第四章水輪機的安裝第一節(jié)概述第二節(jié)機坑測定第三節(jié)底環(huán)安裝第四節(jié)導水機構預裝第五節(jié)轉輪安裝與座環(huán)機加工第六節(jié)導水機構安裝第七節(jié)主軸及補氣系統(tǒng)安裝第八節(jié)水導軸承與水封安裝第四章水輪機的安裝第一節(jié)概述1第一節(jié)概述水輪機是將水能轉換為機械能的一種水力機械。按其能量轉換方式不同，可把水輪機分為反擊式和沖擊式兩大類。反擊式水輪機包括混流、軸流、斜流和貫流式四種；沖擊式水輪機包括水斗、斜擊和雙擊式三種?；炝魇剿啓C適用于中、高水頭；軸流式水輪機適用于低水頭；水斗式水輪機適用于高水頭。三種型式水輪機的結構如圖所示。由于水輪機的使用水頭、布置方式、單機容量的不同，其安裝程序和安裝技術質(zhì)量要求也有差異。第一節(jié)概述水輪機是將水能轉換為機械能的一種水力機械。按其能2第四章水輪機的安裝課件3第四章水輪機的安裝課件4第四章水輪機的安裝課件5本章重點介紹混流式水輪機的安裝，其一般安裝程序如下圖所示。本章重點介紹混流式水輪機的安裝，其一般安裝程序如下圖所示。6第二節(jié)機坑測定機坑測定機坑測定是水電站水輪發(fā)電機組可拆卸部件安裝的第一步工作。其目的有：①復查前期機組埋件的安裝質(zhì)量；②確定機組可拆卸部件的安裝基準。機坑測定平臺布置水輪機施工是在埋件部分已經(jīng)完成的情況下開始的，首先進行固定平臺和活動平臺的安裝，然后進行機坑測定檢查埋件的安裝質(zhì)量，并且確定機組的安裝基準點（線）。第二節(jié)機坑測定機坑測定7機坑測定平臺布置機8機組安裝基準點測定機組所有部件的安裝基準，均可追溯到機坑測定時由埋件所確定的基準點（線）。機組安裝的基準點有三個：高程點、中心點、方位點。確定高程點的方法是：用高精度水準儀測量所有固定導葉的中心線高程，并計算算術平均數(shù)，選取最接近平均數(shù)的固定導葉作為機組安裝的高程基準，并在該固定導葉上的相應位置做出永久性高程刻度標記。確定中心點的方法是：采用電測法，用內(nèi)徑千分尺分別測量座環(huán)上、下鏜口各標記點的半徑，分別求取上、下鏜口各自的理論中心，并計算出座環(huán)整體的最佳中心，此最佳中心即是機組的安裝中心。確定方位點的方法是：以與渦殼小頭相連接的固定導葉出水口（鼻端）為基準，設計上機組中心X軸線至固定導葉出水口夾角為6.5°，施工中通過測量固定導葉出水口至機組軸線的弦長，定出機組X軸線。此X軸線即機組的安裝方位線。機組安裝基準點測定機組所有部件的安裝基準，均可追溯到機坑測9接力器安裝質(zhì)量復查除了基本的高程、中心、方位點外，實際上接力器坑襯的安裝質(zhì)量也在復查之列。其內(nèi)容主要是復查接力器坑襯相對于固定導葉中心線高程的距離，以及相對于機組中心X、Y軸線的距離。為下一步接力器的安裝工作做好技術準備。機組方位確定從固定導葉出水邊到機組X軸線夾角6.5°，根據(jù)此以機坑測定時機組中心為基準，測量座環(huán)下鏜口弦長定出機組軸線。接力器安裝質(zhì)量復查10機坑測定流程圖機坑測定流程圖11第三節(jié)底環(huán)安裝底環(huán)與基礎環(huán)不是全面接觸連接方式，而是采用局部墊塊的連接方式。