灯泡贯流式机组结构特点及安装工艺
贵港水电站灯泡贯流式机组结构特点及安装工艺
余德军
(广西水电工程局电力安装公司,广西 南宁 530219)
摘 要:简要介绍了ABB/克瓦纳联合体生产的贵港灯泡贯流式机组的结构特点及安装工艺。
关键词:灯泡贯流式机组;结构特点;安装工艺;贵港水电站
中图分类号:T K733.8 文献标识码:B 文章编号:1001-408X(2000)04-0054-05
贵港航运枢纽水电站位于广西郁江河段贵港市上游约6km,电站共安装4台灯泡贯流式机组,总装机容量120MW,电站是以航运为主,兼有发电的综合利用工程,该电站水轮发电机组采用国际招标采购,最后是ABB/克瓦纳联合体中标
1 机组主要技术参数
1.1 水轮机主要参数
水轮机型式 灯泡贯流式
水轮机型号U K324
最大水头14m
最小水头 2.5m
额定水头8.5m
额定流量403m3/s
额定转速78.9r/min
水轮机出力30.93MW
转轮名义直径 6.9m
1.2 发电机主要技术参数
型号 SAB 693/155/76
额定容量32.6MVA
额定电压10.5kV
额定电流1793A
额定频率50Hz
额定功率因数0.92
飞轮力矩40000kN?m2
2 机组的结构特点及安装工艺
水轮发电机组的主要部件包括管形座、导水机构、转轮、转轮室、主轴及轴承、定子、转子、冷却锥及灯泡头等。
2.1 管形座的结构特点及安装工艺
2.1.1 管形座的结构特点
管形座分内、外管形座。外管形座下游法兰直径Φ9717mm,设2条密封槽与导水机构法兰面相连,重量为42t,外管形座分4瓣及1个里衬组成。内管形座下游法兰直径Φ4350mm,上游法兰面外圈与定子相连,直径为Φ7900mm,总重61t,内管形座分2瓣及上下立柱组成,承受机组的重量及传递其他受力。
2.1.2 安装工艺
(1)在安装间预装配,先将内管形座的立柱与内管形座对接,进行焊接,并进行焊后热处理,最后分成上、下2瓣内管形座。
(2)内管形座拼焊完成,将外管形座及延伸里衬组装到内管形座上,并调整内、外管形座的法兰距离,最后焊接外管形座的连接焊缝。
(3)整个管形座在安装间进行预组装,为上半部内管形座、下半部内管形座、整个外管形座三部分。然后,先吊装下半部内管形座,初步调整,再吊装上半部内管形座,整体调整后,再将组合成整体的外管形座翻身吊到机坑,慢慢地从下游往上游进行套装,并固定在内管形座上进行调整(见图1)。
由于该管形座法兰面已加工成形,没有浇筑混凝土后的再打磨工序,因此在混凝土浇筑过程中,除必须严格控制混凝土浇筑中的变形外,在安装调整中,其技术要求也较高。法兰面的平面度为0.5mm/m,
收稿日期:2000-06-21
作者简介:余德军(1967-),男,广西桂林人,工程师。
第19卷第4期 红水河 Vol.19,No.4
最大值与最小值之差不大于3mm ;内、外管形座法兰面的距离要求为(1030±1)mm ;以内管形座为基准,外管形座法兰面的平行度不超过2mm ;外管形座法兰与内管形座法兰、尾水管法兰的同心度分别不超过2mm 、4mm
。
图1 管形座吊装图
1—下半部管形座 2—上半部管形座 3—外管形座
为防止混凝土浇筑过程中管形座的变形,除严格监视混凝土浇筑变形外,还必须采取行之有效的防变形加固办法:
(1)为控制外管形座与尾水管法兰的距离,采用□32的双槽钢支撑梁,其防变形的效果有明显的加强。
(2)为防止内管形座及外管形座在混凝土浇筑
过程中流道尺寸发生变化,采用双重钢支撑进行加固。先用50根Φ219mm 的钢管在流道进行加固,然后在流道内用42根□16双槽钢分三层加固。
实践证明,上述加固方法效果良好,经混凝土浇筑后管形座控制尺寸未发生超差现象。2.2 导水机构特点及安装工艺2.2.1 导水机构结构特点
