冲击式水轮机发电机组安装技术论文
冲击式水轮机发电机组安装技术探讨
【摘 要】水电建设在我国国民经济发展中有着举足轻重的地位，然而， 随着我国水电站开发资源的日趋减少，高水头冲击式水轮发电机组的开发优势将更加明显，具有更广阔的发展前景。文章以某电站的实践经验，对冲击式水轮发电机组的关键安装技术进行了探讨。
【关键词】水电；冲击式水轮机；安装；配水环
1.工程概述
某水电站为单一发电工程，该电站安装了2台同一型号的6喷嘴冲击式水轮发电机组。水轮发电机组参数如下：
发电机型号：sf27-12/3600；
水轮机型号：cj325-l-155/6×15
额定功率：27mw；
额定电压：1.05kv；
额定电流：1746.6a；
额定功率因数：0.85（滞后）；
机组额定水头：374.2m；
额定转速：500r/min；
飞逸转速：906r/min。
该电站发电机部分与其它型立式机组安装基本相同，所以文章主要探讨以下施工工艺：（1）配水环管安装工艺；（2）喷嘴的喷针安装工艺。
2.配水环管的安装
配水环管分为6节支管和5节凑合节在现场拼焊。在喷嘴法兰与配水环管支管法兰间设置有调整垫，喷嘴安装前用专用工具（模型转轮和中心测杆）测量并加工调整垫，从而保证喷嘴的安装精度。
2.1 配水环管的安装与调整
（1）进水口及喷针法兰的垂直度检查；每个法兰的垂直度用线坠检查，在法兰左右分别布置2个线锤，以保证法兰面的垂直。
（2）以机组x、y轴线为基准，进行配水环管进口法兰的调整。一条法兰面的平行线检查到机组x轴线的距离、法兰面与x轴线的平行度、法兰面的高程；一条纵轴线检查进口法兰到机组y轴线的距离，保证与后面安装的水轮机进口球阀和压力钢管在同一轴线上。
（3）机组中心的确定；在稳水栅上自制安装专用平台，用全站仪找出机组中心点，并做标记，用以测量喷嘴法兰到机组中心的距离，保证转轮和喷嘴法兰同心。
（4）找到喷嘴法兰平面的中心点；在每个喷嘴法兰面相平行100mm位置，安装一个槽钢架，通过计算角度并用精密全站仪找出法兰的中心点并冲点做标志。该点作为法兰调整测量的基准点。
2.2 配水环管调整
配水环管基本的安装要求：喷嘴法兰到中心距离误差≤±5mm，两喷嘴法兰间距误差≤±3mm，法兰垂直度误差≤1mm，高程误差≤±1mm。凑合节与支管合缝内部错牙≤5mm。
（1）第1节配水环管的调整方法；先粗调叉管1进口法兰面的高程及中心至y基准线的距离偏差以及进口法兰面与x基准线的平行度偏差，以及喷嘴法兰的高程和到中心线的距离，各项指标需同时满足要求如图1。以此作为进水球阀安装、调整（中心、高程及方位）的基准。在调整中用吊钢琴线的方法来测量进水口及喷针法兰面的垂直度偏差。并通过全站仪检查至机组中心的尺寸，满足设计要求后进行加固。
（2）第2、3、4节节配水环管的调整方法；先调整各法兰距中心的距离、高程、垂直度、然后调整各喷嘴法兰的间距。角度调整：各喷嘴法兰之间的距离调整合格后，通过在各喷嘴法兰平面吊线锤，找出垂直中心线，再通过钢板尺检查中心线与平行做点相重合。法兰的垂直度通过千斤顶配合各支腿的调整螺栓进行调整如图2。最后进行各参数的精调校核，调整合格后，用槽钢等将配水环管固定。
（3）第5、6节的调整方法；与前几节一样，第6节支管安装调整完毕后，通过检查各喷嘴法兰的调整参数合格后，最后进行凑合节安装。
2.3 配水环管的焊接工艺
配水环管的焊接；配水环管环缝焊前焊条经350℃烘焙1h。配水环管焊缝应先预热，预热温度为100～120℃，预热范围应不小于焊缝周围100mm的区域。在保证焊缝质量的同时，须控制好变形量，保证各法兰的最终尺寸。焊接变形控制：首先进行加固配水环管，
焊定位板进行定位焊。焊接过程中，必须将上一层焊渣彻底清除干净，同时层间接头应错开30-50mm，应分段、对称、退步、窄道焊接，焊条摆动的幅度不应超过焊条直径的4倍；连续进行焊接时，中断焊接前最小焊接厚度不得小于板厚的2/3。采用预热焊接时，若中断焊接，应采取保温措施。环缝的焊接应根据各环缝周长的不同，确定合理的同时施焊人数。焊接过程中，加强对配水环管（叉管）安装位置偏差的监测，根据情况随时调整焊接顺序。
2.4 配水环管的水压试验
为了有效消除配水环管在工厂及现场焊接施工的内部应力和检验其强度，对焊接调整完的配水环管要进行水压试验。配水环管属于薄壁承压容器，随着压力的不断上升，因弹性变形有可能引起各叉管出口法兰安装位置发生细微变化。为此，在水压试验前，用钢板条将6个叉管的出口法兰临时点焊固定成整体，以增强结构刚度如图3。
变形监测用百分表测量，表座应与配水环管无任何连接。每个喷嘴法兰的垂直方向架1块表，进水口法兰的垂直方向架1块表，监测各法兰的轴向位移。配水环管外围及上方均布3块表，监测环管的膨胀量。5、6号喷嘴法兰的平行方向各架1块表，监测配水环管向外的扩张量。水压试验的最终压力为7、5mpa。应分阶段逐步升压，水温要求不低于5℃。
