水轮发电机组的安装与检修

第一章水轮发电机组安装与

检修的基础知识

第一节水轮发电机组安装与检修的特点和基本要求

水轮发电机组，通常是指水轮机和发电机连接成的整体。依水电行业的划分，单机容

量以下的称小型机组；单机万及以上的称大型机组；而容量至万的则称中型机组。但对制造行业说来，水轮发电机组是大型甚至巨型的设备。其零

部件形状很复杂，尺寸大、重量重，而且相当多的部件由混凝土结构来支撑和固定，这与

其它行业的设备有很大不同。水轮发电机组的安装、检修也就不同于其它行业，有其特殊

的程序和方法而且都是复杂的综合性工程，有更重要的作用，也有更严格的要求。

（一）水轮发电机组安装、检修的重要性

人们普遍认为机组的安装是水电站建设期间的核心工程；而机组的维护、检修是水电

站运行管理的关键工作。这样的认识是由于以下几点。

安装工程在很大程度上决定机组的整体质量

由于水轮发电机组的零部件尺寸大、重量重，而且不少部件靠混凝土结构支撑及固定，

制造厂在厂内是无法完成机组总装配的。甚至一些零部件也只能分瓣制造，要运到现场后

才组合成整体。因此，水轮发电机组总是在现场边安装、边组合的，安装工程也就包括了

很多制造厂未能完成的工作，例如：

由混凝土结构支撑的部件（称为埋设件），必须在现场定位及调整。

）零部件之间的组合和连接要在安装过程中进行，包括对组合面的加工、修整、相

互间定位及定位销孔的加工，以及必要的组合焊接等工作。

部件之间，水轮机与发电机之间位置的测量和调整要在安装过程中进行。

）机组轴线的检查、调整；各轴承的组装，间隙调整等重要工作只能在安装工程后

期进行。

从安装工程包括的这些工作内容就不难看出：制造厂可以也应该保证零部件的制造质

量，还应该为安装工程作好必要的技术准备。但是，最终决定机组整体质量的是安装过程，

安装不良的机组是不可能达到设计要求的。

安装质量直接影响机组的运行性能

水轮发电机组投产以后，除了应达到设计的流量、出力等工作参数以外，还必须保证

运行的稳定性、可靠性和长期性。而这些运行性能的好坏，除受机组的选型、设计、制造

等影响外，更在很大程度上取决于机组的安装质量。

运行的稳定性

许的范围内。

运行的可靠性

要求机组在运行过程中转速平稳，各部分的振动、摆动要在允

要求机组在正常使用的条件下能长期地连续运行，在规定的考

核期内不发生或少发生故障或事故。

运行的长期性 要求机组达到应有的使用年限。就我国目前的情况，要求机组 每 年大修一次，有效寿命 年（小型机组 年，大型机组 年）。

这些运行性能的好坏，在很大程度上受机组安装及检修质量的影响。不难想像，如果 水轮机转轮四周的止漏环间隙不均匀；发电机的气隙一边大一边小；立式机组的轴线不是 铅垂直线，而是一条倾斜的折线；轴承松动或者轴瓦间隙不正确等等，都势必破坏机组的 运行性能。上述的各种问题都必然使机组在运行中发生不应有的振动、摆动；主要零部件 将承受额外的周期性交变力的作用，从而加快磨损甚至造成破坏。机组运行不稳定，故障 或事故就在所难免，使用寿命也就必然缩短。

检修质量直接影响机组性能和效益

水轮发电机组一但投入运行，就应该长期、连续地发电生产，尽可能满足电网和用户

对电力、电量和供电质量的要求。但机组总会发生气蚀、泥沙磨损、机械磨损、绝缘老化 等等损坏，其工作参数会逐渐下降，运行性能也会不断变差。搞好机组的日常维护，合理 安排检修并保证检修质量，就可以尽量延长机组的正常运行，不断地恢复甚至改善其工作 参数。机组以至整个电站就能取得最大的社会效益和经济效益。

（二）水轮发电机组安装与检修的特点

与其它行业情况相比，水轮发电机组的安装、检修更为复杂和特殊，有它自己的一整 套程序和方法，已经发展成了一个专门的知识领域。其基本的特点有以下几方面。

起重和运输工作非常重要

由于水轮发电机组的零部件尺寸大、重量重、安装的空间和装配的间隙又很小，因而

在安装及检修过程中，零部件的起吊和运输就显得特别重要。专业的安装队和不少水电站 都配有专门的起重工人，甚至设有起重的专职技术人员。重视起重工作，确保设备及人员 的安全是机组安装、检修工程的首要问题。