這種局部連接方式有利于底環(huán)上抗磨面水平和高程的調(diào)整；有利于保證水平精度；有利于保證底環(huán)與基礎環(huán)的緊固強度；同時減少了加工量，提高了工效。這是一種在大型機組結構上值得推廣的技術創(chuàng)新舉措。底環(huán)安裝間組合調(diào)整分瓣到貨的底環(huán)在安裝間首先要組合成整體。底環(huán)組合須做到定位正確、緊固牢靠。為達此目的，通過銷釘定位，螺栓緊固兩種手段。組成整圓后，組合面間隙、銷釘周圍間隙、緊固螺栓的伸長值均須滿足設計要求。第三節(jié)底環(huán)安裝底環(huán)與基礎環(huán)不是全面接觸連接方式，而是采用12機坑內(nèi)底環(huán)預裝底環(huán)機坑預裝解決五個問題：①確定底環(huán)的安裝方位；②確定底環(huán)的安裝中心；③檢查底環(huán)與座環(huán)下鏜口配合間隙是否合格，并記錄下不合格須處理的部位；④檢查調(diào)整底環(huán)圓度使之滿足要求。⑤鉆鉸底環(huán)與基礎環(huán)的定位銷釘孔，并標記連接螺栓孔的準確位置。機坑內(nèi)底環(huán)預裝底環(huán)機坑預裝解決五個問題：13底環(huán)預裝臨時墊塊配置預裝前須在機坑基礎環(huán)上端面均布若干臨時墊塊，并將所有臨時墊塊調(diào)平，其水平要求控制于0.2㎜以內(nèi)。底環(huán)安裝方位確定確定的方法是依照機坑測定時導葉出水口（鼻端）至X軸線處軸承孔的中心位置來確定。底環(huán)安裝中心確定底環(huán)的安裝中心亦是機組的精確中心。其確定方法是：依照機坑測定時確定的最佳中心，調(diào)整底環(huán)止漏環(huán)理論中心使其與前者同心。機組安裝存在一個中心轉換的問題：底環(huán)位置確定后，底環(huán)的理論中心即是機組的安裝中心（或直接中心）；機坑測定確定的中心已完成歷史使命，退居為間接中心的地位。底環(huán)預裝臨時墊塊配置14底環(huán)與座環(huán)下鏜口配合間隙檢查底環(huán)與座環(huán)下鏜口配合間隙必須間隙均勻、平滑過渡，為擠壓式密封條及其壓板的安裝創(chuàng)造條件。檢查調(diào)整底環(huán)圓度底環(huán)預裝時須檢查底環(huán)止漏環(huán)的圓度。為了滿足機組高質(zhì)量的運行，對底環(huán)的圓度要求甚高（0.5㎜），所以在機坑預裝時，須再次復查底環(huán)止漏環(huán)圓度，若發(fā)現(xiàn)超標，須調(diào)整使之合格。鉆鉸底環(huán)與基礎環(huán)的定位銷釘孔，并標記連接螺栓孔的準確位置底環(huán)中心、方位、圓度調(diào)整合格后，預裝工作進入尾聲；鉆鉸底環(huán)與基礎環(huán)的定位銷孔；標記底環(huán)與基礎環(huán)的連接螺栓位置，為下一步基礎環(huán)現(xiàn)場機加工做準備。底環(huán)預裝工作在定位銷孔鉆鉸結束后，宣布告一段落。底環(huán)自機坑吊出，進入底環(huán)正式安裝階段。