莊鵬程 王勉 陳傳林

南水北調(diào)中線陶岔渠首樞紐工程水輪發(fā)電機組導(dǎo)水機構(gòu)安裝技術(shù)應(yīng)用

莊鵬程 王勉 陳傳林

陶岔渠首樞紐工程位于丹江口水庫東岸的河南省淅川縣九重鎮(zhèn)陶岔村，既是南水北調(diào)中線輸水總干渠的引水渠首，也是丹江口水庫副壩。陶岔渠首樞紐工程水電站為河床徑流式，正常蓄水位為170m，壩高60m，電站安裝2臺25MW燈泡貫流式水輪發(fā)電機組，總裝機容量50MW。導(dǎo)水機構(gòu)是構(gòu)成水輪發(fā)電機組的重要部分之一，其安裝質(zhì)量對水輪機的使用壽命，過流部件磨損和電站的運行起到至關(guān)重要的作用，所以在安裝過程中，必須嚴格遵守相關(guān)規(guī)范及安裝工藝要求，以保證機組能夠安全穩(wěn)定地運行。

一、導(dǎo)水機構(gòu)特點

陶岔渠首樞紐工程水電站導(dǎo)水機構(gòu)主要由16片活動導(dǎo)葉、外導(dǎo)環(huán)、內(nèi)導(dǎo)環(huán)、導(dǎo)葉軸套、控制環(huán)以及操作機構(gòu)等組成，利用2只接力器操作導(dǎo)葉以調(diào)節(jié)流量。導(dǎo)水機構(gòu)在制造廠完成整體預(yù)裝、動作試驗以后，再運至工地現(xiàn)場組裝后調(diào)整安裝。

二、安裝流程及方法

1.安裝流程

導(dǎo)水機構(gòu)組裝及安裝程序：組裝支墩設(shè)置→外導(dǎo)環(huán)組裝及調(diào)整→內(nèi)導(dǎo)環(huán)臨時吊裝→導(dǎo)葉及導(dǎo)葉附屬設(shè)備安裝（拐臂、上端蓋等）→內(nèi)導(dǎo)環(huán)吊裝就位→中心調(diào)整和調(diào)平內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)，測量內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)之間的高度→內(nèi)導(dǎo)葉軸承的裝配→控制環(huán)的裝配→導(dǎo)葉操作機構(gòu)（剛性連桿及彈性連桿等）的裝配→導(dǎo)葉端面及立面間隙的調(diào)整→導(dǎo)水機構(gòu)吊裝工具的裝配→導(dǎo)水機構(gòu)吊裝→導(dǎo)水機構(gòu)調(diào)整、驗收。

2.導(dǎo)水機構(gòu)組裝

（1）外導(dǎo)環(huán)組裝

對外導(dǎo)環(huán)組合縫面、密封槽、銷釘孔、把合孔、軸套孔等部位的防銹漆進行徹底清理，并核查關(guān)鍵尺寸；組裝外導(dǎo)環(huán)時在把合螺栓的螺紋部分涂一薄層潤滑脂（二硫化鉬），把上螺栓并應(yīng)對稱進行把緊，把合后，組合面應(yīng)嚴密無縫，用塞尺檢查，并用楔子板調(diào)平，檢查外導(dǎo)環(huán)上下法蘭的圓度、垂直高度和平行度，符合規(guī)范要求；將預(yù)裝配的導(dǎo)葉軸套按編號順序裝入外配水環(huán)上的軸套孔內(nèi)，裝配時套筒與外配水環(huán)上的軸套孔配合面應(yīng)涂潤滑脂。

