溪洛渡水電站水輪機(jī)筒形閥安裝

何強(qiáng)斌

摘 要：溪洛渡水電站位于金沙江上游，是中國(guó)第二、世界第三大水電站（已投運(yùn)）。電站在左、右兩岸各安裝9臺(tái)單機(jī)容量770MW的巨型水輪發(fā)電機(jī)組，總裝機(jī)僅次于三峽水電站和伊泰普水電站。右岸9臺(tái)套機(jī)組由東方電機(jī)有限公司生產(chǎn)。本文對(duì)溪洛渡水輪機(jī)筒形閥的特點(diǎn)、安裝工藝、質(zhì)量控制、調(diào)試及后續(xù)運(yùn)行檢修等進(jìn)行了論述。

關(guān)鍵詞：溪洛渡水電站;筒形閥;安裝;調(diào)試;運(yùn)行檢修

中圖分類號(hào)：TV732.7 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1671-2064（2019）08-0162-02

1 概述

水輪機(jī)筒形閥由于動(dòng)作靈活，能更好地保護(hù)機(jī)組，特別是中高水頭，泥沙含量大的水電站，活動(dòng)導(dǎo)葉關(guān)閉時(shí)，漏水量較大、水流射速高，極易造成導(dǎo)葉的泥沙磨損與間隙氣蝕，筒形閥可以有效地保護(hù)導(dǎo)葉。溪洛渡筒形閥主要由筒體、6個(gè)接力器及相應(yīng)控制系統(tǒng)、油管路等部分組成，筒形閥整體結(jié)構(gòu)示意圖見圖1。

2 筒體的組焊

溪洛渡筒形閥筒體由ASTM A516 Gr70鋼板卷制而成，受運(yùn)輸條件限制，在廠內(nèi)分為兩瓣制造，通過(guò)運(yùn)輸支架運(yùn)至工地組圓，分瓣面通過(guò)螺栓把合后進(jìn)行焊接。由于筒體屬于大直徑的筒形薄壁件，在此過(guò)程中控制筒體的變形保證筒體的圓柱度是安裝的重點(diǎn)和難點(diǎn)，筒體組焊示意圖見圖2。

控制筒體組圓過(guò)程主要質(zhì)量控制措施有：①將筒體水平（≤0.30mm）、合縫面錯(cuò)牙（≤0.05mm）調(diào)整到標(biāo)準(zhǔn)以內(nèi)，把緊組合螺栓并裝入銷釘，復(fù)測(cè)筒體圓度;②合縫面焊接過(guò)程中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)筒體的變形情況，必要時(shí)需進(jìn)行焊接順序的調(diào)整，防止因焊接熱影響產(chǎn)生過(guò)大的角變形;③焊后對(duì)筒體圓度進(jìn)行復(fù)測(cè)并將組合螺栓重新拉緊。

3 筒體與頂蓋套裝

以頂蓋下平面為基準(zhǔn)，將筒體調(diào)整水平（≤0.5mm），以頂蓋止漏環(huán)為基準(zhǔn)，調(diào)整筒體與頂蓋同心（≤0.5mm）;同時(shí)需保證筒體與頂蓋之間的開檔在600mm～800mm以上;將接力器吊裝在頂蓋上，將提升桿與筒體把緊，再使接力器缸懸空，測(cè)量提升桿垂直，以此為依據(jù)修磨特殊墊片，接力器與筒體安裝示意圖見圖3。

4 接力器與筒體連接

提升桿垂直度調(diào)整合格后（≤0.10mm/m），使接力器缸體自由下落在頂蓋上（A516 Gr70），開始焊接接力器墊環(huán)外圈，采用氣保焊對(duì)稱分段退步進(jìn)行焊接，在接力器上缸蓋X、Y方向架設(shè)百分表進(jìn)行檢測(cè)，焊接過(guò)程中隨時(shí)調(diào)整焊接順序以確保焊接變形量在可控范圍內(nèi);最后吊出接力器、焊接墊環(huán)內(nèi)圈，焊接完成后進(jìn)行PT探傷并做煤油滲透試驗(yàn)，以保證運(yùn)行后不會(huì)出現(xiàn)漏水的情況。

5 接力器墊環(huán)的焊接

此處的重點(diǎn)和難點(diǎn)就時(shí)控制接力器墊環(huán)（16MnR）上平面的水平，因?yàn)槠渌街苯佑绊懡恿ζ鞲状怪倍取０惭b要求其上表面水平為0.03mm/m（墊環(huán)外圈直徑φ600mm），但實(shí)際焊接完成后由于焊接變形導(dǎo)致其內(nèi)外圈水平相差很大（內(nèi)圈普遍高于外圈），目前的做法是先對(duì)其進(jìn)行初步打磨，整體水平控制在0.2mm/m以內(nèi)后續(xù)再進(jìn)行加墊處理（一般加銅皮）。

