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摘要：轴流转桨式水轮机依靠叶片的转动进行运转，并与导叶联动存在关联，可根据水流量变化调节转动参数，继而在不同环境下保持较高发电效率，故轴流转桨式水轮机在水电行业得到广泛应用。基于此，结合旬阳水电站进行分析，首先阐述了水电站概况，总结轴流转桨式水轮发电机组转轮组装规定，进一步讨论转轮组装工艺流程，旨在按照标准规定规范化组装轴流转桨式水轮发电机组转轮。
关键词：旬阳水电站;轴流转桨;水轮发电机组;转轮组装工艺;工艺流程
在双碳战略目标驱动下，水电行业快速发展，轴流转桨式水轮发电机组凭借其效率高、维护简单、流量大的优势而备受水电站青睐[1]。为确保轴流转桨式水轮发电机组能够切实发挥出其优势，保障机组设备运行效率及使用寿命，应从根本处入手，按照标准规定规范化组装轴流转桨式水轮机，转轮部分作为轴流转桨式水轮机的关键部分，必须科学组装。
1水电站概况
旬阳水电站位于陕西汉江上游干流，水电站主要任务为水力发电，并兼顾航运，属于陕西省重点工程，总投资407922万元。旬阳水电站总装机容量为320MW，设置4台单机容量为80MW的轴流转桨式水轮发电机组，年利用小时数2625h。额定水头21m，多年平均发电量为8.4亿kW•h。水轮机属于轴流转桨式水轮发电机组的核心部件，其运行原理是借助水流势能驱动设备主轴旋转，继而转化旋转机械能，设备主轴的旋转带动转子旋转，进一步将旋转机械能转化为电能，相较于其他水轮机，轴流转桨式水轮机可根据负荷变化及水电站水头变化灵活化调整水轮机转轮叶片，使叶片转角与导叶转角能够始终保持在最优配合下[2]。旬阳水电站的轴流转桨式水轮机共有5个叶片，转轮由活塞缸、转轮体、活塞轴、泄水锥、叶片、传动装置等部件构成，在轴流转桨式水轮机转轮组装时，应按照组装工艺标准开展作业。
2轴流转桨式水轮发电机组转轮组装规定
旬阳水电站轴流转桨式水轮发电机组转轮组装规定如下：（1）设备安装前需全面检查清扫，按照组装图纸校验重要部件的主要尺寸及配合公差，若发现缺陷需进行记录。（2）设备组合面应光洁无毛刺，合缝间隙应控制在标准范围内，可运用0.05mm塞尺检查合缝间隙，而局部间隙则需运用0.10mm塞尺进行检查，要求间隙深度应低于1/3的组合面宽度，总长低于20%的周长，此外，销钉及组合螺栓周围不可存在间隙。（3）组装应做好部件的标记工作，安装多台机组时，则需进行系列化标号，通过标号标记为后续组装作业奠定基础。（4）连接螺栓若具有预紧力要求，则其预紧力偏差不可超出标准值的±10%，通常情况下，连接螺栓预紧力需大于两倍的设计工作压力，且低于3/4的材料屈服强度。细牙连接螺栓安装时应涂润滑剂，按照要求将螺母、螺栓锁定牢固。（5）轴流转桨式水轮发电机转轮组装前，应控制好X、Y基准线标点及高程点，基准点误差需低于±1mm；高程差测量误差需低于±0.5mm；测量中心所运用的钢丝线拉应力至少需1200MPa，直径应处于0.3~0.4mm范围内；机组中心与圆度的测量误差应低于0.05mm[3]。轴流转桨式水轮发电机组转轮组装时，应考虑到外部环境温度变化对测量精度的干扰，在实际中组装时，应按照温度变化情况进行测量数值修正。
3转轮组装工艺流程分析
3.1前期准备工作
