中国水利水电建设工程咨询西北有限公司陕西西安710000

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付东瑞丁立力

中国水利水电第十一工程局有限公司河南郑州450000

摘要：随着我国水利水电工程的发展，水轮发电机组安装工程的数量及规模也在不断扩大。由于水电站机电安装工程工序复杂，交叉作业多，机组台数多，水轮发电机组安装工程施工组织难度大、施工技术要求高、安装强度高，在安装过程中容易出现各类问题，严重影响着工程质量。水利水电工程中的水轮发电机组的安装工程是一个多工序、多工种、多系统的施工过程，是工程建设中不可或缺的重要组成部分，要充分的重视。本着安全第一，美观且优质的原则，严格遵守施工的规章，根据现场的实际情况，灵活变通，以保证水利水电机电设备的施工工程的质量及美观，并尽可能的减少设备的震动及噪音。本文就水利水电工程中水轮发电机组的安装进行分析，详细探讨施工技术与质量控制的细节之处，以资参考。

关键词：水利水电；水轮发电机组；机电安装；施工技术；质量控制

引言：随着生活质量的不断提高，人们不仅重视水工建筑物本身的质量和使用功能，也开始关注水利水电机电附属设备的使用功能以及质量。特别是水电站，对水轮发电机组的安装要求也越来越高。水轮发电机组安装的施工通过技术更新和改造，有效的保证了工程质量，并降低了工程成本和增加了经济效益；但如若对工程现场的施工安装技术及工程质量不加以重视，就可能会造成工程质量事故，给施工单位带来无法挽回的经济损失以及巨大的社会影响。

1水电站施工中水轮发电机组安装工程的特点

近年来，我国的水电站建设掀起了新一轮的发展热潮，由此而引发的工程管理首要目标是如何优化水轮发电机组机电安装施工。其安装具有如下特点：

1.1精度要求高

与其他一般工程相比，水轮发电机组机电设备安装精度要求较高，其误差范围往往是以1/100mm计算，有的甚至更小，精度要求较高。

1.2交叉作业多

水轮发电机组的安装一般在施工后期，这时水工建筑物多已初具规模，而发电厂房处于施工高峰阶段，安装工期安排比较紧凑，为了早日投产发电，不能有任何的拖延，整个工程若是任何一道工序发生了问题都无法正常进行。

1.3施工技术要求高、施工组织难度大

在工地需要组装、焊接大量的超级超限部件，而安装场地面积和数量有限，需要克服多台机组平行流水作业和场地的相互交叉使用带来的矛盾等。

2水轮发电机组安装技术的探讨

对于水轮发电机组而言，定子的安装有着举足轻重的地位，由于文章篇幅有限，以下重点对水轮发电机组定子的安装技术进行探讨。

2.1定子机座组装

（1）将分瓣定子机座运至安装间临时场地放置，清扫分瓣定子机座。仔细检查和清理定子机座基础板、定子机座组合面，除去组合面的污物，用锉刀、油石、砂纸对机座、临时支墩、水平键以及基础板组合面处的高点、毛刺进行处理，应对水平键进行预装检查。

（2）按设备供货商规定的工艺要求检查和清扫定子机座把合板及定位装置，清理焊接坡口周围的锈斑及油污，打磨焊接坡口周边探伤部位的油漆。打磨机座合缝坡口直至露出金属光泽，检查组合块接触面应平滑、螺栓孔内无毛刺等。

（3）试配机座之间、基础板与临时支墩之间的组合螺栓以及基础螺杆，螺母应能顺利戴入，否则应进行现场攻丝。

（4）按照图纸尺寸在安装间摆放好定子组装支墩、楔子板、机座基础板，初步调整好定子组装支墩上表面水平，支墩的顶面高程差不大于2mm，并将测量结果记录在记录表中。用桥机竖立起单瓣定子机座，连接机座、组装支墩及基础板，临时拧紧组合螺栓，检查组合面间隙期情况。

（5）将第一瓣定子机座吊就位，引出线的方位与机坑实际安装方位基本一致，吊装后用临时支撑及拉锚将分瓣定子机座可靠固定，以防倾覆，再将另一瓣定子机座吊装就位，与第一瓣定子机座进行组合，并依次将定子机座组合成整体，并临时搭设防尘棚等工装设施。

