第二章-立式水轮机的安装

第二章立式水轮机的安装本章内容水轮发电机组安装水轮机的组成和安装程序混流式导水机构的预装混流式水轮机转动部分的安装混流式水轮机埋设部件的安装混流式水轮机正式安装轴流转浆式水轮机的安装特点第一节水轮机的组成和安装程序反击式水轮机的结构基本由以下四个部分组成：（1）埋设部分：包括尾水管里衬、基础环（轴流式水轮机还有转轮室）、座环、蜗壳、水轮机室里衬和埋设管路等。（2）转动部分：包括转轮、主轴和它们的附件。（3）导水机构：包括底环、活动导水叶、顶盖、套简及导叶传动机构（转臂、连臂控制环、接力器等）。（4）导轴承：包括轴承及密封等。第一节水轮机的组成和安装程序反击式水轮机的结构基本由以下四个部分组成：（1）埋设部分：包括尾水管里衬、基础环（袖流式水轮机还有转轮室）、座环、蜗壳、水轮机室里衬和埋设管路等。（2）转动部分：包括转轮、主轴和它们的附件。（3）导水机构：包括底环、活动导水叶、顶盖、套简及导叶传动机构（转臂、连臂控制环、接力器等）。（4）导轴承：包括轴承及密封等。冲击式水轮机的结构基本上由机壳、转轮、喷嘴等组成。本章重点介绍混流式水轮机的安装，其一般安装程序如下：座环、基础环清扫、组合导轴承清扫橡胶瓦组合、试装或乌金瓦研刮主轴与转轮连接转轮上其它零部件的安装转轮测圆与磨圆主轴连接机组整体盘车水导轴承的安装零、附件的安装清扫检查与喷漆机组启动试运行导水机构安装转动部分吊入安装导水机构预装下固定止漏环定位水轮机中心确定座环高程、水平复测浇发电机层以下混凝土机坑里衬及埋设管路安装蜗壳安装、焊接浇座环基础螺栓混凝土座环、基础环、锥形管安装浇尾水管周围、座环、蜗壳支墩混凝土尾水管里衬安装单节蜗壳拼装下固定止漏环清扫、组合顶盖、底环清扫、组合第二节混流式水轮机埋设部件的安装埋设部件：埋入混凝土中的部件是将来不可拆出的部件。埋设部件一般安装程序:A、先装尾水管里衬，浇尾水管里衬周围以及座环、蜗壳支墩混凝土；B、装座环、基础环及锥形管，浇座环基础螺拴及底部混凝土；C、蜗壳安装焊接；D、水轮机室里衬及埋设管路安装；E、浇发电机层以下混凝土。尾水管里衬围带锥形段基础环座环金属蜗壳机坑里衬弹性层楔子板地脚螺栓支墩一、尾水管里衬的安装尾水管里衬常用钢板卷焊成形。上面设有进人孔、蜗壳排水管及测压管路。其主要作用是：防止水流的冲刷与水轮机气蚀对混凝土尾水管的损坏。1、安装前的准备工作2、吊入找正3、固定1、安装前的准备工作(1)里衬的清扫组合：大型机组的尾水管里衬，通常分节、块运至工地对装焊接成形。待圆度检查调整合格后，加设支撑以防变形。为了保证里衬与混凝土结合严密，里衬外表面应去污去锈，并涂一层薄薄的水泥浆。(2)作好安装标记：为了便于确定里衬的中心和方位，吊装前应按图纸要求，在里衬的上管口标出X、-X、Y、-Y的轴线位置。(3)机坑清理检查：去除机坑模板、木块、石、砂等杂物，排除积水。用水准仪检查机坑底面高程是否符合设计要求。(4)设置挂线架：为了便于安装调整里衬的中心高程，可在机坑混凝土适当位置上，装置牢固的用角钢(或槽钢)焊成的标高中心架，将机组中心线和高程移到标高中心架上。架设置好后，应根据机组标高、中心基准点进行复核。图中缺口3用于挂钢琴线。2、吊入找正上述工作结束后，可将尾水管里衬按X，Y标记吊入机坑，放在基础垫板上的楔子板上，然后在预先设好的标高中心架上通过缺口挂出两根钢琴线，两端拴以重锤，以保证钢琴线的平直。对准上管口从钢琴线上挂下四个线锤。2、吊入找正（1）中心测量与调整：检查并沿钢琴线移动四个线锤，看尖端是否对准管口X、Y轴线位置上的标记。如没对准，可用干斤顶或拉紧器等调整工具进行里衬中心的调整，使管口的中心与机组中心是一致。（2）高程测量与调整：根据钢琴线的高程，用钢板尺测量上管口到钢琴线的距离，由钢琴线的设置高程减去该距离，即为上管口的实测高程，与设计高程相比，其差值即为里衬高度的调整值。调整时，用调整螺钉或楔子板进行（见图）。