导水机构由外导环、内导环、导叶、摩擦拐臂连杆、导叶控制环等组成。导叶为16个,圆锥形布置,导叶轴与水轮机轴夹角为60°,导叶轴承采用自润滑轴承,在拐臂上设计摩擦副对导叶关闭卡阻保护。当关导叶时,若导叶受卡阻,关闭力矩大于摩擦力矩,摩擦副之间产生相对滑动并通过传感器发出信号,除了被卡的导叶,其余导叶仍能继续关闭。拐臂、连杆、控制环及与接力器之间均采用铰连接,控制环上设有分段关闭及开、关限位装置。
2.2.2 安装工艺
(1)在安装间组装安装工具,并调整其水平不超
过0.5mm/m ;
(2)组装外导环及内导环,调整内、外导环的同心度;
(3)吊出内导环;(4)吊装导叶;
(5)初步调整导叶与外导环的端面间隙;(6)再次吊入内导环与导叶连接;(7)调整导叶端面间隙;(8)安装拐臂及控制环;
(9)进行导叶全开、全关并调整导叶立面间隙及
定位螺栓;
(10)完善导水机构的安装。
该导水机构的结构及安装工艺有许多独特之处:
(1)导水机构在安装间组装时,大头朝上,有利
于导叶的插入,避免装内导环时,整体起吊外导环;
(2)在拐臂的设计上,采用摩擦铜环,代替剪断销及其它导叶卡阻保护,当导叶被卡阻时,关闭力矩大于摩擦力矩,摩擦环产生移位,保护导叶不受损伤;
(3)拐臂的摩擦铜环拧紧力矩与导叶的奇偶编号有关,编号奇数力矩为35N ?m ,编号偶数为42N ?m ,目的在单个导叶受卡阻不会影响到其他相邻的导叶,其他导叶仍可继续关闭到零。2.3 转轮结构特点及安装工艺2.3.1 结构特点
转轮的桨叶为4片,由转轮接力器活塞操作。桨叶有7道密封,并在不拆卸叶片的情况下,可以更换桨叶密封。转轮在现场安装后无需做任何渗漏及耐压试验。
该电站设有轮毂升压泵,当轮毂内油压小于0.3MPa 时,油泵启动以维持轮毂油压在0.3MPa 。2.3.2 安装工艺
(1)在轮毂直立状态安装对称2片桨叶;
(2)利用其余2个桨叶面之一作为翻身吊点进行翻身;
(3)翻身后,在起吊状态安装第3片桨叶,然后吊入机坑与主轴联接;
(4)在机坑内完成第4片桨叶的安装。2.4 转轮室结构特点及安装工艺
转轮室为不锈钢内衬,其他结构与安装工艺均
与其它电站无大的差别,在此不再赘述。
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2.5 主轴与轴承
2.5.1 结构特点
发电机、水轮机共用一根主轴,主轴为外径Φ1040mm、内径Φ240mm的空心结构,重75t。机组转动部分由2个导轴承支承,发电机转子和水轮机转轮均在轴承外侧。水轮机导轴承为筒式导瓦,
发电机导瓦由底部4块导瓦及顶部2块导瓦构成。发电机推力轴承有12块正推力瓦及12块反推力瓦,分别承受正向及反向推力,最大正向推力3800 kN,最大反向推力3400kN,发电机导轴承与正反推力轴承组成一体构成组合轴承。组合轴承的最大特点是推力轴承无推力镜板,推力轴瓦与主轴接触,这种结构有优点也有缺陷。优点是没有分瓣镜板的组合错位及间隙问题,接触面的平滑性及摆度均很好,但缺陷是一旦发生烧瓦,主轴接触面损伤,修复困难。
2.5.2 安装工艺
(1)主轴与水导轴承在安装间组装后吊入机坑;
(2)发电机导轴承安装;
发电机导轴承在转子及转轮与主轴联接后,即可开始调整,先调整下部4块导瓦,方法为:启动发电机侧高压顶起油泵,顶起传动部分,用百分表监测顶起高度,根据4块瓦的压力表显示值,决定导瓦衬垫的刮削量。
导瓦间隙设计要求为:底部4块导瓦(0.05±0.02)mm,顶部2块导瓦原设计为(0.3±0.05) mm,但1号机根据此设计值进行调整,就目前运行情况来看,导瓦的瓦温偏高,根据这一实际情况,2号～4号机修改此间隙为(0.6±0.05)mm,经运行监测,瓦温较1号机低8℃～10℃。
(3)发电机推力轴承安装;
推力轴承轴瓦的调整依靠转动部分轴向移动来完成,正推力轴承间隙为(0+0.02)/0mm,反推力轴承间隙为(0.3±0.02)mm。
(4)轴承完善,轴承油管、测温元件及其他附件安装,最后安装轴承盖。
2.6 定子结构特点及安装工艺
2.6.1
结构特点
该电站定子机座为焊接结构,1号、2号机定子机座分2瓣运至现场把合焊接成整体。3号、4号机定子机座整体运至现场。