（6）用外径千分尺校核测圆架中心柱直径，按照测圆架图纸将测圆架支臂与底盘组合成一整体，将测圆架吊入安装部位。并安装测圆架转臂，沿测圆架中心柱上、下移动测圆架的转臂，极限行程位置应能满足测量整个定子铁芯部分轴向高度的要求。

（7）用测圆架测量定子机座下环板压紧螺栓孔与测圆架同心度，利用千斤顶对定子机座进行调整，控制好定子机座下环板压紧螺栓孔与测圆架中心柱同心度，并调整定子机座合缝处径向、轴向错牙，使错牙量不超过1mm，把紧组合螺栓，调整完成后拆除临时千斤顶。

（8）测量定子机座各环板半径值、下环板水平度、下环板压紧螺栓孔半径值，均应满足设计图纸和规范要求，做好测量记录。

（9）测量结果合格后，做好相应的检查验收记录，报项目部内部“三检”，合格后再报监理工程师验收，并做好转序工作。验收技术指标：

①测量测圆架中心柱垂直度不应大于0.02mm/m，且最大不应超过0.05mm；

②利用测圆架转臂，重复测量圆周上任意点的半径误差不得大于0.02mm，旋转一周测头的上下跳动量不得大于0.5mm，填写检查记录表。

③测量测圆架与定子机座拉紧螺杆孔的同心度应在0.35mm以内；

④定子机座下环板水平不大于2mm；

⑤利用在定子机座组合缝处加垫片的方法将定子机座下环板拉紧螺杆孔的分布半径调整为3mm（预留了焊接收缩量3.5mm）。

2.2定子机座焊接

（1）根据定子机座的具体结构，结合设备厂家要求，编制合理的焊接工艺，报监理工程师批准后，按照焊接工艺要求及焊接顺序对定子机座合缝板之间的焊缝进行焊接及检验，所有焊缝应按设备厂家提供的技术要求进行探伤，详见《定子焊接技术措施》。

（2）按照焊接工艺措施要求进行定子机座焊接，对焊缝进行外观检查，将焊缝的检查情况记录在记录表中；对焊缝进行无损探伤检查，将焊缝的检查情况记录在记录表中。

（3）复测定子机座焊接后的尺寸，并将测量结果记录在记录表中：

①定子机座下环板水平不大于2mm；

②定子机座下环板拉紧螺杆孔的焊后分布半径公差3mm

（4）焊接完毕后再次测量机座上层各环板外的各环板的绝对半径值，对绝对半径小于设计值的环板应进行切割处理，并将处理后测量的结果记录在记录表中。

（5）向监理部门提交定子机座焊后几何尺寸记录、焊缝外观检验报告及焊缝无损探伤检验报告，申请验收并进行下道工序。

（6）对定子机座进行清扫，并按图纸的技术要求对焊缝处进行喷漆。

2.3定子定位筋调整、焊接

（1）复测测圆架及定子机座所有技术数据如下：

①测圆架中心柱垂直度不应大于0.02mm/m，且最大不应超过0.05mm；

②利用测圆架转臂，重复测量圆周上任意点的半径误差不得大于0.02mm，旋转一周测头的上下跳动量不得大于0.5mm；

③测量测圆架与定子机座拉紧螺杆孔的同心度应在0.35mm以内；

（2）开箱、清扫定位筋，利用定位筋校制直平对定位筋进行检查、校直。要求定位筋周向、径向直线度≤0.10mm，周向扭斜度≤0.10mm。

（3）第一根基准筋安装、调整

①选择一根加工精度比较好的定位筋作为基准筋，按照设计图纸要求，以+Y方向偏-X方向2.66度进行定位（也可以直接利用永久螺栓孔距中心），利用“C”型夹以及千斤顶将定位筋托块固定，调整好第一根基准筋。

