贊比亞慕松達(dá)水電站臥式水輪發(fā)電機(jī)組的安裝

曾迎峰

摘 要：贊比亞慕松達(dá)水電站為修復(fù)擴(kuò)容工程，將原有的5臺1MW臥式水輪發(fā)電機(jī)組升級為1.1MW，再新增2臺2.25MW的臥式水輪發(fā)電機(jī)組，最終使電站的裝機(jī)容量達(dá)到10MW。老廠房的1#～5#機(jī)組設(shè)計額定水頭為29.4m，新建廠房的6#、7#機(jī)組設(shè)計額定水頭為29.2m。本文就該工程的臥式水輪發(fā)電機(jī)組安裝進(jìn)行總結(jié)，為類似設(shè)備安裝提供借鑒。

關(guān)鍵詞：贊比亞慕松達(dá);臥式;水輪發(fā)電機(jī)組;安裝

中圖分類號：TV547.3 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1003-5168（2019）20-0055-03

Installation of Horizontal Hydro-Generator Units in Musonda

Hydropower Station， Zambia

ZENG Yingfeng

（Sinohydro Bureau 11 Co.， Ltd.，Zhengzhou Henan 450000）

Abstract： In order to repair and expand the capacity of Musonda Hydropower Station in Zambia， the original 5MW horizontal hydro-generating units were upgraded to 1.1MW， and two 2.25MW horizontal hydro-generating units were added， which finally made the installed capacity of the station reach 10MW. The design rated water head of 1 #～5 # units in old plant is 29.4m， and that of 6 # and 7 # units in new plant is 29.2m. This paper summarized the installation of horizontal hydro-generating units in this project， and provided reference for similar equipment installation.

Keywords： Mizoda， Zambia;horizontal;hydro-generator;installation

贊比亞慕松達(dá)水電站是20世紀(jì)50年代至70年代，贊比亞政府在其東北部實施農(nóng)村供電計劃而開發(fā)建設(shè)的系列小水電項目之一，電站主要向附近曼薩市和居民點供電。該電站于1959年、1971年、1974年和1985年分4次安裝了5臺臥式水輪發(fā)電機(jī)組，電站總裝機(jī)為5MW。

由于運(yùn)行年久，電站現(xiàn)有部分水工建筑物破損，多數(shù)設(shè)備已陳舊老化、技術(shù)落后、自動化程度低，整體協(xié)調(diào)運(yùn)行不暢，運(yùn)行維護(hù)不方便，影響了電站的安全穩(wěn)定運(yùn)行，制約了電站的發(fā)電效能，電站發(fā)電出力已遠(yuǎn)不能滿足供電區(qū)電力需求。為此，贊比亞國家電力公司（ZESCO）對本工程進(jìn)行修復(fù)及擴(kuò)建，擴(kuò)大本工程的裝機(jī)容量至10MW，以延長本工程的使用年限，滿足供電區(qū)的電力需求。

慕松達(dá)電站修復(fù)擴(kuò)機(jī)工程主要內(nèi)容有：對原有建筑物進(jìn)行加固及改造;將現(xiàn)有1#、2#、3#、4#、5#機(jī)組由1MW擴(kuò)容至1.1MW，擴(kuò)建分流堰取水口;擴(kuò)建引水明渠及壓力前池;新增6#、7#兩臺臥式水輪發(fā)電機(jī)組，新建6#、7#機(jī)組進(jìn)水口、壓力鋼管及廠房，電站擴(kuò)機(jī)增容后，總裝機(jī)容量將達(dá)到10MW。

1 水輪發(fā)電機(jī)組特性技術(shù)參數(shù)

水輪機(jī)特性技術(shù)參數(shù)如表1所示，發(fā)電機(jī)特性技術(shù)參數(shù)如表2所示。

2 水輪發(fā)電機(jī)組安裝

2.1 水輪機(jī)機(jī)組安裝

2.1.1 水輪機(jī)組安裝施工準(zhǔn)備。機(jī)組安裝前，要認(rèn)真閱讀并熟悉有關(guān)設(shè)備的安裝圖紙與技術(shù)文件;水輪機(jī)安裝前，閱讀與安裝有關(guān)的土建設(shè)計圖紙，并參與對交付安裝的土建部位驗收，對有缺陷的部位處理后才能安裝;機(jī)組基礎(chǔ)已經(jīng)完成，在安裝現(xiàn)場正確設(shè)置機(jī)組中心線和高程的基準(zhǔn)點，為安裝調(diào)整或固定用的埋件等均已預(yù)埋完成;安裝前，根據(jù)生產(chǎn)廠家圖紙及結(jié)構(gòu)特點、土建工程情況和起重條件等擬定安裝程序及措施;安裝前核對所安裝部件的零件是否齊全，是否屬于本水輪機(jī)所使用的零件，并進(jìn)行全面清掃、檢查，注意保持清潔和不受損傷[1]。