（2）內(nèi)導(dǎo)環(huán)安裝

內(nèi)導(dǎo)環(huán)應(yīng)在外導(dǎo)環(huán)中間進行預(yù)裝，首先對內(nèi)導(dǎo)環(huán)組合縫面、密封槽、銷釘孔、把合孔、軸套孔等部位的防繡漆進行徹底清理，并核查關(guān)鍵尺寸；清掃完畢后將內(nèi)導(dǎo)環(huán)吊至外導(dǎo)環(huán)的一邊（便于導(dǎo)葉吊裝），待吊裝完8～10片導(dǎo)葉后，再將內(nèi)導(dǎo)環(huán)調(diào)整至中間位置，待16片導(dǎo)葉吊裝完成后，將內(nèi)配吊起清掃干凈法蘭面后，用先制作好的4個支墩將拼裝好的內(nèi)導(dǎo)環(huán)支起；調(diào)整內(nèi)導(dǎo)環(huán)與外導(dǎo)環(huán)的方位、高程、水平、同心度，使導(dǎo)葉下軸孔盡可能地對準內(nèi)導(dǎo)環(huán)導(dǎo)葉下軸孔。

（3）導(dǎo)葉裝配

對導(dǎo)葉進行檢查和清理，在每個導(dǎo)葉背水面的大頭和小頭適當位置布置兩個吊裝用的吊耳；按編號吊裝導(dǎo)葉插入外導(dǎo)環(huán)導(dǎo)葉軸套內(nèi)，吊裝時應(yīng)順著軸套的斜度，采用帶一個手拉葫蘆的兩點起吊方式進行，在導(dǎo)葉軸頸與軸套的接觸面上涂二硫化鉬潤滑脂；在橋機吊鉤上掛一個葫蘆作為導(dǎo)葉的可調(diào)吊點（兩點起吊方式），導(dǎo)水葉吊起后利用葫蘆調(diào)整角度，應(yīng)順著軸套的斜度將導(dǎo)葉軸頭插入外導(dǎo)環(huán)軸孔中央；導(dǎo)葉插入軸承后，用自制三角架按編號順序安裝拐臂、導(dǎo)葉端蓋，敲實導(dǎo)葉與拐臂之間的銷鍵，把緊導(dǎo)葉端蓋導(dǎo)葉螺栓，然后松掉導(dǎo)葉的吊繩，此時導(dǎo)葉成為近似懸臂梁狀態(tài)（導(dǎo)葉下端設(shè)立支點）；清理導(dǎo)葉下軸，在軸頸的接觸面上涂二硫化鉬潤滑脂，移除導(dǎo)葉下端的支點，微動導(dǎo)葉，按編號使導(dǎo)葉下軸完全插入導(dǎo)葉下軸孔內(nèi)（不得用強力打入），把緊導(dǎo)葉下軸與內(nèi)導(dǎo)環(huán)的把合螺栓；檢查導(dǎo)葉端面間隙。各導(dǎo)葉端面總間隙應(yīng)在設(shè)計范圍內(nèi)；上、下端面間隙應(yīng)呈靠近軸頸的兩邊的間隙均勻且大致相等。靠近導(dǎo)葉出水邊的兩邊的間隙均勻且大致相等；導(dǎo)葉應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活無憋勁發(fā)卡現(xiàn)象，檢查導(dǎo)葉的上端面間隙應(yīng)始終保持均勻，最后將導(dǎo)葉轉(zhuǎn)到關(guān)閉位置加以固定。