3.喷针的安装方法
3.1 喷针调整方法
调整准备；第一、清扫并打磨配水环管法兰面，并检查其法兰面的垂直度，要求不能超过每米0.20mm，如果无法满足其要求，就必须对法兰面进行打磨处理。第二、安装调整模拟转轮，测量中心高程（a），并在调整转轮上做出明确标示。其误差不能超过±0.50mm。第三、安装喷针调整工具，在安装前，检查调整工具是否有变形或损坏。
3.2 喷针调整步骤
第一、安装调整工具，进行数据测量，计算得出需加垫厚度；第二、按照计算加垫厚度，加垫装配后，继续测量。若不满足安装要求，按实测值重新计算后，加垫在进行测量，直至复合安装要求，计算出实际加垫厚度值；第三、计算出的实际加垫厚度值最终成为调整垫的加工值。
3.3 喷针调整
（1）所有准备工作完成后，对喷针逐个进行调整，其调整过程主要控制喷针中心高程（h）与转轮中心的偏差及喷针射流线与转轮之间的水平距离（b）。（如图4）
（2）数据测量，通过计算得出在喷针与喷水环管法兰之间调整垫加工尺寸。其计算公式喷针调整计算公式：
a2+b2=；/r=δ
a表示：喷针中心与转轮中心的高差。（实测值减去设计值）
b表示：喷针中心与转轮中心的切点距离。（实测值减去设计值）
r表示：喷针加垫的倍数关系。（计算公式：即除以喷针法兰直
径。）
δ表示：喷针法兰加垫的实际尺寸。
h=ctg×单位弧长（l）
l表示：喷针法兰在圆周1°所计算的弧长。
h表示：喷针法兰加垫位置。
（3）计算出加垫数据及加垫位置后，在进行测量是否合格，同时要测量出喷针法兰面到喷针射线点的距离，（也就是喷针法兰面至转轮中心切点的距离）。如果与设计值有所偏差，因此在加工调整法兰垫厚度时进行调整，消除其偏差，以满足安装要求。
（4）调整完毕后，通过测量计算数据，对调整法兰垫进行加工。其加工精度要求为3.2。加工误差不超过0.05mm。在加工时应注意要明确标识出方位，以免在加工时出现混乱。
（5）调整垫加工完毕后，对其各点进行检查后安装。
4.结束语
随着水电资源开发程度的不断提高，大、中型的水电站将会逐渐减少，高水头冲击式水轮发电机组的开发优势将更加明显，具有更广阔的发展前景。冲击式水轮机发电机组未来的发展趋势是在提高效率的同时向高水头、大容量的方向发展，传统的小型卧式机组将逐渐被结构和控制简单的立式多喷嘴高转速机组所取代。
浅析水电站水轮发电机组安装要点
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浅析水电站水轮发电机组安装要点
浅析水电站水轮发电机组安装要点
摘要：水轮机能否长期安全有效运行，除设计和制造方面外，在很大程度上决定于安装质量和维护安装人员有丰富的水轮发电机组安装经验很重要，同时严格按照设备厂家技术说明书的要求及有关国家标准，严把安装质量关，使各项指标达到图纸技术文件及有关标准要求。
关键词：水电站；水轮发电机组；安装
中图分类号：TV7文献标识码： A
1.轴伸贯流式水轮发电机组特点
由于轴伸贯流式水轮发电机组适用于开发低水头、大流量水力资源。与传统的立式轴流式机组相比具有结构简单、维护方便、土建工程量小以及大的过流量等优点。相同容量的机组，轴伸式机组转轮直径较轴流式小约10%~15%，年发电量增加10%~15%，土建工程投资费用较轴流式约节省20%，经济效益显著。
轴伸贯流式水轮发电机组采用卧式布置，水流沿轴向流经叶片的进出口，出叶片后，经弯形尾水管流出，水轮机卧式轴穿出尾水管与发电机大轴连接，发电机水平布置在厂房内。该机组采用三支点的筒式滑动轴承，无高压顶起装置，强迫油循环冷却，巴式合金瓦，现场研刮。水轮机部分由进水管、导水机构、径向轴承装、主轴密封、转动部分、转轮室与直锥管、肘管埋入部分、回复机构等组成。发电机部分由定子、转子、径向推力轴承、径向轴承、挡水圈、刹车盘、安全罩、底板、集电环及刷架等部分组成。定子与座式轴承均布置于底板上，底板与地基浇注一体。水轮机轴和发电机轴通过过渡法兰硬性联接，水机套筒式径向轴承布置于固定座环内支撑上，GD008-WZ-290水轮机及SFW1000-10/1430型发电机详细参数见下表：
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2.水轮发电机组的安装条件
首先是对安装单位的要求：安装单位的现场主要管理技术人员数量及资格，施工设备数量和规格性能经监理审核符合承包合同要求；安装单位必须建立质量保证体系，有切实可行的质量管理制度；工程监理单位要对安装单位呈报的施工组织设计施工措施计划施工进度计划供货计划和资金流计划等技术资料审核和批准。
