某大型抽水蓄能电站水泵水轮机导水机构安装工艺研究
米海堂1 冯培磊1 郭文博1 马秋实1 陈潇雅1 张航瑞2 邱亚鸣3
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米海堂1 冯培磊1 郭文博1 马秋实1 陈潇雅1 张航瑞2 邱亚鸣3,. 某大型抽水蓄能电站水泵水轮机导水机构安装工艺研究[J]. 中国科学研究,2023.1. DOI:10.12721/ccn.2023.157118.
摘要:
抽水蓄能电站水泵水轮机具有双向旋转特点,机组频繁启动对转轮水力特性要求较高,导水机构作为水泵水轮机的核心部件之一,是控制进入机组水流方向和大小的重要部件,其主要作用是形成和改变进入转轮水流的环量,减小水力损失、提高运行效率,进而对整个机组的长期稳定、安全高效运行起着重要作用。本文详细介绍了某大型抽水蓄能电站水泵水轮机导水机构安装流程、工艺控制和质量要求,为抽水蓄能电站水泵水轮机导水机构安装提供借鉴,具有一定的实际意义。
关键词: 水泵水轮机导水机构安装工艺
DOI:10.12721/ccn.2023.157118
基金资助:

0.引言

抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的剩余电能以水泵工况抽水至上水库已水的势能储存起来,在电力负荷高峰期再已水轮机工况放水至下水库发电[1]。随着我国“碳达峰、碳中和”战略目标的提出,强调要构建以新能源为主体的新型电力系统。抽水蓄能的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等功能显得尤为重要[2,3]

大型抽水蓄能电站导水机构一般导由顶盖、底环、导叶、控制环、导叶接力器、导叶拐臂、连板、偏心销、剪断销、摩擦装置、限位装置等零部件组成。该工艺采用顶盖、底环同镗加工方法,即以顶盖导叶孔为基准,加工底环导叶孔,从根本上保证同轴度要求,提高导水机构装配精度。本文以某大型抽水蓄能电站为例,阐述导水机构安装工艺。

1.主要部件

底环为整体结构,在座环打磨后安装,就位后四周混凝土填实,下止漏环安装于底环上;顶盖分2瓣到货,在机坑内通过螺栓把合进行安装,上止漏环安装在顶盖上;其中活动导叶布置在顶盖与底环之间,共22个;导水机构在现场进行预装后再进行正式安装。导叶轴承采用自润滑材料,无润滑系统。每台机组布置两个导叶接力器。

2.导水机构安装工艺

2.1底环及下止漏环安装

2.1.1底环预装

(1)调整底环中心与座环中心基本同心,在底环下落至离安装位置50mm处时精准调整底环中心和方位,调整完成后缓缓下落底环直至底环下落就位。

(2)底环就位后,调整底环与座环径向间隙均匀0.25mm-0.6mm,底环止漏环安装止口与座环上环板镗口同心合格。

(3)预装下止漏环,测量下止漏环和座环上环板同心度来调整底环中心,测量底环水平满足不大于0.2mm要求。

(4)预紧44颗把合螺栓,钻铰座环与底环4个Φ30定位销钉孔。

2.1.2底环安装

(1)吊开下止漏环,吊起底环,再次清扫底环与座环个把合面、密封槽,安装3环密封圈,安装密封圈时应均匀涂抹一层黄油,以免密封圈跳出密封槽。将底环轻轻落入安装位置。安装4个定位销钉,根据螺栓力矩要求1050N•m对称把紧88个座环与底环螺栓。

(2)清理底环与下止漏环把合面无毛刺后,用桥机将下止漏环放置在安装位置,然后打入下止漏环与底环定位销钉,最后穿入把合螺栓按照力矩要求预600N•m紧40个把合螺栓。止漏环安装验收完成后,由于机组中心都是由底环止漏环中心来确定,转轮吊装后无法直接测量后续安装设备与底环止漏环同心度,需要将底环止漏环中心返到机坑里衬上,作为后续设备安装的基准中心。图片2.png

图1 底环模型

2.2转轮吊装

(1)检查转轮与底环止漏环配合尺寸间隙,先用内径千分尺测量相互垂直两个方向的转轮出口直径,再用外径千分尺测量转轮水轮机模式出水边厚度,并与底环止漏环X、Y轴线方向直径进行比较,计算出转轮与止漏环间隙。设计单边间隙为1.5±0.1mm,偏差不宜过大,并且转轮圆度不应超过0.1mm[6]。

(2)在底环止漏环位置法兰面X、Y轴线方位布置8对总厚度为15-20mm的楔子板,用水准仪测量并调整楔子板高程,偏差应小于0.5mm。楔子板调整好后在上平面垫0.5mm铜皮对转轮进行保护将转轮吊入机坑,在转轮距离安装位置0.5m时调整转轮与底环基本同心,再次确认底环止漏环内无杂物后继续下落转轮,待转轮下落至安装距离安装位置70mm时精准调整转轮与底环止漏环同心度,保证转轮下落过程中不能与底环止漏环碰撞。

(3)用水准仪测量转轮上法兰面水平度,保证上法兰面水平度不超过0.02mm/m,若超标,则利用楔子板进行调整,直到水平度满足要求为止。

(4)水平调整好后检查底环止漏环与转轮间隙,间隙值相对差必须满足≤0.10mm;若转轮与止漏环间隙值相对差超标,则在转轮上冠处用千斤顶进行转轮中心调整,在下环处用楔子板进行辅助调整,直到转轮与止漏环间隙满足要求为止。

2.3顶盖、导叶安装 图片3.png

图2 导叶预装

(1)将上止漏环吊放到转轮上,将分瓣顶盖依次吊入机坑内进行组装,顶盖组装完毕后用专用工器具在机坑内吊起顶盖,将上止漏环与顶盖进行装配。

(2)在座环上法兰面半圆方位布置4个支墩将顶盖组合面清扫干净,用刀尺检查组合面不得有高点。

(3)重新清理顶盖分瓣组合面,安装顶盖组合面密封盘根。用千斤顶调整好分瓣顶盖的位置与错牙,用组合螺栓将两瓣顶盖组合成整体,把紧组合螺栓。螺栓预紧优先采用液压拉伸器,如空间受限再采用电加热器。螺栓分三次预紧,第一次达到预紧要求的30%,第二次达到预紧要求的70%,第三次达到预紧要求的100%,最后将放置在转轮上的止漏环安装在顶盖上。

(4)用300t吊钩吊起顶盖,拆除下部支墩,清理座环表面,将顶盖临时放到座环上。吊装时监视顶盖止漏环与转轮配合情况。测量底环抗磨板与顶盖抗磨板之间的开档并记录,计算导叶端面间隙值应满足设计要求。调整中心及方用桥机将顶盖吊至机坑里衬上部,用6根螺杆进行悬挂存放。

3.总结

抽水蓄能机组是构建清洁低碳、安全可靠、只会灵活、经济高效新型电力系统的重要组成部分。抽蓄机组的频繁启停及双向旋转,对设备设计、制造、安装、维护提出了更高的要求。导水机构的安装好坏决定着水泵水轮机能否长期高效、稳定运行。本文以大型抽水蓄能电站为例,详细介绍导水机构主要部件的安装工艺,对其他电站导水机构具有参考价值。

参考文献

[1]周若愚.大型可逆式水泵水轮机导水机构安装工艺技术[J].水利技术监督,2021,(12)

[2]蒋佳驰.《仙居抽水蓄能电站导水机构安装优化措施》.四川水力发电.2017

[3]周炜.《仙游抽水蓄能电站导水机构结构特点及安装》.东方电气评论.2016

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