝间隙和错牙。(4) 座环安装 清理机坑内的座环基础板，布置座环调整用楔子板，楔子板顶面高程比设计高程略低，全部楔子板应水平。在预留孔内放入座环基础螺栓。 将座环整体吊入机坑，落在楔子板上，在测量线架上挂机组X、Y轴线钢琴线，检查座环方位偏差，如果偏差较大，则使用桥机将座环吊起重新就位。 以机组X、Y方位轴线、转轮室中心轴线为准，使用倒链、千斤顶、楔子板对座环的高程、方位、中心、水平等位置参数进行调整。 座环调整完毕后，在座环上环和蜗壳侧墙的基础板之间安装工字钢支撑件，回填座环基

20、础螺栓孔混凝土。 在座环基础螺栓混凝土养护一定时间后，打紧基础螺栓，复测座环位置参数，合格后将楔子板点焊固定。 安装蜗壳下衬板，对焊缝进行焊接。 浇筑蜗壳下衬板下面的混凝土。(5) 座环安装资源配置 人员配置座环安装施工人员以水轮机工为主，计划投入水轮机安装工8人，技术员1人，辅助工4人。配合工种包括起重工、测量工、维护电工等，根据施工需要由机电安装工区协调安排。 主要设备配置施工需要的主要设备见表12-2-6。表12-2-6 主要施工设备配置表序号名称规格单位数量备注1硅逆变电焊机ZX7-400B台22角向磨光机125台23螺旋千斤顶32t台44螺旋千斤顶10t台45倒链5t台26全站仪TC

21、1800台17水准仪NA3003台18框式水平仪0.02mm/m台1(6) 座环安装质量控制要求座环安装质量控制要求见表12-2-7。表12-2-7 座环安装质量控制要求序号质量控制点允许偏差测量方法1组合缝间隙0.05mm用塞尺检查2组合缝处安装面错牙0.1mm用平尺检查3中心和方位3mm挂轴线钢琴线，用钢板尺测量4高程3mm用精密水准仪测量5水平每米不超过0.05mm，径向最大不超过0.6mm用精密水准仪测量6座环圆度(含同轴度)1.5mm挂中心钢琴线，用内径千分尺测量12.2.2.5 机坑里衬、接力器坑衬安装(1) 施工方案 结构特点机坑里衬从座环上法兰开始向上延伸到发电机下机架底部，采

22、用钢板焊接结构，分瓣到货。机组调速系统设置两个直缸活塞式接力器，安装在接力器坑衬内。 施工方案机坑里衬在机坑外组圆，安装内支撑，整体吊入机坑安装、调整。机坑里衬安装时对上口和下口的同轴度、管口圆度进行检查和调整。接力器坑衬安装时底部悬空，基础框架固定较为困难，拟在蜗壳底板浇筑时埋设钢板，钢板上焊接立柱，用于支撑基础框架。根据我局施工经验，接力器坑衬调整后如果再焊接接力器坑衬和机坑里衬之间的焊缝，焊接应力很容易导致接力器坑衬移位，即使在重新调整后也难以兼顾二者的关系，为此接力器坑衬和机坑里衬之间的焊缝在埋件安装阶段不焊，而安排在混凝土浇筑完毕后再进行焊接。(2) 机坑里衬组合 在安装间或者起重吊

23、装设备覆盖范围内的平台上进行机坑里衬组圆，调整机坑里衬上、下管口圆度、对口间隙、内壁错牙等参数合格后点焊焊缝。在机坑里衬内加23层桁架式支撑，以防止吊装或浇筑时变形。 焊前将焊缝坡口及坡口两侧的铁锈、油污等杂物清理干净，并用磨光机将坡口打磨出金属光泽。焊接时采用小电流、对称分段焊接，焊后磨平。 在里衬外壁适当位置焊接挂装吊耳。(3) 机坑里衬安装机坑里衬吊装就位于座环上环顶面，以座环上镗口为准，利用千斤顶、楔子板、拉紧器调整机坑里衬中心，挂线调整侧壁倾斜值。调整合格后对称焊接机坑里衬与座环之间的焊缝。 根据图纸要求，在机坑里衬外壁焊接锚筋。(4) 接力器坑衬安装 本工程水轮机采用混凝土蜗壳，蜗

