冲击式水轮发电机组安装工艺研究

【摘要】进入新世纪以来，我国电气化步伐逐年加快，随之而来的是巨大的耗电量，水力发电作为主要的清洁能源，为我们提供了大约22%的电力。然而，随着水电资源开发程度的不断提高，适合大、中型的水电站的优良水资源将会逐渐减少，我国水电站将逐步向高水头大容量的冲击式水轮发电机组过渡。

【关键词】冲击式水轮发电机组;安装工艺;水电

在当今这个电气时代，电成为我们日常生活中的必需品，工作、学习、衣食住行等方方面面都离不开电。我国作为世界上人口最多的国家，耗电量更是巨大。传统的火力发电会对环境产生不良影响。值得骄傲的是我国很好的利用了水资源丰富的特点，建成了很多如三峡大坝一样优良的水电站，我国水电年发电量居世界第一位。本文将根据前人经验浅析水电中冲击式水轮发电机组的安装工艺。

1.冲击式水轮机简介

冲击式水轮机组因其效率高，受负荷影响小的特点得到广泛应用。依水流冲击转轮的方向和部位的不同，冲击式水轮机可分为：斜击式、双击式和切击式。其中斜击式和双击式适用于小型机组，在水电资源被充分开发利用的今天，他们的利用价值便凸现出来。斜击式的适用水头为30～350米，功率为10～500千瓦，比转速为18～45。而双击式的适用范围则更小，双击式的适用水头在60米以下，功率出力小于150千瓦，比转速为25～70。这两种机组均适合当代的中国农村，发展前景广阔。而切击式是唯一适用于大型机组的冲击式水轮机，切击式水轮机适用于水头超过300米的情况。进入新世纪，我国成功建成三峡水电站，三峡水电站的水轮发电机组为世界上规模最大的水轮发电机组，单机容量70万千瓦，总装机容量为1820万千瓦，每年可发电846.8亿度。

2.冲击式水轮机的安装工艺

2.1机壳的安装工艺。机壳安装时，具体参考标准如下：机组设备的X、Y基准线是机壳安装时的重要参考，安装时，应遵循以下规范：安装后机壳与机组X、Y基准线的偏差应小于±1mm，高度上的偏差应小于±2mm，机壳上法兰面的水平偏差应小于0.05mm/m;任何机壳安装时都应该注意密封工作，对于没有采用密封机壳的设备，机壳的组合面表层应涂密封胶;特别是对于立式机组来说，在机壳上人工焊接的各喷嘴法兰，它们的高度应保持一致，允许误差范围是±1mm，另外，各喷嘴法兰与机组X、Y基准线的距离应符合各设备的不同标准要求，其垂直度必须保证小于0.30mm/m;中心距的确定应考虑发电机转子的实际长度和它的热膨胀伸长值等因素。对于配置两个机组的发电机来说，两个机组机壳的相对高差应保证小于1mm。

2.2水轮机轴的安装工艺。法兰面的平整度，光洁度对于水轮机轴的安装至关重要，在安装前应仔细检查;相对于普通机组，立式机组的水轮机轴安装时，其上法兰面的安装应比预先设计好的高程低20mm-25mm;对于一些发电机转子直接与水轮机轴连接的机组，安装时应注意保持发电机转子法兰与水轮机轴法兰的同轴度、平行度等符合具体安装标准，此外，水轮机主轴的水平与垂直偏差应小于0.02mm/m;在安装水导轴承时，应事先与机组轴线进行比对，如符合设计要求，再进行安装。

2.3转轮的安装工艺。转轮的安装应符合下列要求：转轮水斗分刃旋转平面应通过机壳上装喷管的法兰中心，其偏差确保小于2mm;转轮轴的水平与垂直偏差应小于0.02mm/m;转轮端面跳动量不应大于0.05mm/m;转轮与挡水板间隙，一般为4～10mm;防漏装置与主轴的间隙应大于轴承间隙0.3～0.5mm。安装后各间隙与实际平均间隙之差，不应超过实际平均间隙值的±40%;其排水孔应畅通。