冲击式水轮机喷管中心线与转轮节圆找正方法
《装备制造技术）２０１３年第１ １期
冲击式水轮机喷管中心线与转轮节圆找正方法
庞坚强
（南宁发电设备总厂，广西南宁５３００３１）
摘要：通过对卧式冲击式水轮机导水机构的研究以及对现有镗床结构的了解，结合现有的生产条件，对镗床作适当的 改进，从而满足导水机构机壳加工的要求。 关键词：射流中心线；转轮节圆；镗床；相切；校正加工；改造
中图分类号：ＴＫ７３０．７ 文献标识码：Ｂ 文章编号：１６７２—５４５Ｘ（２０１３）１１—０１１３—０３
在冲击式水轮机中，目前电站中使用的机组大 多数为切击式水轮机，喷管、转轮、机壳是主要零件， 根据水头高低、水流量、机组大小的不同，喷管一般
有１～６组。水轮机射流中心线必须与转轮节圆相 切，一般情况下，与喷管相装配的孔径划线后在镗床
上校正加工，都会产生如图１中的误差，要保证喷管 中心线与转轮水斗中心线相切，需要有一个精密旋
转的工作台及加工中心，才能完成这道工序。同时， 由于机壳较大，不经过改装工作台，必须在大镗床工
作台上加工。这样设备的投资较大，且冲击式水轮机 在水电站中用得较少，制造成本较高。
根据喷管与机壳之间装配孔的尺寸要求，选定 镗床刀盘的回转直径，对现有镗床作适当的改造，采 用新的镗削方法，进行粗镗。通过装配方法测量找
正，测量出图１中的误差△。、△：、△ 、△ ，重新在镗 床上校正，加工合图纸要求。这样，既减少了设备的 投资，也减少了依赖委外加工，而且其它类似的零件
加工，也可以采用这种方法加工完成。操作简单，经 济实用。
节 心线 ．
一舯：羞～ ｔ，／ 喷管射流中心线 一
图１喷管射流中心线与转轮水斗及 节圆中心线的误差值示意图
１ 镗床工作台的现状及改造方法
Ｔ６８镗床工作台尺寸为８００ ｍｍ×１ ０００ ｍｍ．刀 盘直径尺寸为 ５００ ｍｍ，主轴回转直径为 ３００ ｍｍ，
最大负荷５０ ０００ Ｎ，根据需要可拆卸镗床工作台，镗 床外型示意图如图２所示。
iData_140MW冲击式水轮发电机组结构特点_李邦明
140MW冲击式水轮发电机组结构特点李邦明，钱生坤，晏克力（东方电气集团东方电机有限公司，四川德阳618000）摘要：金窝水电站140MW冲击式水轮机是目前国内制造的单机容量最大的冲击式水轮机，也是目前亚洲单机容量最大的冲击式水轮机，主要从水轮机、发电机、进水球阀三方面介绍该机组的主要结构特点。关键词：水轮发电机组；冲击式水轮机；喷嘴；发电机；球阀中图分类号：TK730.3;TK735文献标识码：A文章编号：1672-5387（2011）06-0009-04
收稿日期：2011-04-26作者简介：李邦明（1964-），男，高级工程师，从事水轮机结构设计工作。0引言金窝电站位于四川省石棉县及康定县境内的田湾河上，其首部枢纽、厂房分别与仁宗海水库电站厂房和大发水电站首部枢纽衔接，装设2台单机容量为140MW的水轮发电机组。本梯级水电站工程为单一的发电工程，无防洪、航运、供水等综合利用要求，金窝电站水轮发电机组是我公司设计制造的国内单机容量最大、转轮直径最大、高转速发电机、球阀直径最大的冲击式水轮发电机组，也是目前亚洲单机容量最大的冲击式水轮发电机组。1水轮机部分1.1水轮机的基本技术参数水轮机型号CJ610-L-263/6×24额定出力143.6MW最大出力160MW最大水头619.8m最小水头594.9m额定水头595m额定转速375r/min额定流量27m3/s喷嘴数6射流直径240mm最大飞逸转速675r/min机组旋转方向俯视顺时针1.2水轮机结构金窝电站水轮机为立轴、6喷嘴6折向器结构的水斗式水轮机组，每个喷嘴和折向器均设有接力器及行程位移传感器，通过电信号使喷针及折向器协联动作，确保机组稳定运行，喷嘴的运行个数，按照水轮机的负荷自动切换，以达到水轮机的最佳效率；并采用刚度较好的筒式导轴承，且轴承的支架及油箱充分利用了埋入混凝土中的机壳内盖部分，为确保其刚度及精度，机壳内盖采用整体制造和加工技术，这样可大大提高轴承运行时的稳定性。主要部件有：转轮、喷嘴装配、水轮机主轴、水导轴承、配水环管、机壳、稳水栅、管路系统及仪表等。其中转轮及喷嘴装配由奥地利维奥公司设计制造。1.2.1转轮转轮水力设计由奥地利维奥公司瑞士水力设计中心负责，转轮的结构设计、制造在奥地利完成，转轮具有足够的强度和刚度，能够承受任何可能产生的作用在转轮上的最大射流冲击力和离心力，包括飞逸转速在内的运行中施加的射流作用合力。在最大水头、最大负荷、启动工况或飞逸工况下，作用在转轮水斗根部的最大交变应力不超过32MPa，平均应力不超过60MPa。转轮的等效冲击次数不低于为1.5×1010次。