该机座的特殊之处在于壳体内侧有60个V型单元(见图2),这些V型单元有以下优点:
(1)保证定子铁芯的同心度;
(2)保证定子铁芯与机座壳体之间必要的空间,以利于通风槽内的空气循环,并为冷却风导向;
(3)提高定子抵抗外部水压的能力;
(4)确保稳定的空气间隙;
(5)它们是定子机座与铁芯之间的弹性单元,允许定子铁芯径向热膨胀,防止定子铁芯片轴向扭曲。
图2 定子结构V型单元
每个V型单元各有5环定位筋安装托板,每根定位筋对应5块楔形板固定,楔形板焊在定位筋安装托板上,定位筋在调整过程中,其背面与楔形板之间插入1mm垫片,这些垫片在铁芯片堆叠期间分段取出,保证定位筋与楔形板之间有1mm的间隙,使整个定子铁芯为浮动式结构,有利于铁芯的热胀冷缩及减少震动噪音。整个定子共安装60根定位筋,定子绕组为双层杆式叠绕组单支路,其绝缘等级为F级。
2.6.2 安装工艺
在此不对分瓣定子机座把合焊接工艺作介绍,仅简要说明定子机座组圆成整体后的定位筋调整,铁芯堆叠工作。
(1)将组合后的定子D E面(驱动端)朝下,安置在已调整水平的支墩上,检查D E面水平度在0.5 mm/m范围内,最大值与最小值不超过2mm;
(2)安装测圆架,调整其垂直度在0.2mm/m 范围内,测量定子机座的圆度;
(3)安装定子机座2、4环上的定位板其半径及扭曲度应符合要求,此定位板的作用是为定位筋安装定位;
(4)安装第1根筋,调整其直径为(7324±0.32)mm;
(5)安装六等份筋,调整六等份筋的半径及弦距;
红水河2000年第4期
(6)按上述方法安装所有定位筋,拧紧托板上的螺栓,点焊托板,点焊完毕,检查所有定位筋半径值及弦距,符合要求后,满焊托板;
(7)满焊后,复查所有定位筋半径值及弦距值;
半径值(3662±0.16)mm,弦距值340.4mm,误差值(0.3～1.1)mm;
(8)安装调整D E端下齿压板;
(9)按照ABB指导图的堆叠方法进行铁芯片堆叠。铁芯堆叠直径为(6930±0.32)mm,叠至20 mm时,在每张铁芯片的槽中对称装2根槽样棒,并根据槽的尺寸调整槽样棒的厚度;
(10)叠至470mm时,在定子分缝处插入压紧螺杆;
(11)按图纸要求,在叠片期间安装通风片、测温元件、导向衬套等部件,并根据需要调整槽样棒的高度;
(12)分4段压紧铁芯片,4段压紧高度分别为: 470mm、952mm、1432mm、1550mm;
(13)铁芯堆叠完成后,进行挡风板及其他附件安装,最后进行铁损试验;
(14)定子下线。
2.7 转子结构特点及安装工艺
2.7.1 结构特点
转子采用无轴悬臂结构,转子支架为斜臂圆盘结构,转子采用斜臂结构有下列优点:
(1)机组力矩只作用于斜臂延伸方向;
(2)斜臂结构由于允许磁轭微小旋转,斜臂可以吸收磁轭由于离心力及热膨胀产生的膨胀,这些力在机组启动及停机、负荷变化期间产生;磁轭为5个筒形铸钢件组成,通过斜臂连焊成一个整体,5个圆筒之间的空间可提高机组的通风散热。
2.7.2 安装工艺
转子不需要进行叠片,只进行磁极挂装,因此工艺比较简单。在挂装过程中,根据半径的测量尺寸,通过加减磁极与转子磁轭之间的垫片厚度,调整磁极的圆度。
转子的安装包括76个磁极挂装,励磁引线安装、磁极连接等工作。
2.8 冷却锥及灯泡头
冷却锥采用双层薄壁结构,外层采用不锈钢和普通钢组成的复合钢板,内层为普通钢板,内、外层之间的空腔为发电机空冷器冷却水的循环通道。灯泡头呈球状,由钢板焊接而成。
灯泡头与冷却套之间采用法兰联接,这样冷却锥及灯泡头内的大量工作(冷却器安装、冷却水泵及冷却水管路安装及其它平台,楼梯、栏杆等附属设备的安装)均可在安装间完成,减少了吊入机坑后的工作量,为整个工期提前创造了先决条件。
3 机组的特殊结构及安装工艺
该机组在设计上采用独特的结构及安装工艺。
3.1 特殊的双头螺栓结构
贯流式机组的组合法兰面较多,连接机组的连接螺栓相应增多,在螺栓的设计上,ABB采用特殊的双头螺栓结构,其结构特点为螺栓光杆较螺栓螺牙直径小,而且螺栓两端螺牙长度不同,长牙的一端作为拉伸工具安装,在螺栓的拧紧过程中,采用气动液压拉伸工具,从而减少劳动强度,提高螺栓伸长测量的精度。