尾水管里衬安装允许偏差3、加固里衬调整合格后，为了防止其变位，将调整工具点焊固定，并使用预埋锚栓拉筋等进一步焊接加固；管内适当加焊支撑；然后，安装里衬外围的埋设管路。经复查合格后即可进行混凝土的浇注。二、座环、基础环和锥形管的安装座环是整个机组安装的基准，所以对座环的中心、高程、水平的安装技术质量要求很高，尤其是水平误差更要小。基础环是转轮室的组成部分，它的上面与座环用螺栓连接，下面与锥形管相焊接，在机组安装或检修时，用来支持转轮。锥形管是在基础环与尾水管里衬上管口之间的凑合节。中、小型水轮机的座环与基础环常铸成整体。大型机组将座环与基础环分开，并且各自部是分瓣制造。1、座环、基础环的安装2、锥形管的安装1、座环、基础环安装（1）清扫、组合安装前，应先对座环、基础环的各加工面进行清扫，除去漆、锈、毛刺，修去高点。组合面要用汽油擦洗干净，涂上铅油。按编号把座环、基础环各分瓣件用螺栓分别组合成圆环后，再把两环连接在一起，以便整体吊装。（2）吊入找正先在座环支墩垫板上按要求成三角形的放好三对楔子板(或三个螺旋千斤顶)，其顶面高程应使座环放上后，座环上法兰面的高程符合设计值。然后将座环、基础环这一整体组合件按X、Y标记吊入机坑就位。然后进行以下工作：1、尾水管2、座环支墩3、尾水管里衬4、围带5、锥形管6、基础环7、楔子板8、基础螺栓9、座环10、标高中心架11、线锤12、钢琴线13、水平粱14、方形水平仪15、测量用平台16、尾水管安装平台A、中心测量与调整：挂出机组的十字钢琴线，在座环上法兰面上的X、-X、Y、-Y标记的上方已拉好的钢琴线上，分别挂下四个线锤，用起重设备调整座环的位置，使座环上的中心标记与线锤之尖端一致。B、高程测量与调整：用钢板尺测量座环上法兰面至十字钢琴线的距离，若不符合要求，可用下部的楔子板(或干斤顶)进行调整。(也可用水准仪测量）C、水平测量与调整：利用水平梁配合方形水平仪，测量座环上法兰面水平，根据测量计算结果，用下面的楔子板(或干斤顶)调整。一边调整一边拧紧螺栓。1、座环、基础环安装（3）加固座环位置调整合格后，即可用电焊将下部的楔子板(或干斤顶)、基础螺栓、拉筋等点焊固定。应特别注意防止焊接加固时，使座环发生变形和位移，因此应对称施焊，在加固过程中，用方形水平仪和百分表进行监视。2、锥形管安装锥形管用电焊先与基础环相接；在该环缝外面先用电焊把薄钢板围带焊在锥形管上，围带与尾水管里衬搭接的环缝不焊；上述工作结束后，复查座环的中心、高程和水平，并检查加固情况，符合要求后即可移交给土建单位浇注混凝土。座环下部混凝土养护合格后，焊接锥形管与尾管里衬上管口的环缝。之所以，现在焊接，其目的是以免因焊接变形而引起座环变位。三、蜗壳的安装通常，大中型机组蜗壳在制造厂试装后分成若干单节运列工地，有的节还分成若干瓦片，运到工地后，先将瓦片拼成单节，然后在现场进行再装配。1、蜗壳的拼装2、蜗壳的挂装3、蜗壳焊接4、蜗壳的加固1、蜗壳的拼装（1）单节拼装首先按编号将每节瓦片拼成一个一个的单节。拼装时，先用马蹄铁、压码、楔子板、法兰螺栓、拉紧器等调整对缝间隙及弧度。测量以下各项指标，如不符合要求，可用千斤顶、拉紧器等调整。合格后在环节内加焊支撑，并在每条纵缝加三道连接固定板。（见右图）（2）大节拼装为了加快蜗壳的挂装速度，在单节拼装完成之后，立即施焊纵缝，然后将相邻的2~3个单节拼装成大节。如工期要求不紧，则宜采用单节蜗壳挂装的方案，因为单节挂装吊运和安装调整都比较方便。2、蜗壳的挂装（1）蜗壳挂装前的准备工作A、清扫各节蜗壳，修整焊缝坡口。B、根据中心基准点挂出机组的十字钢琴线C、在尾水管内搭设工作平台，并焊一角钢支架，在支架顶端焊一加工好的小铁板（其顶面高程应与座环水平中分面高程一致），并在小铁板上根据由十字钢琴线交点悬下的线锤打出冲眼，作为蜗壳安装的中心基准。（见下图）(4)准备好千斤顶、拉紧器、胶皮管水平器、线锤等。