6 接力器缸垂直度調(diào)整

將接力器缸與墊環(huán)把緊，復(fù)測(cè)提升桿垂直度，如不滿足要求，則在墊環(huán)與下缸蓋之間加墊調(diào)整。注意此處把合螺栓的材質(zhì)為35CrMo屬于高強(qiáng)鋼，同時(shí)考慮筒閥接力器動(dòng)水關(guān)閉時(shí)下腔最大壓力，此處螺栓的預(yù)緊力矩應(yīng)盡量大，即計(jì)算該螺栓的預(yù)緊力矩時(shí)，可取材料屈服強(qiáng)度的70%。

7 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝

在頂蓋筒閥套裝時(shí)，當(dāng)筒閥與頂蓋水平、同心調(diào)整完成后通過(guò)測(cè)量筒體上12塊固定導(dǎo)向板中心線的弧長(zhǎng)和分布圓半徑D1，測(cè)量對(duì)應(yīng)固定導(dǎo)葉分布圓半徑D2。那么導(dǎo)向條配加工后厚度應(yīng)為D2-D1-0.50mm。導(dǎo)向條間隙的設(shè)計(jì)值為0.8～1.0mm，取0.5mm首先是考慮導(dǎo)向條與座環(huán)焊接后焊縫收縮會(huì)使間隙變大，同時(shí)又能保證頂蓋能順利吊裝到位，盡量減少導(dǎo)向條的打磨量。

8 座環(huán)導(dǎo)向條的焊接

焊接時(shí)應(yīng)盡量上下對(duì)稱均勻焊接，為減少變形，應(yīng)采用對(duì)稱分段退步焊、窄道焊工藝。根據(jù)其變形情況改變焊接順序，必要時(shí)應(yīng)中斷焊接。溫度過(guò)高時(shí)（140～170℃），須停止焊接，座環(huán)導(dǎo)向條焊接示意圖見圖4。

9 座環(huán)導(dǎo)向條打磨

導(dǎo)向條焊接完成后初步對(duì)其表面進(jìn)行打磨，待導(dǎo)水機(jī)構(gòu)預(yù)裝時(shí)測(cè)量導(dǎo)向條間隙來(lái)確定最終的修磨量。此處重點(diǎn)是控制導(dǎo)向條打磨后的垂直度（0.08mm/m）。由于導(dǎo)向條為鋁青銅材質(zhì)，厚度薄、傳熱快、焊接量大，焊后導(dǎo)向條扭曲變形尤為明顯。這又增加了焊接后打磨的工作量。溪洛渡在后續(xù)機(jī)組中采用的分段打磨的方案，即先打磨座環(huán)上環(huán)板以上位置導(dǎo)向條保證頂蓋順利安裝就位，后續(xù)對(duì)下段導(dǎo)向條進(jìn)行打磨。

10 筒形閥密封的安裝

筒形閥密封分為筒體與頂蓋密封（上密封）及筒體與底環(huán)密封（下密封）。因?yàn)榻Y(jié)構(gòu)原因，上密封裝時(shí)應(yīng)注意在螺栓預(yù)緊后為密封圈留有一定的變形量以避免安裝后造成密封壓板傾斜。上、下密封安裝前應(yīng)先進(jìn)行預(yù)裝，將各壓板根據(jù)方位標(biāo)記、編號(hào)安裝就位螺栓不帶緊。調(diào)整好密封條長(zhǎng)度位置后再對(duì)稱逐步預(yù)緊（插裝法），筒形閥密封結(jié)構(gòu)見圖5。

11 筒形閥無(wú)水調(diào)試

筒形閥機(jī)械部分安裝完成，導(dǎo)向條間隙處理合格后就可以進(jìn)行筒形閥無(wú)水動(dòng)作試驗(yàn)，此試驗(yàn)針對(duì)溪洛渡筒形閥控制部分的特點(diǎn)，分為兩個(gè)階段進(jìn)行。

（1）筒形閥控制部分（數(shù)字缸）安裝前。利用自制的簡(jiǎn)易油壓裝置連接筒形閥接力器的上下腔，利用筒體自重及油壓裝置實(shí)現(xiàn)筒形閥全行程內(nèi)的動(dòng)作試驗(yàn)。記錄接力器上下腔油壓及不同開度下導(dǎo)向條間隙數(shù)據(jù)，此數(shù)據(jù)可以作為座環(huán)固定導(dǎo)向條修磨的依據(jù)及導(dǎo)向條間隙是否滿足安裝要求的依據(jù)。