2.1.2 水輪機(jī)組安裝方法。水輪機(jī)組安裝方法相對復(fù)雜，具體步驟如下。

2.1.2.1 蝸殼安裝。利用廠房內(nèi)橋機(jī)吊裝蝸殼就位，蝸殼進(jìn)口與進(jìn)水管連接。擰緊蝸殼底腳處地腳螺栓、螺母，用框形水平儀在底環(huán)平面處找正蝸殼的垂直度，允許誤差不大于0.05mm/m，（只允許向軸承方向傾斜）。利用機(jī)組中心鋼絲線架，以鋼琴線（鋼絲線）為基準(zhǔn)，用內(nèi)徑千分尺測量蝸殼頂環(huán)、底環(huán)法蘭內(nèi)壁到鋼琴線的半徑，對稱半徑數(shù)值相等即可。蝸殼調(diào)整好后，為防止安裝尾水管及澆二期混凝土?xí)r蝸殼變位，要對已調(diào)好的蝸殼進(jìn)行臨時加固，然后才能吊裝尾水管。

2.1.2.2 尾水管安裝。將尾水錐管固定于底環(huán)上，并將尾水?dāng)U散管吊至安裝位置初步就位并用支架托住;將尾水肘管吊至尾水錐管與斜置尾水?dāng)U散管進(jìn)口法蘭間，調(diào)整尾水?dāng)U散管高度與位置，至尾水肘管兩法蘭面與尾水錐管及尾水?dāng)U散管法蘭接合面無間隙后，按圖紙要求用螺栓連接并擰緊;緊固尾水管各節(jié)法蘭上的連接螺栓，點焊尾水管安裝中的各調(diào)整件并將尾水?dāng)U散管四周用拉桿與基礎(chǔ)中的鋼筋連接緊固，其間不要使蝸殼受力，以免蝸殼移位[2]。

2.1.2.3 底板就位和混凝土澆筑。事先清理底座并在表面標(biāo)注其中心線，裝上地腳螺栓、螺母、基礎(chǔ)板和楔形塊，調(diào)整底板高度和水平度，使之初步符合安裝要求。底板水平度允許誤差不大于0.06mm/m。利用代表機(jī)組軸線的鋼絲線，在鋼絲線上用軟線懸掛小垂球，調(diào)整底板位置，使它的中心與垂球?qū)φ?。同時，以蝸殼法蘭面為基準(zhǔn)，用鋼板尺測量底板的軸向距離。另外，可以用鋼板尺測量鋼絲線到表面的高度差，從而對底座的各方位位置進(jìn)行調(diào)整，調(diào)好后固定（為方便后續(xù)調(diào)整，其表面高度可以比設(shè)計值低2mm）。

上述各件（蝸殼、底板等）安裝完畢后，經(jīng)檢查認(rèn)為良好，并用足夠的拉筋拉桿將蝸殼固定后，即可按要求進(jìn)行混凝土的澆筑，其間應(yīng)適時監(jiān)視蝸殼的變位情況并采取有效的措施。待混凝土強(qiáng)度達(dá)到設(shè)計值的70%后，進(jìn)行下道工序，即卸下尾水肘管及尾水錐管（以便于安裝導(dǎo)水機(jī)構(gòu)）。

2.1.2.4 導(dǎo)水機(jī)構(gòu)安裝和軸承就位。若導(dǎo)水機(jī)構(gòu)與蝸殼在制造廠組裝一起運(yùn)往工地，導(dǎo)水機(jī)構(gòu)可不再重新拆裝，但需檢查是否符合圖紙要求，合格后與調(diào)速器相連。如重新拆裝則按以下規(guī)定進(jìn)行：導(dǎo)葉按編號順序安裝，然后吊入頂蓋、導(dǎo)葉套筒等，調(diào)整頂蓋使各導(dǎo)葉轉(zhuǎn)動靈活;裝上控制環(huán)及各連桿、導(dǎo)葉臂等零件;調(diào)節(jié)和檢查導(dǎo)葉的端面間隙與立面間隙，明確導(dǎo)葉開度與控制環(huán)大耳環(huán)行程的關(guān)系。之后，徑向推力軸承及座式軸承就位。

2.1.2.5 軸瓦的安裝調(diào)整。座式軸承軸瓦的安裝需符合下列要求：軸瓦與軸頸間的間隙需符合設(shè)計要求，兩側(cè)的間隙為頂部間隙的一半，兩側(cè)間隙差不應(yīng)超過間隙值的10%;軸瓦下部與軸頸的接觸角應(yīng)符合設(shè)計要求，但不超過600mm，沿軸瓦長度應(yīng)全部均勻接觸，在接觸角范圍內(nèi)每平方厘米應(yīng)有1～3個接觸點。推力瓦安裝需符合下列要求：推力瓦與推力盤的接觸面應(yīng)達(dá)到75%，每平方厘米應(yīng)有1～3個接觸點。

