灯泡贯流式机组水轮机导水机构装配

杨锐光

四川蜀港水电工程技术有限责任公司， 四川成都 610000

0 引言

贯流式机组用于极低水头的反击型水轮机。其转轮成螺旋浆形，有3-6 轮叶，一般成卧式布置，机组轴线成水平线或倾斜的直线。灯泡贯流式水轮机直接通过大轴与发电机连接，发电机全泡在封闭的灯泡体内，灯泡体则设置于流道中，这种发电机适用于普通的河床式水电站。

笔者先后参加安装过多台进口及我国自行研制的大型灯泡贯流式机组。灯泡贯流式机组因其结构复杂，装配精度高等特点，决定了每一步的装配技术含量要求都很高。灯泡贯流式水轮机转轮所需的全部环量均由导水机构形成，因此导水机构对贯流机组而言尤为重要。

下面介绍本人对XX 电厂灯泡贯流式机组（单机容量20MW，转轮直径6.4M）水轮机导水机构（见图1）的装配过程。

1 外配水环与导叶的装配（装配示意图见图2）

外配水环内表面为过流面，球面上均布16 只导叶轴孔，轴孔中心线与工作回转轴线成600 夹角，工件最大外径为Φ9500mm，最小内径为Φ6443.5mm，工件高为2180mm，重量为46.23t。导叶上、下端面为球面，凸球面端有一长350mm，直径为Φ250mm 和Φ200mm 的台阶轴颈，凹球面端在瓣体中心处有一Φ145mm 轴孔，瓣体进出水边密封面为三维空间平面。瓣体长度为2204.5mm，工件重量为2.8t。

外配水环由于尺寸较大，为方便运输，加工成4 件，到工地厂房后，再进行组装。装配时，用刀口尺检查各加工面是否达到图纸的要求。合格便可对外配水环进行组装，先把它们放在一平台上就好位，把各组合件用螺栓戴住，并检查各联接口和法兰面是否平齐，接着把法兰组合螺栓拧紧，同时打紧销钉。螺栓拧紧后，用0.05mm 塞尺检查各组合面是否紧贴，同时用刀口尺检查各组合件法兰面各连接口之间是否有台阶，如果有，则进行修磨，直至平整。装配好外配水环后，接下来便可装配导叶。

图2

将组合好的外配水环垫在8 个高为680mm 的铁垫座上。在导叶瓣体上装一5t 的手拉葫芦，用天车吊起导叶，并调整导叶使其轴线与水平面大概成300 角，将导叶轴颈引入外配水环的套筒内，同时从外配水环外侧将拉导叶的工具螺杆旋入导叶轴端，并将支撑工具放在外配水环导叶轴孔的平面上。用一钢丝绳将5t 手拉葫芦连到外配水环的吊攀上，调整导叶轴端的螺杆和手拉葫芦，使导叶凸球面接近外配水环的内球面。外配水环和导叶球面的设计间隙为2mm，装配时较难控制，后采用在外配水环和导叶球面间垫2mm 铜片，同时将导叶拉紧（见图3），这样处理，既保证了安装速度，同时也保证了设计要求。装入导叶后，在导叶瓣体下端用木桩支承。按此方法可将16瓣导叶装配在外配水环止。

图3

2 控制环装配

导叶的关闭和开启主要是通过接力器的推动而带动控制环的转动来完成。控制环上有16 只小耳朵钢板，倾斜均布地焊在控制环大法兰平面上，两只大耳孔布置在大法兰的1800 位置的平面上，大小耳孔中心线成600 夹角。大法兰的内孔和下平面加工出一斜面，与外配水环的梯形槽对应，其中外配水环的梯形槽是安装Φ60mm，总数为380 个不锈钢钢球，作为控制环转动的轴承。

先把梯形槽清扫干净，把380 个不锈钢钢球依次放在槽中，在槽中加填防水、防锈锂基脂。安装时，控制环的+X 线与外配水环上的导叶全关位置线对齐。将控制环调平并对正球轴承槽，装入钢球及轴承压板，均匀拧紧压板，并在压板上布置一定数量的千分表，在拧紧压板螺钉的同时，应严密监视千分表变化，在千分表不动的瞬间，应停止调整，此时说明钢球与槽之间已无间隙。

装好控制环后，便可用连接板和连杆将导叶与控制环的16 个小耳朵连接，连接板与连杆为偏心销联接，采用偏心销联接连避免了因为装配时所产生的累积误差。连接板的两个轴孔内装有球轴承，它们都布置在外配水环的背面，控制环转动时连杆运动为空间运动。装好连杆等后，必须试验控制环与导叶连接后的灵活性，我们在外配水环的平面上安装三个手拉葫芦，由三个操作者同时拉动手拉葫芦，控制导叶的全开、全关是否到位、灵活。

3 导叶与内配水环的装配

内配水环表面为球面和圆锥面，是过流面，球面上同样均布16 只导叶轴孔，轴孔中心线与工件回转线成600 夹角，工件最大外径Φ4710.8mm，最小内径Φ2560mm，工件高1810mm，重量为11.3t。内配水环装配在主轴上，已跟主轴先吊入机坑就好位。

外配水环翻身前，为避免导叶转动，应使16 个导叶处于全关位置，我们用搭板将导叶焊牢，使导叶在外配水环翻身时不摆动。将组装好的外配水环及导叶在安装间用吊车翻身后，将它们吊进机坑，就位后，用已预埋好的管形座调整螺钉调整外配水环的中心及位置，调整后，将外配水环拧紧在管形座上，然后钻绞外配水环和管形座的定位销孔，将导叶之间的搭板抽掉。接下来便是把导叶与内配水环连接。首先把调整螺杆安装在导叶及内配水环上，将内枢轴串入调整螺杆，转动调整螺母将内枢轴装入导叶瓣体内便可。

4 结论

对大型机电设备的安装，零部件较多，结构复杂，装配工艺要求高，安装的精度是关系到机组能否正常运作的关键，因为哪怕只有极小的偏差，都会影响到整个机组的装配质量。在安装过程中，各个工种应紧密配合，每一步的装配精度都保证达到图纸的设计要求。同时还应做好装配过程中的文字、数字等记录工作，为机组正确装配提供科学的依据，这就要求装配者熟悉设备的图纸和有较为娴熟的装配工艺，同时还应有一个科学合理的装配流程。

[1]水利水电建筑安装安全技术工作规程.水力电力出版社，1982.

[2]刘云.中小型水轮发电机的安装与维修.机械工业出版社，1998.

[3]林亚一.水轮发电机的安装与维修.中国水力水电力出版社，2000.