在此等效冲击次数内转轮承受周期性变动负荷作用下不发生断裂或有害变形。转轮采用X3CrNi13-4不锈钢制作,制造工艺采用高焊工艺（HIWELDTM）制造，转轮轮盘锻件延伸至40％最大工作应力（交变应力）处，外部水斗也采用锻件数控加工。转轮加工完成后将进行整体退火，去应力处理。转轮拆卸采用下拆方式，经稳水栅运出。第34卷第6期水电站机电技术Vol.34No.62011年12月Mechanical&ElectricalTechniqueofHydropowerStationDec.201191.2.2喷嘴装配喷管采用直流内控式，控制机构设在喷管内，各喷嘴以相同的开口和其他喷嘴并列同步投入运行，也可单独投入运行。各喷嘴和各偏流器之间全部用油压直接控制。整个行程范围内喷针具有水力自关闭能力。正常工作油压等级为6.3MPa。喷针接力器内设有平衡弹簧，在调速器油压系统失压时，在运行水头范围内，喷针具有从全开到全关位置的自关闭趋势，每个喷管都设有一个偏流器。偏流器的切水刀板采用铸不锈钢，偏流器采用油压开启及弹簧关闭。每一个偏流器都有一个独立的接力器操作。每个喷管外部设有反映喷针行程的变送器，将信号传递给计算机监控系统，喷管用法兰和配水环管连接，中间设有调整法兰，调整法兰随喷管供货，以便微调射流方向和位置，调整固定后将保持长期不变。1.2.3水轮机主轴水轮机主轴采用20SiMn钢整锻，中空结构，外法兰式。在主轴中心孔可以安装提升转轮用的接力器。水轮机主轴与转轮采用摩擦联接方式，用液压拉伸器预紧联接螺栓。由于受流道尺寸控制，主轴下段（滑转子以下）外径/内径为φ800/φ300，主轴上段（滑转子以上）外径/内径为φ950/φ650。主轴与转轮联接部分由维奥公司设计。1.2.4水导轴承为了满足水斗式水轮机喷嘴切换过程中轴承受力的大小和方向经常变化的工况，在金窝电站水轮机上采用刚度较好的筒式导轴承，并且轴承的支架及油箱充分利用了埋入混凝土中的机壳内盖部分，为确保其刚度及精度，机壳内盖整体制造和加工，这样可大大提高轴承运行时的稳定性。冷却器采用金属翅片式冷却管，上拆，便于检修及维护，轴瓦分两半。1.2.5配水环管配水环管材料为WDB620，其屈服强度大于490MPa，抗拉强度大于620MPa。配水环管采用单面环绕的进水方式，其进口直径为φ1900mm，配水环管在厂内分6段制造，每叉管1段，最大运输尺寸6815×4230×2400，厂内整体预装，用调整转轮及专用调整工具检查，三叉管设计为月牙肋加强方式，配水环管中与喷嘴连接的法兰段在厂内整体预装时用专用调整工具检查正确后施焊，配水环管进水口设有推力环，与进水球阀伸缩节用法兰连接，根据技术协议，配水环管设计压力为1.25倍最大运行水头，厂内按1.5倍的设计压力分段打压，配水环管工地现场按1.5倍的设计压力整体打压。1.2.6机壳机壳采用钢板焊接结构，外形为八边形，机壳分上中下三段：上段由机壳盖、内盖及护水锥等部件组成，机壳盖分两半，壁厚20mm，外壁设足够筋板，分半面工地把合后封焊；机壳内盖厂内整体制造，工地安装时用调节螺栓调整后焊接在机壳盖上；护水锥分两节，工地把合后安装在机壳内盖上。机壳中段和下段均为八边形筒式结构，各分8瓣，每边为一瓣，每瓣外壁设筋板加固，工地组焊，机壳中段壁厚20mm，下段壁厚12mm，为方便工地安装，机壳中段和下段在厂内预装时焊把合角钢及定位工具，工地安装后拆出。机壳中段设转轮运输门，运输门尺寸1425×3800，全开时，作为转轮运输通道，门上设有一小门，供平时进人用。1.2.7稳水栅主梁为两根400×144×12.5工字钢，副梁用250×116×8工字钢，在主梁中部设有钢管支撑，在平水栅主梁上铺设两根水平轨道，方便转轮及喷嘴运输，轻轨铺到副厂房。稳水栅设计为块式结构，用扁钢焊接而成，工地铺设后将每块焊在工地预埋的支撑平水栅的工字钢上，根据维奥公司要求，栅板与机壳内壁距离220～300mm，确保水流顺利下泄，不至引起有害振动。1.2.8管路部分补气管路：机壳内盖上设有两根内径为φ200的补气管，以防止水导轴承因机壳内的负压而失油，机壳内每个喷嘴旁各设一根内径为φ300的补气管，该补气管接至下游尾水渠。另外还设有轴承冷却水进出水管（φ357×3.5）、喷嘴接力器及折向器接力器操作油管路及漏油管、配水环管进口测压管等。2发电机部分发电机采用具有上下两个导轴承的立轴悬式结构。主要特点有：轴系采用一根轴结构，推力轴承置于上导轴承上面的油槽内，并采用内循环冷却方式。发电机通风型式为双路密闭自循环空气冷却系统机组转速较高达375r/min，转动部件的应力高，结构布置紧凑。