2.1.2.6 軸承座安裝。軸承座的油室應(yīng)清潔，油路暢通;根據(jù)水輪機(jī)固定部件的實際中心（即頂蓋上的止漏環(huán)），初調(diào)兩軸承孔中心，其同軸度的偏差不應(yīng)大于0.1mm;軸承座的水平偏差，橫向一般不超過0.2mm/m，軸向一般不超過0.1mm/m;軸承座的安裝，除按水輪機(jī)固定部件的實際中心調(diào)整軸承孔的中心外，還需考慮轉(zhuǎn)子就位后主軸的撓曲變形值及軸承座的壓縮值：一是將轉(zhuǎn)子分別起、落在軸承座上，測量軸承座壓縮值，以相同厚度的墊片加于軸承座底部，二是根據(jù)轉(zhuǎn)子主軸的撓曲變形值，調(diào)整發(fā)電機(jī)后軸承座的上揚(yáng)值，使水輪機(jī)的法蘭能與發(fā)電機(jī)的法蘭平行對中連接。

在需要加墊調(diào)整軸承座時，所加墊片不應(yīng)超過3片，且墊片應(yīng)穿過基礎(chǔ)螺栓;有絕緣要求的軸承，安裝完畢并連接好所有管路后，用1 000V兆歐表檢查軸承座對地絕緣電阻值，一般不小于0.5MΩ，絕緣墊應(yīng)清潔并整張使用，四周寬度需大于軸承座10～15mm。銷釘和基礎(chǔ)螺栓需加絕緣;預(yù)裝軸承蓋時，檢查軸承座與軸承蓋的水平結(jié)合面，緊好螺栓后用0.05mm塞尺檢查，應(yīng)無間隙。軸承蓋結(jié)合面、油擋與軸瓦座結(jié)合處應(yīng)按圖紙要求安裝密封件或涂密封涂料。

2.1.2.7 主軸安裝。發(fā)電機(jī)部分吊裝就位，將主軸裝于徑向推力軸承及座式軸承中。水輪機(jī)和發(fā)電機(jī)單獨設(shè)軸，將水輪機(jī)主軸裝于徑向推力軸承或座式軸承中，再將飛輪吊至水輪機(jī)主軸法蘭端，飛輪下部用木墊調(diào)整，使飛輪中心與水輪機(jī)主軸同心，止口對正，螺孔相應(yīng)編號對準(zhǔn)。用連接螺栓將飛輪先安裝在水機(jī)軸上。發(fā)電機(jī)部分吊裝就位，主軸止口進(jìn)入飛輪孔內(nèi)，螺孔相應(yīng)編號對準(zhǔn)，再用螺栓將飛輪與二側(cè)主軸法蘭連接緊固。發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)子主軸法蘭按水輪機(jī)主軸法蘭找正，同軸度偏差不應(yīng)大于0.04mm，兩法蘭面傾斜不應(yīng)大于0.02mm。

主軸連接后，盤車檢查各部分?jǐn)[度，應(yīng)符合下列要求：各軸頸處的擺度應(yīng)不大于0.03mm;推力盤的端面跳動量應(yīng)不大于0.02mm;聯(lián)軸法蘭的擺度應(yīng)不大于0.1mm;滑環(huán)處的擺度應(yīng)不大于0.2mm。

2.1.2.8 軸承各部分檢查及間隙調(diào)整。軸線調(diào)整后，盤車檢查軸瓦的接觸情況，并符合下列要求：主軸與下軸瓦的接觸面、推力瓦與推力盤的接觸面都應(yīng)符合2.1.2.5的要求。軸承的間隙應(yīng)符合下列要求：軸頸與軸瓦的頂部間隙和側(cè)面間隙應(yīng)符合2.1.2.5要求;軸瓦兩端與軸肩的軸向間隙，應(yīng)考慮在轉(zhuǎn)子最高運(yùn)行溫升時，主軸以每米、每攝氏度膨脹0.011mm時保持足夠的間隙，以保證運(yùn)行時轉(zhuǎn)子能自由膨脹。軸瓦與軸承外殼的配合應(yīng)符合下列要求：上軸瓦與軸承蓋或支承間應(yīng)無間隙，且應(yīng)有0.05mm緊量;下軸瓦與軸承座接觸嚴(yán)密，承力面應(yīng)達(dá)60%;嚴(yán)密，承力面應(yīng)達(dá)60%。