②调整技术要求：

定位筋轴向中心线与两侧相邻压紧螺栓孔距离偏差≤2mm；

基准筋半径R75200+0.20mm（室温下）；

基准筋径向、周向垂直度≤0.05mm/M，最大不超过0.10mm；

上、下各环板处半径差≤0.10mm；

同一平面左、右扭斜≤0.08mm；

托板与环板间隙＜0.5mm，间隙大于0.5mm加垫或打磨处理；

托板与定位筋径向应无间隙（斜边），背部间隙不小于0.5mm。

③调整合格后，对托快进行点焊，复测合格，填写记录表并报检验收。

（4）大等分基准筋安装、调整：

①另外挑选14根加工比较好的定位筋，作为15大等分基准筋。

②以基准筋为基准，利用内径千分尺（也可利用百分表）与定子测圆架配合，调整各大等分定位筋，弦长、半径及扭斜。

③调整合格后，点焊定位筋托块，复测所有数据，填写记录表格并报检验收。

（5）其它定位筋安装、调整

①安装其余定位筋，以调整合格的基准筋为准，调整大等分之间的定位筋，利用测圆架和弦距样板检查、调整定位筋的半径、弦长。

②完成所有定位筋的调整、点焊工作后，全面检测所有定位筋的径向和周向垂直度、内圆半径、径向扭斜及弦距，若测量值超出允许公差，则进行个别的重新调整。验收技术要求如下：

所有定位筋弦距差≤0.20mm；

相邻定位筋弦距差≤0.15mm；

所有定位筋半径偏差（绝对半径）75200+0.20mm（室温下）；

相邻定位筋半径偏差≤0.10mm；

单根定位筋上、下各环板处半径差≤0.10mm；

单根定位筋同一平面左、右扭斜≤0.08mm。

③所有定位筋调整完成后，复测所有数据，对不合格的点进行处理，直到所有数据满足要求，将检查结果记录在相应的记录表格中，并报检验收，进行工序转换。

3.水轮发电机组机电设备安装工程技术规定

3.1基础规定

1）机组安装前应认真阅读并熟悉制造厂的设计的图纸、出厂检验记录和有关技术文件，并作出符合施工实际情况及合理的施工组织设计。

2）机组安装前，应阅读与安装有关的土建设计图纸，并参与对交付安装的土建部件验收。对有缺陷的部位应处理后才能安装。

3）水轮发电机组安装所用的全部材料，应符合设计要求。对主要材料，必须有检验和出厂合格证明书。

3.2安装场地应统一规划。并应符合下列要求：

a）安装场地应能防风、防雨、防尘。机组安装应在本机组段和相邻的机组段厂房屋顶封闭完成后进行；

b）安装场地的温度一般不低于5℃，空气相对温度不高于85%；对温度、湿度和其他特殊条件有要求的设备、部件的安装按设计规定执行；

c）施工现场应足够的照明；

d）施工现场必须具有符合要求的施工安全防护设施。放置易燃、易爆物品的场所，必须有相应的安全规定；

e）应文明生产，安装设备、工器具和施工材料堆放整齐，场地保持清洁，通道畅通，工完场清。

3.3水轮发电机组安装完成后，应按本标准及DL/T507的要求进行启动试运行，综合检验设计、机组制造和安装质量。试运行合格后，进行该机组启动阶段的验收，并参照附录A的要求，移交有关资料。

3.4一般规定

1）设备在安装前应进行全面清扫、检查，对重要部件的主要尺寸及配合公差应根据图纸要求并对照出厂记录进行校核。设备检查和缺陷处理应有记录和签证。制造厂质量保证的整装到货设备在保证期内可不分解。

2）设备基础垫板的埋设，其高程偏差一般不超过-5mm～0mm，中心和分布位置偏差一般不大于10mm，水平偏差一般不大于1mm/m。

3）埋设部件安装后应加固牢靠。基础螺栓、千斤项、接紧器、楔子板、基础板等均应点焊固定。埋设部件与混凝土结合面，应无油污和严重锈蚀。

4）地脚螺栓的安装，应符合下列要求：

a）检查地、脚螺螺栓孔位应正确，孔内壁应凿毛并清扫干净。螺孔中心线与基础中心线偏差不大于10mm；高程和螺栓孔深度符合设计要求；螺栓孔壁的垂直度偏差不大于L/200（L为地脚螺栓的长度mm，下同），且小于10mm；