（4）控制環(huán)裝配

清理檢查控制環(huán)各部零件，注油孔應(yīng)暢通無雜物，按定位銷找正進行組合控制環(huán)，檢查滾珠槽無錯牙現(xiàn)象，按要求預(yù)緊把合螺栓，檢查組合面應(yīng)嚴密無縫；檢查對正球軸承槽，裝上鋼珠并注上黃油再裝上壓環(huán)，均勻擰緊壓環(huán)把合和推力螺釘，并在壓環(huán)上裝上若干塊百分表，再擰緊壓環(huán)螺栓、松開推力螺釘。同時，嚴密監(jiān)視百分表的變化，若百分表不動，應(yīng)停止調(diào)整，此時說明鋼球與槽之間已無間隙；按照球軸承間隙的設(shè)計值，松開壓環(huán)把合螺栓數(shù)扣，同時調(diào)緊推力螺釘，使球軸承間隙達到設(shè)計要求。檢查控制環(huán)應(yīng)轉(zhuǎn)動靈活無卡澀現(xiàn)象；調(diào)整控制環(huán)到全關(guān)位置（使其X、Y方向與外環(huán)一致），并加以固定，再裝配與導(dǎo)葉臂的連桿并按設(shè)計值進行連桿長度的調(diào)整；清理檢查連板、球軸承、偏心銷等部件，將偏心銷連同其墊環(huán)、螺母分別與導(dǎo)葉連板、導(dǎo)葉拐臂及控制環(huán)進行裝配；解除限制導(dǎo)葉在全關(guān)位置的固定搭塊，微松拐臂與導(dǎo)葉間的定位銷鍵，把緊導(dǎo)葉端蓋中央與導(dǎo)葉的限位螺栓，再打緊定位銷。

（5）導(dǎo)葉操作機構(gòu)的裝配

全部關(guān)閉導(dǎo)葉，首先使4個等分的密封邊與在外導(dǎo)環(huán)內(nèi)表面的全關(guān)線相一致，根據(jù)最初的4個導(dǎo)葉的全關(guān)線調(diào)整其余導(dǎo)葉并使它們一致；固定控制環(huán)在全關(guān)位置，使控制環(huán)上的全關(guān)記號與外導(dǎo)環(huán)上記號相一致；測量連桿兩側(cè)銷孔的間距，間距可通過連桿上的螺母調(diào)整；連桿兩側(cè)銷孔的間距用調(diào)節(jié)螺母先預(yù)把合，不得擰緊和固定。

（6）導(dǎo)葉端、立面間隙的調(diào)整

①端面間隙調(diào)整

測量16只導(dǎo)葉的端面間隙尺寸；檢查導(dǎo)葉端面間隙，如果間隙需要調(diào)整，可通過調(diào)整墊調(diào)整。允許偏差：與外導(dǎo)環(huán)設(shè)計間隙0.8～1.2mm，與內(nèi)導(dǎo)環(huán)設(shè)計間隙為1.4～1.8mm。

②導(dǎo)葉立面間隙的調(diào)整

操作導(dǎo)葉，由全開到全關(guān)，并測量全關(guān)位置導(dǎo)葉的立面間隙；盡可能用連桿上調(diào)整螺母調(diào)整導(dǎo)葉立面間隙。如果不能用調(diào)整螺母來調(diào)整立面間隙，可通過磨和銼導(dǎo)葉來調(diào)整立面間隙到允許值（最大間隙0.25mm，其長度不超過導(dǎo)葉高度的25%）。

三、導(dǎo)水機構(gòu)整體安裝

1.導(dǎo)水機構(gòu)整體吊裝

導(dǎo)水機構(gòu)總重約84t，導(dǎo)水機構(gòu)整體翻身時起吊前應(yīng)檢查廠房橋機的起吊高度，安裝吊具。在外環(huán)-Y方向應(yīng)設(shè)置臨時支撐防止臨界位置時的沖擊。在吊入機坑時，導(dǎo)水機構(gòu)兩邊各掛牽一條牢固可靠的牽引繩索防止旋轉(zhuǎn)。

鋼絲繩的選用：導(dǎo)水機構(gòu)吊點距離為2400mm，吊耳厚度為140mm，起吊后距吊鉤限制線3184mm。吊具選用主吊鋼絲繩直徑為Φ52mm的鋼絲繩，單根長度6m，共兩根，采用四股吊裝。輔助用鋼絲繩選用Φ32mm鋼絲繩，單根長度6m，共兩根，采用四股輔助吊裝。兩端各掛10t手拉葫蘆一臺，與吊裝機構(gòu)相連。選用開口尺寸為150mm卸扣一對?？蓾M足吊裝要求。