水电站机电技术第34卷102.1发电机的基本技术参数型号SF140-16/5800额定容量155.56MVA额定功率140MW额定电压15750V额定电流5702A功率因数0.9(滞后)飞逸转速675r/min定子铁心外径φ5800mm定子铁心长度2100mm2.2电磁设计（1）合理控制电磁负荷、优化电磁方案；（2）采用高电场强F级绝缘系统，采用绝缘厚度为0.20mm的双玻璃丝包扁铜线，减薄了绝缘厚度，有效地提高了定子槽利用率，提高了发电机效率；（3）小于360°换位技术，减少定子线棒的附加铜耗；（4）采用优质50WW290优质冷轧硅钢片，具有低损耗、无老化、高导磁率的优点；（5）磁极线圈采用带散热匝的异形铜排绕制而成，可以有效降低转子绕组温升；（6）采用合理的风路设计以减小通风损耗：发电机采用由上、下盖板和上、下挡风板形成的双路全封闭空气冷却通风系统。2.3发电机结构概述（1）发电机采用具有上下两个导轴承的立轴悬式结构，轴系采用一根轴结构，推力轴承置于上导轴承上面的油槽内，并采用内循环冷却方式。发电机通风型式为双路密闭自循环空气冷却系统，励磁方式为自并激静止可控硅励磁。（2）定子机座为运输方便而分成3瓣，在工地组焊成整圆，机座外圆直径为φ7000mm。通风槽钢采用矩形非磁性钢制成。为了减小附加损耗，铁心两端叠成阶梯形，并采用非磁性压指及非磁性端箍。（3）定子绕组为条形波绕组，采用F级高场强绝缘系统，单根线棒由42股绝缘为0.2mm的双玻璃丝包铜扁线编织而成，并采用小于360°换位以减小环流损耗。定子线棒在槽内固定采用槽楔加波纹垫条的方式，可以保证线棒长期运行而不会松动。（4）转子采用螺旋桨式风扇结构，磁轭冲片的叠装及磁极挂装均在工地进行。转子支架为圆盘式焊接结构，中心体和主轴在工地热套。（5）磁轭采用2mm厚的优质高强度钢板DER550冲片叠压而成，磁轭沿轴向均匀设有7个高度为30mm的通风沟，在磁轭的下方设有可拆卸的多块制动环。磁轭与支架的连接采用热打键的连接方式。（6）磁极铁芯采用1.5mm厚的NKHA-690薄钢板冲片叠压而成，并采用三T尾结构与磁轭相连。磁极线圈采用带散热翅的异型铜排绕制而成，并采用F级绝缘。（7）推力轴承采用双层瓦加托盘的刚性支撑方式，推力轴承共设有8块瓦，内循环冷却方式，在油槽内部设有高效油冷却器，瓦面材料采用东方型弹性金属塑料瓦。推力轴承设于发电机上机架上面的油槽内。（8）上、下导轴承分别设在上、下机架中心体内，上、下导轴承分别有8块及12块钨金瓦，采用支柱螺丝偏心支撑方式。（9）上机架为6边形框架结构，上机架通过6个三角形支架与基础相联，该结构可将导轴承所受径向力转化成切向力传递给基础混凝土。下机架设有6个支臂，支臂和下机架中心体在厂内焊接后整体运至工地。下机架可通过定子铁心整体吊出。（10）发电机制动系统由6个φ280气压复位式制动器组成，制动器设置于下机架腿上。制动瓦块材料采用非金属无石棉材料，制动器油气腔分开设置。机械制动在发电机转速降至20%额定转速时投入，并在2min内将机组制动停机。（11）发电机采用由上、下盖板和上、下挡风板形成的双路无风扇全封闭径向通风系统。在定子机座外圆均匀布置6个空气冷却器。圆盘式转子支架结构使进入转子的风量得到较均匀的分配，螺旋桨式风扇增强了定、转子线圈的冷却效果。（12）发电机采用喷雾式的水灭火系统，上、下喷雾环管布置在定子线圈端部附近，在出现火灾时自动或手动控制投入。（13）按协议要求，在发电机的定子、轴承及冷却系统设有温度监测装置。3球阀部分金窝电站机组的最大水头约为620m，由于用户考虑到高水头电站阀门的重要性，所以选择了球（下转第15页）李邦明，等：140MW冲击式水轮发电机组结构特点第6期11
水电站水力机械设计及安装分析与研究
水电站水力机械设计及安装分析与研究
摘 要 我国的水电站经过几十年的发展，已经形成了符合中国实际环境的水力机械设计理念和安装方法。本文就水电站中的多种机械设备的设计方案选取方式和安装要点进行了分析。
关键词 水电站；水力机械设计；安装
我国的水电站的水力机械设计起于19世纪50年代，经过多年的实践、应用、总结及与发达国家之间的技术交流，已经基本形成了符合我国水电水利特点的设计理念和安装方式。随着计算机技术在各领域中得到了广泛的应用，结合计算机的数据计算和工程制图等，水电站的机械设计及安装方式得到了进一步的完善。虽然我国目前的水力机械设计中任然存在提高和优化空间，但是在一定程度上，我国的水电站机械设计已经可以根据水电站的地理环境和设计要求等设计出符合使用性能的、能经受住运行考验的方案。
水电站中的机械部分主要分为以下几部分：水轮机部分、辅助系统部分、厂房部分，本文分别就这几部分进行了分析和研究。
1 水轮机的机械设计
水轮机的机械设计需要综合考虑水电站的运行需求、不同水轮机结构特点、水轮机的设计工艺及材料等因素，以保证水轮机可以满足性能的要求。