底環(huán)與座環(huán)下鏜口配合間隙檢查15底環(huán)正式安裝底環(huán)安裝準備工作①鉆攻底環(huán)與基礎環(huán)連接螺栓孔；②锪平底環(huán)與基礎環(huán)永久墊塊安裝平面；③實測底環(huán)的厚度，確定永久墊塊的加工厚度。底環(huán)安裝底環(huán)正式吊裝時須調(diào)平底環(huán)上平面；將方位依預裝要求旋轉到位；基礎環(huán)上平面清掃干凈并涂刷防銹漆。底環(huán)平穩(wěn)落于安裝位置后，裝上所有定位銷并緊固所有安裝螺栓；之后檢查諸于底環(huán)高程、水平、中心、圓度、方位等技術指標均應滿足質(zhì)量要求，不然須分析處理存在的問題，直至合格！底環(huán)正式安裝底環(huán)安裝準備工作16底環(huán)安裝示意圖底17底環(huán)安裝流程圖底環(huán)18第四節(jié)導水機構預裝導水機構是由底環(huán)、頂蓋、活動導葉及其操作機構等組成的工程系統(tǒng)。其功能是對進入渦殼的水能資源科學分配，高效平穩(wěn)沖擊水渦輪，實現(xiàn)水能至機械能的轉換。導水機構預裝是水輪機固定部分安裝中至關重要的一環(huán)。參與導水機構預裝的部件有底環(huán)、活動導葉、頂蓋、導葉中軸套、下軸套等。第四節(jié)導水機構預裝導水機構是由底環(huán)、頂蓋、活動導葉及其操19第四章水輪機的安裝課件20導水機構概述水輪機導水機構有底環(huán)、頂蓋、活動導葉及其操作機構組成。底環(huán)和頂蓋安裝在未經(jīng)機械加工過的座環(huán)安裝面上?；顒訉~及底、頂環(huán)面上的抗磨環(huán)用耐腐蝕、抗磨損的不銹鋼材料制造。連接板與拐臂間有一層摩擦材料，其后端與內(nèi)圓環(huán)銑通的小隙，擰緊組合螺栓后其摩擦力應大于開閉導葉的傳動阻力且小于導葉被卡阻時的拉斷力。導水機構概述水輪機導水機構有底環(huán)、頂蓋、活動導葉及其操作機21導水機構預裝準備頂蓋安裝間組合調(diào)圓頂蓋分瓣到場，在安裝間清掃組合之后，需對頂蓋上附帶的止漏環(huán)作圓度檢查。實測活動導葉長度，并選擇幾個較長的導葉準備參與導水機構預裝導葉長度在制造廠已有測量記錄，在工地安裝時仍然需要實時測量，必須充分考慮到測量環(huán)境條件對測量結果的影響。配制頂蓋預裝臨時墊板在頂蓋與座環(huán)的安裝法蘭面之間不是全面接觸，而是通過墊板局部接觸。臨時墊板確定為16塊，頂蓋吊入后落于16塊臨時墊塊上并通過其將頂蓋的重力傳遞于座環(huán)上法蘭面。導水機構預裝準備頂蓋安裝間組合調(diào)圓22導水機構預裝導水機構在機坑預裝需解決以下幾個問題：①調(diào)整確定頂蓋與底環(huán)的同心度；②調(diào)整確定頂蓋相對于底環(huán)的方位角；③初步確定導葉端部的間隙值；④測量確定過流面高度值；⑤鉆鉸頂蓋與座環(huán)定位銷孔；⑥標示頂蓋與座環(huán)連接螺栓孔位置。導水機構預裝導水機構在機坑預裝需解決以下幾個問題：23調(diào)整頂蓋與底環(huán)同心度頂蓋與底環(huán)的同心度指的是以底環(huán)止漏環(huán)中心為基準，調(diào)整頂蓋止漏環(huán)中心使之與底環(huán)止漏環(huán)中心同心。