3.2 NE D(非驱动端)支架
该机组在定子非驱动端设计一个八等份支臂架,其作用为:
(1)作为定子运输、翻身、
吊装时的加固功能;
(2)为冷却锥的一些附属设备提供一个安装工位,在支架上布置6台风机、8个制动器、6个加热器,励磁系统碳刷、挡风板等;
(3)当定子与冷却锥组合后,该支架的挡风板形成一个密闭的空间,为定子、转子的风冷系统提供一个循环的通道,而不影响冷却锥的内部结构。
该支架具有独立性,可单独进行组装,当定子总体耐压试验完成后,进行定子与支架的中心找正,将支架把合在定子非驱动端法兰上,并完成挡风板的装配。
3.3 大件吊装、组装的特殊装置
该机组在大件吊装、组装上,设计了一套完整的吊装、组装工具(见图3)。
图3 发电机吊装安装轨道
余德军:贵港水电站灯泡贯流式机组结构特点及安装工艺
(1)在导流墩及流道上,布置2条约14m的工字钢轨道,并固定在混凝土和钢结构架上。
(2)按定子、转子中心高程调整轨道的中心水平。
(3)在安装间,完成定子、冷却锥、灯泡头移动工具的安装,并逐一吊进机坑,用手拉葫芦将各部件拉到一定位置,进行法兰组合;该套吊装工具使各部件在吊进机坑后,各部件基本同心,在进行组合套装时,只需用千斤顶进行少量调整即可对位,避免长时间使用桥机,弥补百龙滩冷却锥在存放时引起的种种难题,减少安装难度、提高工效。
3.4 轴承的润滑系统
该系统只设计1个主油箱及重力油箱,主油箱配置1套高压油顶起装置及轴承润滑油循环系统,重力油箱的作用只是在主油箱出现故障时,维持机组故障停机时轴承运行需油量。
该油系统在结构设计上较简单、合理,易于安装。主要体现在:
(1)由于转轮的油压不需要油系统的油压来维护,从而减少一个高位油箱,减少了为转轮补充油压的油管路;
(2)循环水的油冷却器与主油箱设计在一起,简化了油管路系统。
4 结束语
通过贵港电站4台机组的安装,我们受益匪浅,但也颇多体会,我们希望能从贵港电站的安装中积累经验,吸取教训,为今后贯流式机组的安装提供借鉴。
简 讯
国务院确定“十五”西电东送广东10000MW
国家电力公司部署落实项目安排
日前,国务院办公会议研究确定,“十五”期间向广东送电10000MW。9月12日,国家电力公司召开西电东送第二次工作会议,落实国务院的决定,具体部署加快送电广东各项工程前期及建设工作。这次工作会议也标志着西电东送工作已从论证规划阶段转入启动实施阶段。
国家电力公司副总经理周大兵出席会议并讲话。国家电力公司西电东送办公室主任、总经理助理周小谦作了会议总结,国电公司西电东送办公室副主任、战略规划部主任姜绍俊作了工作报告。
国务院办公会议初步明确向广东送电工程的项目及工作包括:天广三回500kV输变电工程;贵州至广东输变电及电源建设工程;云南宝丰—罗平—天生桥500kV交流工程;三峡电力送广东交流及直流工程;龙滩、小湾电站的前期工作;加快三一万线建设,实现川渝联网,使二滩电力送华中,置换华中部分电力到广东。为保证以上主体工程建成并发挥效益,配套进行的工程包括:天广直流的建设,天生桥换流站联变建设,贵州和云南各省配套建设的电网工程建设,向广东送电二次系统等工程。
周大兵在讲话中指出,这次西电东送工作会议标志着西电东送工作已从论证阶段转入启动阶段,从规划阶段转入实施阶段。他要求有关各单位要从资源优化配置、全国联网以及深化电力改革等方面来认识这一工作的重要性和意义,高度重视,增强紧迫感,明确任务。落实计划,落实责任,落实进度,务期必成。他同时要求设计研究工作要跟上工程的要求,优化设计,降低造价,加强对系统稳定性的研究,对施工安全,周大兵也提出了具体的要求。
周小谦在总结讲话中对送电广东10000MW的具体项目问题进行了明确的部署和安排。来自国家电力公司本部、国电南方公司、有关省电力公司以及相关设计、科研单位的代表出席了本次会议。
广西水力发电工程学会秘书处供稿红水河2000年第4期