安装与检修是综合性的、复杂而要求很高的工程

设备安装与土建施工交叉进行。水轮机的尾水管里衬、座环，蜗壳等部件，发电 机的定子、下机架等都是由混凝土结构支撑和固定的。安装时由下而上逐件进行，每装好

一件就要浇注混凝土，设备安装总是与土建施工交叉进行的。

）多工序、多工种协调配合。水轮发电机组的安装远不是简单的摆平、放正，包括

了对零部件的组合、检查；零部件之间的连接；以及各种高精度的测量和调整工作。机组

的安装、检修需要钳工、焊工、管道工等很多工种，而且必须严密组织，协调配合才能保 证质量。

有非常严格的质量要求。水轮发电机组安装、检修的质量要求非常严格，不仅零

部件的形状、尺寸必须符合要求，它们的中心位置、高程，以致水平度、垂直度等的误差

也必须在允许范围内。零部件的表面质量，尤其是某些组合面还有很高的结合质量要求。至 于机组的整体轴线，更必须达到非常高的质量精度。例如：立式机组水轮机座环的顶平面， 发电机定子的顶平面都必须安装成水平位置，水平度误差不超过每米直径

；对悬式

机组说来，水轮机导轴颈远离推力轴承，轴线检查时它的摆动（双摆幅）却不允许超过

。这样高的精度要求，对尺寸和重量都很大的水轮发电机组，其难度远远超过其

它行业的设备安装。为此，水轮发电机组的安装、检修已形成了一整套特有的测量项目、仪 器、工具和方法，而且国家有专门的技术规范和统一的技术标准。

不同类型的机组有不同的安装程序

水轮机有不同的类型，发电机也有不同的结构形式，因而机组的安装工程会有不同的

程序，甚至某些安装、调整的方法也随机组情况而变化。例如：立式机组与卧式机组不同； 立式机组中悬式结构与伞式结构不同；卧式机组的安装还会因轴承座个数不同而有明显的 区别。而混流式水轮机，轴流式水轮机，水斗式水轮机的安装又会有不同的程序和方法。

机组的安装与检修还有很强的理论性

水轮发电机组的安装、检修，是个复杂的工艺过程，必须在一定的理论知识指导下进

行才能保证质量。

）安装、检修中的高精度测量。机组在安装、检修过程中，要测定环形部件的中心

位置；检查内、外圆柱面的不圆度、同轴度；测定并调整平面的水平度、垂直度等。在被

测部件尺寸很大的情况下，要保证达到高精度，就不得不用一些特殊的工具、仪器，以及 相应的检测方法。

安装、检修中的调整及试验工作。机组在安装、检修过程中，要进行不少困难而

要求又很高的调整或试验工作。如检查并调整机组的轴线；决定并调整导轴瓦的间隙；在

必要时进行转动部分的静平衡甚至动平衡试验等。

总之，水轮发电机组的安装、检修，不同于其它行业的情况，已经发展成了一门既有 理论又有实践的、综合性很强的专门学科。随着水电事业的发展和科学技术的进步，机组 安装、检修中的新工艺、新材料、新技术还在不断出现，这门学科也就在不断地发展和丰 富着。

（三）对水轮发电机组安装与检修的基本要求

正由于水轮发电机组的安装、检修是复杂的综合性工程，又必须在保证质量的前提下 尽量缩短工期，减少人力、物力的消耗，还要为电站今后的运行管理准备条件。就一般情 况而言，应该满足以下的基本要求：

）科学合理的计划安排。机组的安装、检修都应该有科学而周密的计划，对所需要 的设备、材料、人员、经费等作出计划，更要对各工序、各工种的实施和衔接作出安排。这

些计划、安排必须合理，既要保证质量和进度，又要留有余地。在日程安排上如果能运用 线性规划的方法，则往往可以取得更好的效果。

严格质量检查，确保高质量。机组安装的每道工序，机组检修的基本项目，其质

量要求在国家技术规范中都有规定，实际施工时必须严格按规范进行。首先由施工人员自 查，填好安装（或检修）记录；再由技术监理人员检查、验收，填写质量检验记录。只有 严格按规范进行质量检查与控制，才能保证安装、检修达到高质量。