1.1 水轮机的机型选择
在水轮机的机型选择时，需要考虑水头利用、电站效率、运行稳定度等因素。此外还要综合考虑成本和经济等方面的因素。通常，水头在10～25m、40～80m、100～700m范围内的水电站的水轮机可分别选用灯泡贯流式或轴流转桨式、轴流转桨式或混流式、混流式或冲击式。
1.2 技术目标参数决定的水轮机选取
水轮机的综合性能公式为。利用该公式，可以确定水轮机其他的性能。
以混流式水轮机为例，利用水轮机的额定水头可以确定初选额定比转速，根据最大水头可以确定额定比转速的上线，进一步，根据额定比转速可以对临界空化系数和电站空化系数进行查询，然后确定高度是否满足要求。进而根据过机水流所含泥沙量的多少、运行水头变幅、水电站地理环境等对额定比转速进行修正。根据修正数据进行机械设计，以选择最为适当的水轮机。
冲击式水轮机专用调速器的应用探讨
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冲击式水轮机专用调速器的应用探讨
谢大强
（四川省乐山市沙湾水力发电厂，四川乐山６１４９００）
摘要：在中小型冲击式水轮机中，常规配置ＹＤＴ等电液调速器；近些年调速器厂家研制出了冲击式水轮机专用调速器，已在不少高
水头电站中投入使用，运行效果比较理想；通过对比两类调速器的使用情况，简要谈谈使用专用调速器的一些体会。
关键词：水轮机；调速器；应用体会
１概述 冲击式水轮机适用于高水头、小流量的
电站，它将来自压力管道的水，经喷嘴后转换
为高速射流，切向冲击转轮，推动转轮旋转，
从而带动发电机转子转动发电。为了保证水
轮发电机组能顺利地并网发电，必须配置调
速器，它的主要功能是在机组运行时，保持其
输出的电能频率、电压稳定。通常，调速器是
通过调节进人水轮机的水的流量来实现这一
目的，对于冲击式水轮机来说，就是移动喷针
以改变喷嘴的开度，从而改变水的流量。我厂
以往生产的冲击式水轮机，一般是配置电液
自动调速器，近年，调速器厂家研制出了冲击
式水轮机专用调速器（以下简称冲调），并逐渐
在电站中开始应用。
２配置电液调速器时的特点
电液自动调速器主要是指ＹＤＴ、ＹｗＴ
型，后来发展为使用步进电机ＰＬＣ的ＢＷＴ 调速器，它的测频放大、回复及控制部分采用
电气回路来实现，而液压放大、反馈机构、作
功机构则采用机械液压装置，是目前应用最
广泛的调速器。
由于冲击式水轮机的压力钢管一般比较
长，因此，喷针不能关闭太快，否则会产生极
大的水压，危害压力管的安全，同时，又必须
在极短的时间内切除射流，以防止出现飞逸，
现在的机组一般采用喷针与折向器双重调节
的操作机构。
电液自动调速器输出的是扭矩，通过调
速轴，把调速器的转臂与水轮机的操作机构
联接在一起，调速器的指令通过连杆使操作
机构中的配压阀活塞左、右移动，压力油通过
配压阀上的孔口，流人接力器的两侧，操纵喷
大中型冲击式水轮机调速器双重调节方式的探讨
４ 第２９卷第２期 ２００６年４月 水电站机电技术 Ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ＆Ｅｌｅｃｔｒｉｃａｌ Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ ｏｆ Ｈｙｄｒｏｐｏｗｅｒ Ｓｔａｔｉｏｎ ＶｏＩ．２９ Ｎｏ。２ Ａｐｒ．２００６
大中型冲击式水轮机调速器双重调节方式的探讨
文宏泽 （云南滇能水电专家组，云南昆明６５００１１）
摘 要：文章针对云南高桥电站三台机组解列事故，分析了冲击式水轮机调速器调节方式存在的问题，并就机组负 荷大波动工况时，冲击式水轮机调速器适应电网要求，提出了恢复双重调节动能的必要性与实施方案，避免同类事 故的重演。 关键词：，中击式水轮机；双重调节｝探讨 中圈分类号：ＴＫ７３５。ＴＫ７３０．４ １ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７２—５３８７（２００６）０２—０００４—０３