b）二期混凝土埋式和套管埋入式地脚螺栓的中心、高程应符合设计要求，其中心偏差不大于2mm，高程偏差不大于0mm～+3mm，垂直度偏差应小于L/450；

c）地脚螺栓采用预埋钢筋、在其上焊接螺杆时，应符合以下要求：

1）预埋钢筋的材质应与地脚螺栓的材质基本一致；

2）预埋钢筋的断面积应大于螺栓的断面积，且预埋钢筋应垂直；

3）螺栓与预埋钢筋采用双面焊接时，其焊接长度不应小于5倍地脚螺栓的直径；采用单面焊接时，其焊接长度不应小于10位地脚螺栓的直径。

3.5楔子板应成对使用，搭接长度在2/3以上。对于承受重要部件的楔子板，安装后应用0.05mm塞尺检查接触情况，每侧接触长度应大于70%。

3.6设备安装应在基础混凝土强度达到设计值的70%后进行。基础板二期混凝土应浇筑密实。

3.7设备组合面应光洁无毛刺。合缝间隙用0.05mm塞尺检查，不能通过；允许有局部间隙，用0.10mm塞尺检查，深度不应超过组合面宽度的1/3，总长不应超过周长的20%；组合螺栓及销钉周围不应有间隙。

3.8部件的装配应注意配合标记。多台机组在安装时，每台机组应用标有同一系列标号的部件进行装配。

同类部件或测点在安装记录里的顺序编号，对固定部件，应从+Y开始，顺时针编号（从发电机端视，下同）；对转动部件，应从转子1号磁板的位置开始，除轴上盘车测点为逆时针编号外，其余均为顺时针编号；应注意制造厂的编号规定是否与上述一致。

3.9有预紧力要求的连接螺栓，其预应力偏差不超过规定值的±10%。制造厂无明确要求时，预紧力不小于设计工作压力的2倍，且不超过材料屈服强度的3/4。

3.10机组的一般性测量应符合下列要求：

a）所有测量工具应定期在有资质的计量检验部门检验、校正合格；

b）机组安装用的X、Y基准线标点及高程点，相对厂房基准点的误差不应超过±1mm；

c）各部位高程差的测量误差不应超过±0.5mm；

d）水平测量误差不应超过0.02mm/m；

e）中心测量所有使用的钢丝线直径一般为0.3mm～0.4mm，其拉应力不大于0.05mm；

f）无论用何种方法测量机组中心或圆度，其测量误差一般应不大于0.05mm；

g）应注意温度变化对测量精度的影响，测量时应根据温度的变化对测量数值进行修正。

3.11现场制造的承压设备及连接件进行强度耐水压试验时，试验压力为1.5倍额定工作压力，但最低压力不得小于0.4MPa，保持10min，无渗漏及裂纹等异常现象。

3.12混流式水轮机分瓣转轮应按专门制定的组焊工艺进行组装、焊接及热处理，并符合下列要求：

a）转轮下环的焊缝不允许有咬边现象，按制造厂规定进行探伤检查，应符合要求；

b）上冠组合缝间隙符合4.7要求；

c）上冠法兰下凹值不大于0.07mm/m，上凸值不应大于0.03mm/m，最大不得超过0.06mm。对于主轴采用磨擦传递力矩的结构，一般不允许上凸；d）下环焊缝处错牙不应大于0.05mm；

e）分瓣叶片填补块安装焊接后，叶型应符合设计要求。

3.13止漏环在工地装焊前，安装止漏环处的转轮圆度应符合5.2.8的要求；装焊后，止漏环应贴全严密，焊缝质量符合设计要求。止漏环需热套时，应符合设计要求。

3.14分瓣转轮止漏环环磨圆时，测点不应少于32点，尺寸应符合设计要求，圆度应符合5.2.8的要求。

3.15分瓣转轮应止在磨圆后按5.2.5要求作静平衡试验。试验时应带引水板，配重块应焊在引水板下面的上冠顶面上，焊接应牢固。5.2.5

参考文献：

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[2]梁佳伟；黄朝娟；黄启增；浅析增强水轮发电机组安装工程技术控制方案[J].《中国建设信息》，2017年7月5日（05-33）.

[3]刘志琪；杨娟娟；杨俊；浅谈水利水电机电设备安装常见问题及预防措施[J].《河南科技学院科技信息》，2017年3月4日（12-22）.