2.1.2.9 其他步驟。依據(jù)圖紙連接方式把轉(zhuǎn)輪裝入軸端，并測量轉(zhuǎn)輪與頂蓋止漏環(huán)及底環(huán)止漏環(huán)的間隙，其間隙值與實際平均間隙之差不應(yīng)超過設(shè)計平均間隙值的±20%，下環(huán)不能高出底環(huán)平面（上冠、下環(huán)均不能凸出流道）;軸承調(diào)整合格后，鉆鉸定位銷孔，打入定位銷，復(fù)核主軸水平度及轉(zhuǎn)輪與頂蓋止漏環(huán)及底環(huán)止漏環(huán)處的間隙;安裝飛輪兩側(cè)的制動器及其管路;安裝主軸密封;主軸密封為無接觸密封，注意間隙調(diào)整;安裝尾水錐管（測量轉(zhuǎn)輪下止漏環(huán)處間隙）及尾水肘管;安裝管路及各種元件;清掃及干燥處理機(jī)組及現(xiàn)場，水輪機(jī)安裝完畢。

2.2 發(fā)電機(jī)組安裝

2.2.1 發(fā)電機(jī)組安裝施工準(zhǔn)備。檢查底板的中心、位置、高程，確認(rèn)符合設(shè)計要求（本工程水輪機(jī)、發(fā)電機(jī)共用一塊底板）;安裝軸承座于電機(jī)底板上，若軸承座下面裝有絕緣墊板時，應(yīng)注意保護(hù)此絕緣墊板及軸承座地腳螺栓的絕緣管和絕緣墊圈;轉(zhuǎn)子檢查及軸瓦研磨，如廠家已配裝，只檢查即可;將軸瓦清洗后，再裝入軸承座內(nèi)，并加入潤滑油，然后在軸瓦上放上電機(jī)的轉(zhuǎn)子;調(diào)整發(fā)電機(jī)與水輪機(jī)的轉(zhuǎn)軸在一條水平的直線上，用百分表測量軸的擺動，細(xì)微調(diào)整使轉(zhuǎn)軸同心，確認(rèn)符合要求后，把轉(zhuǎn)子吊開，待底板回填混凝土達(dá)到強(qiáng)度后，開始發(fā)電級裝配。

2.2.2 發(fā)電機(jī)組安裝方法。先將發(fā)電機(jī)的底板裝好，并調(diào)整好水平，標(biāo)高;在底板上裝好推力軸承和徑向座式軸承，將軸承蓋拆下;將發(fā)電機(jī)的通風(fēng)罩、端蓋等拆下;在起吊轉(zhuǎn)子前，先在定子鐵心內(nèi)墊幾根比氣隙小2mm厚的30～40mm寬的杉木條，然后在主軸上非軸承受力處用毛氈將軸包好，將鋼絲繩套入第一次吊裝點，吊起轉(zhuǎn)子將軸一端穿過定子，移到適當(dāng)位置，準(zhǔn)備好主軸兩端的支撐位置，慢慢將轉(zhuǎn)子放到支撐上，然后松開第一次吊裝處，將鋼絲繩移到第二次吊裝處，吊起轉(zhuǎn)子并找好轉(zhuǎn)子水平，將轉(zhuǎn)子移到定子鐵心中部;將定轉(zhuǎn)子一起吊起放到底板上，將主軸放入軸承座內(nèi)的軸瓦上即完成了吊裝。

定子、轉(zhuǎn)子吊裝時，必須遵守下面幾點規(guī)定：鋼絲繩不得碰到轉(zhuǎn)子軸的軸頸、風(fēng)扇、集電環(huán)及轉(zhuǎn)子繞組的引線;鋼絲強(qiáng)捆縛的地方必須墊以木板或橡皮墊;在抽出或放入轉(zhuǎn)子時，為了避免轉(zhuǎn)子和定子鐵心相擦，可以用氣隙的透光方法來監(jiān)視;轉(zhuǎn)子不得碰到定子繞組上;轉(zhuǎn)子放置機(jī)外時，應(yīng)以硬木襯墊放在軸頸或轉(zhuǎn)子的鐵心下。轉(zhuǎn)子不得直接放在定子鐵心上，其間應(yīng)有適當(dāng)?shù)囊r墊;在轉(zhuǎn)子取出后，如需存放較長時間，轉(zhuǎn)子集電環(huán)和軸頸處應(yīng)涂以防銹劑，并用厚紙板包好（對濕熱帶電機(jī)，用蠟紙或瀝表紙），外用繩子綁扎;電機(jī)全部裝好后，電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)前必須進(jìn)行全面盤車檢查。

3 結(jié)語

贊比亞慕松達(dá)水電站7臺臥式水輪發(fā)電機(jī)組施工質(zhì)量優(yōu)良，按照上述施工方法，安裝工人精心施工，業(yè)主驗收一次性通過，并實現(xiàn)了按期發(fā)電的節(jié)點目標(biāo)，得到了咨詢工程師和業(yè)主的一致好評。

參考文獻(xiàn)：

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