作好各种记录，建好机组技术档案。机组安装或检修的全过程都应作好有关的文

字记录以及数字资料，以便为机组建立一套完整的技术档案，这对于电站的运行管理是非 常重要的。需要的记录如：

零部件到货时的检查、验收记录。 有关缺陷及处理的记录。

主要工序的安装记录。 质量检验记录。

轴线检查、调整，以及轴瓦间隙调整记录。 机组起动试运行，以及各种试验检查记录。

）认真作好工程总结。工程结束后的技术总结十分重要，应当给予充分重视。通过

总结既可以回顾工程的全貌，更可以找出实际的经验和教训来，为今后的工作打下坚实的

基础。不善于总结经验和教训的人是不可能迅速提高的。

第二节 水电站常用的起重机具

起重机具，包括起重机和吊索、吊具，还包括临时使用的葫芦、千斤顶等。除了少数 重要吊具，如发电机转子吊具由制造厂提供外，其余部分通常都是选用的标准产品，本节 将就此作一些简单介绍。另外，在起吊重要部件如发电机转子之前，起吊机具都必须通过 试验检查，试验应按国家有关的技术规范进行。

（一）水电站常用的桥式起重机

水电站的主厂房都装有桥式起重机，它们因用桁架或钢梁横跨主厂房成为桥形而得名。 桥式起重机可在轨道上沿厂房长度方向移动，其行走部分称为“大车”。它的起重部分还可 以在桥形结构上沿厂房的横方向移动，这常称为“小车”。再加上起重部分使重物的上升、 下降，这就形成了三个方向的空间运动体系。

桥式起重机按结构不同，动力不同又可分为不同类型，水电站中常用的有：电动桥式 起重机，电动双梁或电动单梁起重机，以及手动双梁或手动单梁起重机。

电动桥式起重机

大中型水电站常用电动桥式起重机如图

所示。它有两根横跨主厂房的大梁，再加上

图

电动桥式起重机

钢桁架构成桥形结构。其小车成平台形，在主梁的上方行走。起重部分常为不同起重量的

卷扣机，具有主、副两个挂钩，主钩起重量大但升降缓慢，副钩起重量小而运行速度快。电 动桥式起重机的起重量范围很大，运行平稳，但结构比较复杂，自身的尺寸和重量都较大。 电动桥式起重机常在大车梁旁边设控制室，人在上面操作控制。

电动双梁或电动单梁起重机

电动单梁（双梁）起重机如图

图 所示，这是简化后的桥式起重机，经常在中小型电站

电动单梁起重机

见到。它用两根或者一根工字梁横跨主厂房，其大车的形式与桥式起重机类似，但起重部分

多为电动葫芦，吊在主梁的下翼沿上，而小车也就相应得以简化。电动双梁或电动单梁起 重机只有一个挂钩，但升降的速度可以分档变化。而操作控制常为吊牌式的按钮开关，人 在地面上操作。电动双梁的起重量较大，电动单梁的起重量较小，由于结构比桥式起重机 简单，因而尺寸和自重较小，造价也降低不少，但运行的稳定性不如桥式起重机。

手动双梁或手动单梁起重机

这是由人力驱动的起重机，大车、小车靠人拉链条驱动，起重则靠手动葫芦。对机组

容量很小，台数又不多的水电站，它简单而实用。手动单梁的起重量一般不超过 ，而手

动双梁的起重量通常也在

以下。

（二）手动葫芦和千斤顶 手动葫芦和千斤顶，结构简单，尺寸不大而且安装、使用灵活，是水电站常用的辅助 性起重工具。在机组安装、检修过程中常用于零部件的临时性起吊、支撑或者位置调整。

手动葫芦

手动葫芦如图

所示，其型号、参数见表 。起重的高度一般有 等不同

规格，特殊定货还可使起重高度达到

。使用手动葫芦通常应注意以下问题： 实际起重量不得超过额定起重量。

）实际起吊高度不得超过规定的起吊高度。

）挂钩与吊钩应在同一直线上。 千斤顶

千斤顶有螺旋式和油压式两大类，螺旋千斤顶如图

所示，其型号、参数见表

。它

靠人力转动螺母，造成螺杆升降来工作，其底座是圆形的。油压千斤顶用人力动作一个柱

塞泵，产生高压油来顶升活塞，从而实现对重物的升降。油压千斤顶的型号、参数见表 ，其底座是方形的。

手动葫芦

螺旋千斤顶 伞形齿轮； 底座；一轴承；一主架； 棘轮； 一摇柄； 螺杆；

手动葫芦型号、参数

表

图

一挂钩；一起重链；一吊钩；

手拉链；一传动箱

表

图

螺旋千斤顶型号、参

数

套筒；顶块；

铜螺母； 铜套