１ 冲击式水轮机调速器调节功能的现状 众所周知：对于冲击式水轮机调速器的调节功 能要求，与轴流转浆式（含斜流式、贯流式）水轮机一 样，需要进行双重调节，即对喷咀与折向器进行同时 调节，并保持预定的协联关系，共同调节实现对转轮 的流量控制，以满足对水轮机转速与出力的自动调 节。因此，对于上述形式水轮机的调速器，都不列外 采用双重调节的调速器进行配套供货。 由于此前国内制造的冲击式水轮机均为中小 型，单机容量均在３Ｏ ＭＷ以下，而这些机组叉都并 入电网运行，机组单机容量占并入电网装机容量的 １Ｏ 以下，机组运行的稳定性对电网影响较小。调 速器的技术水平在最近１Ｏ多年来发展迅速，调节能 力与自动化水平都得到极大的提升，双重调节的调 速器能很好适应机组空载、并网运行稳定转速的要 求；作为冲击式水轮机调节机构的折向器，对其调节 功能的要求也因为其折向挡水带来的问题（如机壳 喷水、噪声、振动等）而逐渐隐退，大多数冲击式水轮 机的折向器已退至仅担负事故保护的功能，许多新 设计制造的中小型冲击式水轮机已明确折向器仅担 负事故保护的功能，不参与水轮机的调节，也就不再 与喷针开关保持协联关系，对调速器的要求简化为： 水轮机开机，折向器开至８Ｏ 开度；喷针自动打开 至空载开度附近，机组并网后，折向器开至全开。机 组正常停机，折向器不参与调节，由喷咀缓慢关闭至 全关，折向器才由全开至全关；机组甩负荷时，折向 器快速关闭至空载开度，当机组转速降至额定转速 后，折向器又开至８Ｏ 开度；机组事故停机时（事故 停机配压伐动作），折向器快速关闭至全关（一般为 ２—３ｓ），直至机组全停。 简化调节后，无论是对水轮机制造（主要是折向 器及其接力器）和调速器的元件配置都降低了调节 要求，降低了成本，对电站运行方式也大大简化。 ２问题的提出 于２００４年中投产的云南高桥电站安装有三台 立式四喷咀冲击式水轮发电机组，单机容量３Ｏ ＭＷ，额定水头５５０ ｍ，额定转速６００ ｒ／ｍｉｎ；水轮机 采用了进口转轮，配有国产ＣＪＷＪ一４／１—６３型微机 （ＰＬＣ）调速器；该调速器为四个喷针接力器和一个 折向器接力器，用数控球伐作为电液转换元件，调速 器采用喷针开度位移传感器作为电气反馈元件，折 向器位移仅有开度指示，无反馈元件，与喷针开度无 协联关系，因此也不参与调节，仅起事故保护作用。 高桥电站以一回１ｌＯ ｋＶ线路接入地区电网，地区 电网以一回２２０ ｋＶ线路与省网相联，高桥电站系 接入省电网的末端并网运行，在电网及电站正常运 行状态下，尚未发现运行稳定性方面的问题。 ２００４年９月中旬，省网安排高桥电站接入的地 区网２２０ ｋＶ联络线停电检修，在断开２２０ ｋＶ联络 线后，高桥电站作为主力电源与所接入的地区网处 于孤立电网运行状态，高桥电站当时三台机组共带 ８Ｏ ＭＷ负荷运行，而所在地区网的负荷仅有２５
一种卧式冲击式水轮发电机大轴中心调整的简易方法 李华侨
一种卧式冲击式水轮发电机大轴中心调整的简易方法 李华侨
摘要：常规情况下卧式冲击式水轮发电机会配套调整专用工具，用于安装过程中转轮的中心调整，但厂家为降低成本或项目漏项，在采购方没有明确要求的情况下没有提供相关的工装或工具，导致水轮发电机组安装的过程中经常出现厂家配套设备所需定位及调整工具不全的问题，如冲击式机组模型转轮、测量导杆等，在没有模型转轮和测量导杆辅助进行大轴中心调整时，为保证安装工程进度，在保证安装质量的前提下，根据其原理，可用棉麻线（钢琴线）、吊锥等工程常用材料和器具快速的完成大轴中心调整。
关键词：卧式冲击式水轮发电机、大轴中心调整
引言
中小型卧式冲击式水轮发电机组安装过程中，经常因配套工器具不全导致安装工作暂停，现场安装人员应在保证安装质量的前提下有效寻找解决办法，提高施工效率。笔者结合理论与实践，对卧式冲击式水轮发电机安装过程中大轴中心调整的简易方法进行阐述，为同类机型安装提供安装经验。
卧式冲击式水轮发电机安装及调整方法
1、机组就位调整前的准备工作
1.1、核对机组安装图纸，统计各机组部件的重量、长度、宽度，如果图纸与实物尺寸或重量不符，要进行记录留档。
1.2、核对土建图纸与现场实物相关尺寸，主要是地脚螺栓孔尺寸高度及设备基坑的预留位置高程，如果图纸标注数据与实测数据不符，应在水轮发电机安装前对其位置进行处理，保证该位置满足设备安装要求。
1.3、确认行车额定载重量是否满足吊运水轮发电机及其相关机电设备的要求，使用前对行车的机械部件、电气控制系统及钢丝绳进行全面检查。
1.4、根据机组安装图纸坐标数据，在安装工作面分别找出机组轴线高程点、发电机中心坐标线、水轮机中心坐标线。
2、喷针检查及折向器调整
2.1、用试验油泵连接喷针受油器，将喷针打到全关位置，再用塞尺检查喷针与喷嘴的间隙，保证间隙符合设计要求。
(2021年整理)水轮发电机组安装技术规范
（完整）水轮发电机组安装技术规范
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（完整）水轮发电机组安装技术规范
水轮发电机组安装技术规范
1范围
本标准规定了水轮发电机组及其附属设备的安装、调试或试验的要求.适用于符合下列条件之一的水轮发电机组的安装及验收:
a) 单机容量为15MW及以上；
b) 冲击式水轮机，转轮名义直径1。5m及以上；
c) 混流式水轮机，转轮名义直径2.0m及以上；