底環(huán)已經(jīng)就位且固定不動，可以挪動的是頂蓋；施工方法是用電測法，掛鋼琴線，用內(nèi)徑千分尺分別測量底環(huán)、頂蓋相對于鋼琴線的中心偏差，計算出各自的最佳中心，考核兩者的差距，調(diào)整最佳中心使之同心。頂蓋方位調(diào)整頂蓋相對于底環(huán)的方位角，亦即頂蓋的方位調(diào)整。其施工方法是在對稱垂直四個方向的軸套孔內(nèi)自上而下掛鋼琴線，采用電測量法測量上中下軸套的同軸度。最后合成四個方向的同軸度偏差值，綜合確定頂蓋旋轉和平移的方向和數(shù)量。調(diào)整頂蓋與底環(huán)同心度24初定導葉端部間隙值導葉的端部間隙與臨時墊塊的厚度有關。在頂蓋吊入機坑后，可以通過實測導葉上端部間隙值，校核臨時墊塊頂部高程是否合適，為下一步永久墊塊厚度的確定和安裝提供實際的參考依據(jù)。測量確定過流面高度值測量確定過流面高度值只有校核意義。事實上，當導葉端部間隙值確定之后，過流面的高度值也就確定了。若發(fā)現(xiàn)偏差較大，那將涉及導葉長度偏差的問題，需上報監(jiān)理工程師研討處理方案。初定導葉端部間隙值25鉆鉸頂蓋與座環(huán)定位銷孔在鉆鉸定位銷孔的過程中要用架百分表的方法監(jiān)視頂蓋的位移，鉆前須對頂蓋采用加固措施，防止頂蓋位移，鉆鉸后須復查頂蓋的中心和方位。工序進入打定位銷的階段，意味著頂蓋與其它構件的配合關系已調(diào)整合格；在安裝實踐中這是一個非常關鍵的工序。標示頂蓋與座環(huán)連接螺栓孔位置為了確保定位正確，頂蓋預裝調(diào)整合格后，用沖孔的方法將加工位置確定下來，以便下一步工序作業(yè)。鉆鉸頂蓋與座環(huán)定位銷孔26導水機構預裝流程導27第五節(jié)轉輪安裝與座環(huán)機加工導水機構預裝結束，在導水機構正式安裝之前，水輪機的工作圍繞以下三個方面展開：①轉輪安裝；②座環(huán)機加工；③水輪機水導水封部件安裝間與頂蓋預裝。第五節(jié)轉輪安裝與座環(huán)機加工導水機構預裝結束，在導水機構正28轉輪安裝轉輪的起吊工具由廠家專門設計制造，其技術核心是吊具的起吊中心與轉輪的重心應同一，這樣才能保持轉輪起吊后的水平。轉輪安裝有三項技術指標須考核：即轉輪的高程、中心、水平。轉輪安裝轉輪的起吊工具由廠家專門設計制造，其技術核心是吊29轉輪高程確定轉輪安裝高程由下列因素來確定：①考慮轉輪與水輪機大軸連接法蘭面到轉輪下環(huán)底部之間的垂直距離；②考慮固定導葉中心線到基礎環(huán)下法蘭轉輪安裝臨時墊塊的距離。轉輪水平測量轉輪落于臨時墊塊后，其水平的復查基準面定于轉輪與大軸的連接法蘭面，用高精度水準儀沿圓周測量若干對稱點即可。轉輪高程確定30轉輪中心確定轉輪安裝的中心確定方法，在靜止狀態(tài)下，以底環(huán)止漏環(huán)為基準?？紤]到下列幾項因素：①頂蓋與底環(huán)止漏環(huán)的同心度；②轉輪上冠與下環(huán)止漏環(huán)的同心度；③轉輪上冠與下環(huán)各自的擺度；④轉輪、底環(huán)、頂蓋各自的圓度。中心調(diào)整的檢驗標準應是：當轉輪旋轉后，在0°和180°的位置停留，檢查各對稱方向的止漏環(huán)間隙值應是相等，若偏差較大，則說明中心調(diào)整較差或者止漏環(huán)圓度偏差較大。