2.4引水管路的安装工艺。引水管路安装时，其进口中心线与机组X、Y基准线的距离偏差应小于进口直径的±2‰;在配水环管法兰与喷嘴法兰之间应设有一定厚度的调整垫板，用于修正配水环管在安装焊接、浇注混凝土过程中引起的偏差;焊接分流管法兰时，应严格控制，避免法兰产生有害的变形，分流管焊接完成后，应检查每一个法兰及喷嘴支撑面的高程、每个法兰相互之间的距离、垂直度等指标，控制其偏差范围，符合设计要求;分流管与叉管焊接时应严格按要求进行，避免发生渗漏现象，同时保证叉管法兰不产生有害变形;

2.5控制机构的安装工艺。控制机构安装时要注意各元件活动的灵活性，并保证各元件的中心偏差小于±2mm，高度的偏差小于±1.5mm;调整折向器与喷针行程的协联关系，使之符合设计要求。保证喷针在任意行程时，折向器开口都大于该行程时射流半径3mm，但必须小于6mm。同时保证折各向器动作的同步性，符合设计要求。统计调速器开度与喷针行程和折向器开口的关系;作紧急停机模拟试验，记录喷针和折向器自全开至全关的动作时间，其数值应符合设计要求。

2.6喷嘴及接力器的安装工艺。喷嘴、接力器所处的位置决定了它们必须保证耐压性，所以在安装前应按设计要求要其耐压能力的试验，如在一定额定压力下，喷针及接力器的动作应保持灵活、喷针头和喷嘴口间应保持紧密;冶勒水电站的已有经验显示，6个喷嘴带来很多益处，喷嘴数量的增多能有效提高机组的比转速、效率和技术经济指标，同原有5个喷嘴相比，效率提高了0.5%，6个喷嘴同时优化了机组的刚度和结构，提高了机组的可靠性和稳定性;另外当喷针的接力器为内置式接力器时，必须保证排污腔的密封性，不能出现渗漏情况;喷嘴中心线应与转轮圆面严格保持相切关系;缓冲簧应符合设计要求，其压缩长度的偏差应小于±1mm。

2.7水轮机轴承的安装工艺。相比于普通水轮机，立式水轮机轴承的安装存在一些特殊要求：轴承的位置必须固定，安装后要检查轴承法兰的坐标，其高程偏差应小于±2mm，水平偏差应小于±0.4mm;水导轴承安装前应做好准备工作，其支架要进行预装配，水导轴承支架的中心与机组中心要保持一致，以保证机组的稳定性。预装完成后再按要求进行实际安装。

2.8配水环管的安装工艺。以机组X、Y轴线为基准，进行配水环管进口法兰的调整。保证与后面安装的水轮机进口球阀和压力钢管在同一轴线上。进水口与喷针法兰的垂直度要按要求严格检查：每个法兰的垂直度要用线坠检查;在稳水栅上自制安装专用平台，用全站仪找出机组中心点。用以测量喷嘴法兰到机组中心点的距离，保证转轮与喷嘴法兰同心;在每个喷嘴法兰面相平行的100mm的位置，安装一个槽钢架，通过计算角度和精密全站仪找出法兰的中心点并做标记，该点作为法兰调整测量的基准点。

3.结语

随着生态文明建设的不断前进，我国对煤和石油等传统能源的依赖将逐渐减少，对环保能源的开发和利用的力度将更加深入。我国水资源如此丰富，水力发电无疑在环保能源中占有很大比例。但随着我国对大型水资源的开发程度不断提高，我国可利用的水电资源越来越少，冲击式水轮发电机组因其效率高、受负荷影响小的特点所受到的关注越来越多，它的发展前景也注定越来越广阔。