4（2）蜗壳定位节的挂装A、为了加快挂装进度，设定+X方向和+Y方向的两个定位节项1和项22作为蜗壳挂装的基准。B、定位节用法兰螺栓挂在座环蝶形边上后，底部用干斤顶支承，然后进行以下测量和调整（以项1为例）：◆从钢琴线上挂下两线锤，检查大管口与X轴线是否重合，同时检查大管口上下左右的倾斜值，如超差，应用起重设备和下部的干斤顶进行调整。◆用胶皮管水平器检查蜗壳内表面上水平中分面的高程，如超差用下部的千斤顶进行调整。◆用卷尺测量蜗壳外侧外表面距离机组中心之半径R，其误差不应超过规定值，如不合格，则用拉紧器和干斤顶进行调整。上述三项调整合格后，用电焊把拉紧器、千斤顶等点焊固定。（3）其它蜗壳节的挂装A、定位节挂装后，按照I、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ四个方向同时进行其它蜗壳节的挂装（除项13外）。B、挂装时，仅检查H、Ri、焊缝间隙和错牙情况。C、挂装时，应挂好一节立即加固支撑好一节。D、待蜗壳全部(不含凑合节项13)挂装完毕，并复查挂装质量合格后，方可进行蜗壳环缝的焊接工作。（4）凑合节的配装凑合节（项13）是在蜗壳其他环节的纵缝、环绕全部焊完之后，根据实际空间尺寸制作的。凑合节的制作方法有量测法、样板法、实拼法三种，最常用的是下面的样板法：在装凑合节的实际空间上，围上薄铁皮，在薄铁皮上划出空间尺寸，并标出蜗壳的水平中分面，然后按划线剪裁成形，再按此样板在凑合节上划线切割。3、蜗壳的焊接蜗壳的焊接顺序应该是先纵缝，后环缝，最后焊接蝶形边。（1）纵缝焊接焊接应按“分段退步焊接法”进行，每段长度约300~500mm。在焊接过程中，要求焊一层清扫一层，每层的接头要错开。如发现有裂纹、气孔、央渣、未焊透等缺陷，要处理好后方可继续施焊。3、蜗壳的焊接（2）环缝焊接A、非凑合节的环缝焊接，宜用2~4名焊工同时施焊，采用“对称分段退步焊接法”进行，每段长度约200~400mm。其他要求与焊纵缝时相同。B、凑合节的环缝最后焊接，宜采用“对称分段退步跳焊法”。由于焊接应力不易排除，常产生焊接裂纹。因此，在每焊完一段或一层后，应用钝头的风铲或手锤对焊波进行敲击，以消除其内应力。3、蜗壳的焊接（3）蝶形边焊接对下蝶形边，可在外部加衬板，然后在内部一次焊完，焊完后铲除衬板。对上蝶形边，应在内部加衬板，先在外面施焊，然后铲除衬板，在内部作底焊。施焊可由4~8名焊工对称进行，也是采用“分段退步法”。为防止蝶形边焊接时引起座环的变形，可将水轮机顶盖吊入临时安装在座环上，拧上半或全部组合螺栓，并用四只百分表监视顶盖与座环的相对位移。3、蜗壳的焊接（4）焊接质量的检查A、焊缝探伤检查采用射线检查时，环缝检查10％的长度，纵缝和蝶形边检查20％的长度。采用超声波探伤时，检查长度：环缝、纵缝及蝶形边均为100％。当发现有不能允许的连续缺陷时以及蜗壳采用合金钢板等易裂钢材时，应酌情增加检查长度。检查不合格的地方，应用电弧气刨除掉重焊。B、整体水压试验蜗壳和压力钢管应一起进行水压试验。试验时，应封堵钢管进口，用试压泵使之逐步冲水加压，当压力升高到试验压力后停留15分钟以上，压力钢管和蜗壳均不得有明显的变形和渗漏。C、其它方法，见教材。其中外观检查的质量要求如下：4、蜗壳加固蜗壳焊接工作全部完成经检查焊缝质量合格后，将调整工具焊接固定，并适当的对蜗壳进一步加固，在蜗壳内、外装设必要的支撑，以防止浇注混凝土时，蜗壳变垃和变形。四、水轮机室里衬及埋设管路的安装蜗壳安装后，在浇注混凝土之前，开始进行水轮机室里衬及埋设管路的安装。1、水轮机室里衬是用钢板卷焊成的圆形筒安装前，应先将分块的里衬组焊成整体的圆形筒，并在内部加以适当的支撑，且调整其圆度。安装时，将里衬整体吊入放在座环上法兰面上，按下图A值来找正其中心位置。注意方位、进人孔和安装接力器的地方应与设计一致。检查里衬下法兰的内径，此值应大于顶盖的外径并留有10