轉輪中心確定31座環(huán)機加工座環(huán)機加工在導水機構預裝工作結束之后進行。其主要工作量是對座環(huán)與頂蓋安裝緊固螺栓孔在現(xiàn)場加工。把合螺栓孔，需要在現(xiàn)場锪平、鉆孔、攻絲三道工序。加工的輔助設備根據(jù)實際情況確定。根據(jù)現(xiàn)場經(jīng)驗，有三種方案：①轉輪吊入機坑后，以轉輪作為輔助加工平臺，在轉輪上冠與座環(huán)之間架設現(xiàn)場制作的扇型鋼平臺，放置廠家供貨的加工專用設備，加工座環(huán)與頂蓋安裝面。②轉輪不能及時到達施工現(xiàn)場，這樣就不能實現(xiàn)將轉輪作為施工輔助平臺。施工方考慮制作專用加工輔助平臺，橫跨擱置于座環(huán)上法蘭，其上放置液壓加工設備。③借助搖臂鉆對座環(huán)法蘭面螺栓位置锪平、鉆孔、攻絲。其輔助工裝是自制鋼平臺，將自制鋼平臺置于已安裝合格的底環(huán)上，平臺調(diào)整穩(wěn)固，搖臂鉆置于鋼平臺上，將搖臂鉆水平調(diào)整合格，固定牢靠，按工序逐個加工座環(huán)螺栓孔。座環(huán)機加工座環(huán)機加工在導水機構預裝工作結束之后進行。其主要32水輪機水導水封部件安裝間預裝水輪機水導、水封部件安裝間與頂蓋預裝是與機坑座環(huán)機加工同步作業(yè)的兩個工作面。其目標是對水導、水封部件與頂蓋的位置關系做出正確的定位。其施工方法為：首先將各構件組合，檢查圓度應在標準范圍內(nèi)。其次頂蓋在機坑參與導水機構預裝結束后，吊出置于適合的支墩上，支墩高度須能滿足水導水封部件與頂蓋預裝的需要。第三步將組合調(diào)圓的部件依次吊入與頂蓋把合預裝。之后緊固各部件與頂蓋的預裝螺栓，復測調(diào)整同心度合格后，才可以鉆鉸各部件與頂蓋的定位銷孔，試配定位銷應合格。水輪機水導水封部件安裝間預裝水輪機水導、水封部件安裝間與頂33轉輪安裝與座環(huán)機加工流程圖轉34第六節(jié)導水機構安裝概述導水機構安裝階段主要是導葉、頂蓋及其操作機構三部分。導葉操作機構由拐臂、連接板、拉斷螺栓、圓錐銷、夾緊螺栓、承重板、承重螺栓、端部間隙調(diào)整墊等組成。這些構件配合精確，各自分工承擔不同的功用，共同構成導葉操作系統(tǒng)。水輪機導水機構安裝分預裝和正式安裝兩個階段。第六節(jié)導水機構安裝概述35導水機構安裝流程圖導36第七節(jié)主軸及補氣系統(tǒng)安裝主軸安裝概述水輪發(fā)電機組大軸分兩段，水輪機軸和發(fā)電機下端軸。大軸下端與轉輪直接相連，上端與發(fā)電機軸相連。主軸安裝準備機坑內(nèi)安裝準備：首先復查轉輪法蘭面水平，應在合格范圍內(nèi)。然后安裝轉輪軸向抗磨環(huán)。轉輪軸向抗磨環(huán)抗磨環(huán)安裝須控制三點：①抗磨環(huán)整體水平度合格；②分瓣抗磨環(huán)接頭處須平滑過渡；③抗磨環(huán)須牢固地固定于轉輪上。機坑外安裝準備：機坑外工作是為大軸吊裝作準備。在大軸和轉輪上分別找出高低刻度標記，依廠家規(guī)定對準高低標記，準備吊裝大軸。第七節(jié)主軸及補氣系統(tǒng)安裝主軸安裝37補氣系統(tǒng)安裝流程圖補38第八節(jié)水導軸承與水封安裝水導軸承安裝水導軸