（1）導(dǎo)水機構(gòu)整體吊裝前應(yīng)將管形座內(nèi)外環(huán)上的間距管、支撐等拆除，檢查清理內(nèi)外環(huán)法蘭面及連接螺栓孔；搭設(shè)好導(dǎo)水機構(gòu)安裝用的腳手架。

（2）為使導(dǎo)水機構(gòu)在整體翻身起吊時盡量減少變形，宜采用在導(dǎo)葉之間搭焊搭板，使導(dǎo)葉連成整體的方法，以增加其整體剛度。

（3）安裝專用翻身工具將導(dǎo)水機構(gòu)翻轉(zhuǎn)，利用手拉葫蘆調(diào)整內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)進水邊法蘭面的垂直度，保證其垂直度與管形座內(nèi)、外環(huán)法蘭面垂直度的趨勢一致。

（4）再次清理內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)進水邊法蘭面，并將密封條裝入槽中。橋機在安裝場試吊并調(diào)整好導(dǎo)水機構(gòu)的方向后，平穩(wěn)緩慢地將導(dǎo)水機構(gòu)吊入安裝機坑。

2.導(dǎo)水機構(gòu)在機坑內(nèi)安裝及調(diào)整

（1）確認管形座內(nèi)、外環(huán)法蘭面清理干凈，按照圖紙位置先在管形座上安裝導(dǎo)水機構(gòu)安裝調(diào)整工具。

（2）將管形座法蘭面及螺孔清掃干凈裝配好密封條，在導(dǎo)水機構(gòu)法蘭面涂上密封膠。

（3）導(dǎo)水機構(gòu)吊至設(shè)計高程后，在兩側(cè)均勻往管形座法蘭靠至螺栓能夠把合，檢查密封條沒有脫槽后，擰上螺栓使組合面貼緊（不要把緊）。

（4）調(diào)整內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)與管形座內(nèi)、外環(huán)的方位，外導(dǎo)環(huán)X/Y線與機組坐標基準線的偏差應(yīng)符合規(guī)范要求，且與管形座外環(huán)X/Y線的方向一致，可使用吊鉤和調(diào)整工具配合進行調(diào)整。

（5）檢查調(diào)整導(dǎo)水機構(gòu)內(nèi)導(dǎo)環(huán)與軸承支架同軸度在0.04mm以內(nèi)。

（6）檢查上下、左右4個方位上導(dǎo)水葉的端面間隙應(yīng)基本均勻相等，之后打緊1/4的內(nèi)、外導(dǎo)環(huán)的把合螺栓，松鉤。

（7）依照廠家銷孔定位導(dǎo)水外環(huán)并復(fù)查其圓度及導(dǎo)葉端面間隙并進行調(diào)整，除保證對稱導(dǎo)葉端面總間隙一致外，還要防止導(dǎo)葉是否吊角，保證操作機構(gòu)操作靈活，無卡阻現(xiàn)象，導(dǎo)葉全關(guān)時，允許導(dǎo)葉高度在25%導(dǎo)葉高度范圍內(nèi)立面局部間隙不大于0.15mm，其余范圍用0.05mm塞尺檢查不能通過，調(diào)整完畢記錄每個導(dǎo)葉的測量數(shù)據(jù)留底。

四、結(jié)語

在燈泡頭貫流式水輪機組導(dǎo)水機構(gòu)安裝過程中，零部件較多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，裝配工藝要求較高，安裝的質(zhì)量是關(guān)系到機組后期安全運行的關(guān)鍵。因為哪怕在安裝過程中出現(xiàn)極小的偏差，都會影響到整臺機組安全質(zhì)量。陶岔渠首樞紐工程水電站機組導(dǎo)水機構(gòu)的高標準安裝，不僅積累了安裝經(jīng)驗。而且還可以為同類型機組導(dǎo)水機構(gòu)的安裝提供借鑒和參考

（作者單位：安徽安兆工程技術(shù)咨詢服務(wù)有限公司233000鹽城市水利勘測設(shè)計研究院224002淮河水利水電開發(fā)總公司233000）