（2）筒形閥控制部分（數(shù)字缸）安裝后。數(shù)字缸安裝后的無(wú)水調(diào)試試驗(yàn)項(xiàng)目與安裝前基本一致，但導(dǎo)向條間隙數(shù)據(jù)只作為記錄，不作為單邊間隙是否合格的判斷依據(jù)。同時(shí)注意在筒形閥油壓系統(tǒng)達(dá)到工作壓力前（6.3Mpa）應(yīng)先將油壓升至≤1Mpa左右在筒形閥全開位置對(duì)接力器下腔進(jìn)行排氣操作。根據(jù)數(shù)字缸的安裝特點(diǎn)，數(shù)字缸的安裝和拆除筒形閥必須處于全開位置并用機(jī)械鎖定鎖緊。在筒形閥全關(guān)位置時(shí)，用塞尺檢查筒形閥底部過(guò)流面與底環(huán)過(guò)流面是否存在間隙，對(duì)局部存在間隙的情況，可在控制系統(tǒng)調(diào)試模式下對(duì)單個(gè)接力器進(jìn)行壓緊調(diào)整，保證可靠密封。

12 筒形閥有水調(diào)試

有水調(diào)試試驗(yàn)主要包括：靜水中的啟閉試驗(yàn)、筒形閥動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)。此時(shí)監(jiān)測(cè)筒形閥運(yùn)行狀態(tài)的主要方法就是通過(guò)監(jiān)測(cè)筒形閥接力器上下腔的壓強(qiáng)差（壓力差）來(lái)進(jìn)行判斷筒形閥運(yùn)行過(guò)程中是否平穩(wěn)，上、下腔壓差有無(wú)異常突變的情況，這對(duì)了解筒形閥的運(yùn)行狀態(tài)很重要。

試驗(yàn)方案：分別在機(jī)組空載、25%、50%、75%和100%額定負(fù)荷下，導(dǎo)葉保持相應(yīng)開度，用筒形閥關(guān)閉減負(fù)荷，負(fù)荷接近零時(shí)斷開斷路器，筒閥關(guān)閉后，關(guān)閉導(dǎo)葉。試驗(yàn)判據(jù)：最大單個(gè)接力器油壓波動(dòng)峰值，蝸殼最大壓力。

13 筒形閥的運(yùn)行及檢修

（1）對(duì)于引水壓力鋼管較短或上游設(shè)置有快速閘門的電站，筒形閥一般作為正常開停機(jī)閥門使用，運(yùn)行方式是：開機(jī)-開筒形閥-筒形閥全開-開活動(dòng)導(dǎo)葉;或者關(guān)機(jī)-關(guān)活動(dòng)導(dǎo)葉-活動(dòng)導(dǎo)葉全關(guān)-關(guān)筒形閥-筒形閥全關(guān)。嚴(yán)禁使用筒形閥進(jìn)行機(jī)組流量調(diào)節(jié)。（2）對(duì)于引水壓力鋼管較長(zhǎng)或者上游沒(méi)有設(shè)置快速閘門的電站，筒形閥除了上述功能外，還兼有機(jī)組事故停機(jī)保護(hù)作用。所以進(jìn)行筒形閥的動(dòng)水關(guān)閉試驗(yàn)就顯得尤為重要。（3）對(duì)于水質(zhì)偏硬的電站（鈣、鎂、鈉離子含量高），提升桿長(zhǎng)期在水中浸泡特別容易產(chǎn)生水垢，表面形成一致密的沉積物。這些沉積物對(duì)接力器密封將產(chǎn)生不良影響。所以在機(jī)組運(yùn)行時(shí)應(yīng)注意觀察接力器漏油箱油位的變化。（4）將接力器下缸蓋上的排水孔打開，注意觀察密封漏水情況。（5）在機(jī)組長(zhǎng)時(shí)間停機(jī)時(shí)，應(yīng)定期將筒形閥在進(jìn)水中開關(guān)數(shù)次以緩解結(jié)垢情況帶來(lái)的不利影響。（6）針對(duì)電廠的C修，需檢查筒形閥在無(wú)水條件下不同開度的導(dǎo)向條間隙、筒體與提升桿連接的超級(jí)螺栓檢查、筒閥全關(guān)位置與底環(huán)過(guò)流面間隙檢查及壓力管路和接頭閥門的漏油檢查等常規(guī)檢查項(xiàng)目。

14 結(jié)語(yǔ)

本文總結(jié)了溪洛渡水輪機(jī)筒形閥在安裝過(guò)程中主要安裝工藝及安裝質(zhì)量的主要控制措施，較為全面的總結(jié)了水輪機(jī)筒形閥安裝調(diào)試的重點(diǎn)、難點(diǎn)，希望可以為后續(xù)同類型的機(jī)組安裝調(diào)試提供借鑒。

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