d) 轴流式、斜流式、贯流式水轮机，转轮名义直径3.0m及以上。
单机容量小于15MW的水轮发电机组和水轮机转轮的名义直径小于b）、c）、d）项规定的机组可参照执行。
本标准也适用于可逆式抽水蓄能机组的安装及验收。
2规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款.凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容）或修订版均不适用于本标准,然而,鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否使用这些文件的最新版本.凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。
GB/T3323 钢熔化焊对接接头射线照相和质量分级
GB/T7409.3 同步电机励磁系统 大、中型同步发电机励磁系统技术要求
GB/T10969 水轮机通流部件技术条件
GB11120 L-TSA汽轮机油
GB/T11345 钢焊缝手工超声波探伤方法和探伤结果分级
GB/T18482 可逆式抽水蓄能机组启动试验规程
冲击式水轮机配水环管的安装
冲击式水轮机配水环管的安装
苏征平
【摘 要】介绍了玛依纳水电站冲击式水轮机配水环管的装配、焊接工艺及进行的水压试验.
【期刊名称】《四川水力发电》
【年(卷),期】2014(033)002
【总页数】3页(P45-46,64)
【关键词】玛依纳水电站;冲击式水轮机;配水环管;组装;焊接工艺;水压试验;保压浇筑混凝土
【作 者】苏征平
【作者单位】中国水利水电第十工程局有限公司,四川都江堰611830
【正文语种】中 文
【中图分类】TV7;TV52;TV734.1
1 概 述
玛依纳水电站位于哈萨克斯坦共和国东南部阿拉木图州莱姆别克区的恰伦河上游，电站距阿拉木图市约260 km。该水电站拥有哈萨克斯坦共和国目前建成的、单机容量最大的水轮发电机组，也是亚洲目前建成的、单机容量最大的冲击式水轮发电机组。
电站引水发电系统型式为“一洞一井一管两机”。引水隧洞长4 912 m，洞径由5.6 m渐变到4.1 m。调压井为竖井，直径6 m，深178.41 m；调压井后的压力钢管总长度约为4 251 m，压力钢管主管直径4.1 m，支管直径2.8 m，支管长度约68 m。电站装设2×150 MW冲击式水轮发电机组。水轮机型号：CJ1085X-L-350/6×29，额定水头471.1 m， 额定流量36.25 m3/s， 额定出力153.5 MW，
额定转速250 rpm。
2 配水环管的组装
大型多喷嘴冲击式水轮机配水环管安装比混流式水轮机蜗壳安装复杂，安装控制参数多。
玛依纳水电站水轮机配水环管进口直径为φ2 300，配水环管出口直径为6～1
060 mm，设计压力为6.52 MPa，试验压力为9.78 MPa。
配水环管采用16 MnR钢板焊接而成，在厂内进行整体预装，分7节运至工地现场进行组装和节间焊缝的焊接。安装完成后进行工地焊缝的探伤检查，合格后进行水压试验和保压浇筑混凝土。
配水环管安装平面布置情况见图1。
冲击式水轮发电机组技术参数
冲击式水轮发电机组技术参数
1.总装机容量：冲击式水轮发电机组的总装机容量通常在500千瓦到10兆瓦之间，具体可以根据水电站的需求进行调整。
2.转速范围：冲击式水轮发电机组的转速范围比较广泛，一般为200转/分钟到1000转/分钟，具体的转速可以根据水力资源的特点进行选择。
3.水头：冲击式水轮发电机组适用于中小水头，一般在10米到200米之间，不同水头对应的冲击式水轮发电机组的结构和工作方式有所不同。
4.流量：冲击式水轮发电机组的流量也是一个重要的参数，一般在0.1立方米/秒到10立方米/秒之间，具体的流量可以根据水电站的水力资源评估来确定。
5.效率：冲击式水轮发电机组的效率一般较高，可以达到70%以上，具体的效率也会受到水头、流量等因素的影响。
6.发电机类型：冲击式水轮发电机组的发电机通常采用同步发电机，具备高效率、稳定性好和功率因数高等特点。
7.控制系统：冲击式水轮发电机组配备有完善的控制系统，可以实现自动化控制、远程监控和数据采集等功能，方便运维和管理。
8.压力调节器：冲击式水轮发电机组还配备有压力调节器，可以根据水头的变化自动调节进水口的开度，保证发电机组的正常运行。
9.运维要求：冲击式水轮发电机组对运维要求较高，需要定期进行巡检、清洗和维护，及时处理故障和异常情况，确保发电机组的稳定运行。
总之，冲击式水轮发电机组是一种高效、可靠的水力发电设备，能够充分利用水力资源进行发电，为社会提供清洁能源。