24、壳外形尺寸较大，接力器坑衬安装时基础无法准确固定，为此在蜗壳底板浇筑前根据接力器坑衬外形尺寸埋设4块基础钢板，用于接力器坑衬安装用基础支架的固定。 在机坑里衬外围混凝土地面上，焊门形挂线架4个，机坑里衬内侧焊门形挂线架2个，并在挂线架横杆上放出高程基准点和机组基准线。 在蜗壳底板预先埋设的基础板上焊接工字钢立柱，每个接力器坑衬两根，两个立柱顶端焊接横梁、中间设置支撑，以该立柱和座环为两个支撑点，焊接接力器坑衬安装用水平调整框架，调整框架的高程应保证接力器坑衬放置后，其高程低于设计高程约20mm，调整框架的宽度根据接力器坑衬的体形确定。 吊装接力器坑衬就位于水平调整框架上，就位时要特别注意基础板

25、上法兰螺栓孔的布置方向与设计图纸一致。在机坑里衬上根据接力器坑衬的实际位置轮廓线配割接力器坑衬安装孔。 使用钢板尺检查钢琴线与法兰的距离、使用框式水平仪测量法兰面的垂直度，使用千斤顶、拉紧器和楔子板调整接力器坑衬上的接力器法兰中心高程、垂直度、法兰面与机组轴线的平行度和距离等位置参数。 接力器坑衬调整合格后，将接力器坑衬同调整框架焊接固定，将调整用楔子板点焊，在接力器坑衬侧向根据实际情况安装支撑。 依照设计图纸安装基础板地角螺栓和锚筋。 复测各项数据合格、监理工程师验收后交付土建进行座环上部混凝土浇筑。 接力器坑衬和机坑里衬之间的焊缝暂时不焊，使用棉纱等软质材料进行保护，在机坑里衬混凝土浇筑完

26、成后再焊接该处焊缝。(5) 机坑里衬、接力器坑衬安装资源配置 劳动力配置机坑里衬、接力器坑衬安装施工人员以水轮机工为主，计划投入水轮机安装工6人，电焊工2人，技术员1人，辅助工2人。配合工种包括起重工、测量工等，根据施工需要由机电安装工区协调安排。主要施工设备配置主要施工设备见表12-2-8。表12-2-8 主要施工设备配置表序号名称规格单位数量1硅逆变电焊机ZX7-400台22焊条干燥箱YCH-120台13焊条保温筒5Kg个24角向磨光机125台25螺旋千斤顶10t台86全站仪TC1800台17水准仪NA2台18框式水平仪精度0.02mm/m台2(6) 机坑里衬、接力器坑衬安装质量控制要求机

27、坑里衬、接力器基础板安装质量控制要求分别见表12-2-9和表12-2-10。表12-2-9 机坑里衬安装质量控制要求序号质量控制点允许偏差（mm）测量方法1中心10 测量里衬法兰与座环上镗口距离2上口直径8等分816点用钢卷尺测量3壁面倾斜5等分48点挂线测量表12-2-10 接力器坑衬安装质量控制要求序号质量控制点允许偏差保证方法1接力器法兰垂直度不超过0.30mm/m 用框式水平议检测2接力器法兰中心和高程1.5mm挂钢琴线，用钢板尺检查3法兰与机组基准线平行度1.5mm挂钢琴线，用钢板尺检查4法兰中心至机组基准线距离3挂钢琴线，用钢板尺检查12.2.3 转轮组装12.2.3.1 转轮结构

28、特点转轮由转轮体、桨叶传动机构、桨叶等部件组成。12.2.3.2 转轮组装施工方案按照大型轴流转桨式机组转轮普遍采用的带操作架的结构型式，结合我局的施工经验，桨叶传动机构在倒置状态下安装，然后进行转轮翻身，安装桨叶、桨叶密封装置等部件，最后进行转轮的动作和密封试验。转轮翻身采用空中翻的方法，由主厂房桥机的两个主钩配合完成。转轮组装程序见图12-2-2。 图12-2-2 转轮组装程序框图 12.2.3.3 准备工作(1) 在安装间转轮组装预埋基础上安装转轮组装平台，组装平台应平整、水平。(2) 准备转轮组装使用的钢支墩。(3) 准备大流量油泵一台，油泵排油能力按照10min桨叶全关或全开（等于桨叶接力器活塞全行程）计算，油泵额定工作压力在转轮接力器额定工作压力的25%50%之间选取。(4) 准备桨叶螺栓、转轮盖螺栓预紧需要使用的各种梅花扳手一套、10t电子秤(或10t弹簧秤)一台。(5) 制作枢轴吊装使用的平衡吊具。(6) 对到货设备进行清点和清扫，找出设备装配的编号。12.2.3.4 转轮组装过程(1) 接力器活塞就位在转轮接力器活塞顶部安装吊环，用桥机将转轮接力器活塞从临时放置位置吊至转轮组装平台，然后放置在转轮组装平台上，底部用木板或方木垫平，在活塞