第一，在正式组装转轮前全面清理相关零部件，不允许存在尖角毛刺、氧化皮、污垢，尤其是螺孔、螺纹，必须做到无硬质颗粒与尖角毛刺。第二，找出叶片、转臂等部件的出厂编号，并运用油漆笔再次标识，便于现场安装，完成转轮组装后，新标编号可清除。第三，按照编号预装A型圆螺母耳柄转臂螺栓，预装期间不可出现螺栓、螺母卡阻现象，若出现预装卡阻问题，不可运用蛮力强行安装，需退出部分螺纹后将其调整，后续安装，若仍有卡阻现象则需全部退出螺杆，全面清理螺纹后预装。预装过程中周边不可进行打磨工作，避免打磨所产生的硬质颗粒进入螺纹内形成粘牙现象，若必要情况下需进行打磨，则应做好隔离措施。完成预装作业后进行防锈保护处理，尤其为螺纹部分。除预装螺母外，还需进行叶片销、转臂、叶片的销孔清扫。
3.2转轮体组装
将转轮安装支架、挡块及紧固件等部件运至安装间，于安装间基础上倒放中间操作油管，采用吊装的方式将转轮体转移至安装间，并将其倒放至转轮安装支架上。完成上述操作后，组装连杆销、耳柄、连杆、转臂等部件，将转臂连杆耳柄吊装工具等安装至转轮体上，转臂组装完成后，转动连杆与耳柄，确保其能够在活动范围内保持顺畅转动，将连杆、转臂等部件进行吊装。
3.3安装活塞套装
安装卡环并固定转臂部件的位置，将中间操作油管提起后进行安装固定，在此期间应注意保护“O”型圈，避免损伤密封圈而影响转轮性能。安装转轮起吊翻身支架与转臂连杆耳柄吊装工具，注意固定转臂空位置，按照活塞杆、接力器缸体、活塞、接力器缸盖、导向块、连接螺栓的顺序进行安装。安装斯特封，并于安装结束后检查斯特封是否已全部进入密封槽内，避免接力器缸盖与缸体安装时损伤斯特封。待活塞进入接力器缸体前需注意检查导向带及格莱圈，确保两者无损伤后安装活塞。采用液压拉伸器预紧转轮体与活塞杆连接螺栓，有效伸长值为（0.82±0.02）mm；采用液压拉伸器预紧耳柄螺栓，有效伸长值（0.34±0.02）mm，上述螺栓预紧工作不可一次拉伸到位，需将其分为2~3次进行均匀拉伸，需控制每次拉伸值大致相等[4]。若需多个连接螺栓同时拉伸，将连接螺栓均匀分布即可。拉伸耳柄螺栓之前必须做好A型圆螺母与接力器组装工作，并需确保耳柄与垫片之间无间隙，若经检查发现两者之间存在间隙，则需调整耳柄，待间隙消除后方可拉伸耳柄螺栓。
3.4转轮起吊空翻
将转臂连杆耳柄吊装工具拆除，并安装好操作系统全关位置固定工具，在此基础上安装转轮起吊翻身工具，安装前需注意检查定位情况，确保安装准确。完成翻身工具安装作业后注意检查把合螺栓，必要时可运用力矩扳手检查紧力矩。完成上述安装工作后试吊转轮，确保转轮安全稳固后运用主钩起吊转轮，另一吊钩则设置于保护钢丝绳侧，空翻转轮[5]。转轮起吊前应全面清理内部灰尘与金属粉末，确保转轮内部清洁后方可进行转轮空翻，而在转轮翻身期间应注意保护钢丝绳及转轮本体，两者接触位置垫防护板，并将其置于转轮翻身工具圆角部位处，转轮空翻结束后将转轮翻身工具拆除即可。
3.5安装转轮支架
按照组装视图安装转轮支架，将转轮置于支架上后拆除吊钩，从上方安装内操作油管等部件，此外，需将盖板、泄水锥、排油阀等部件安装至安装间，同时将泄水锥吊装至转轮支架旁边。运用吊钩将转轮吊装至泄水锥上方，进一步将泄水锥安装至转轮结构上。此外，转轮吊装至支架上时，应结合实际组装情况调节转轮，用于控制泄水锥安装角度，同时按照组装视图将泄水锥置于X、Y轴线上。
3.6转轮叶片组装
按照标准安装叶片吊装工具，安装结束后进行试吊，确保各处稳定牢靠后方可进行正式吊装。将叶片密封套在叶片枢轴上，采用吊装的方式将叶片安装至转轮结构上，为避免安装操作划伤轴瓦，应于轴瓦表面涂抹润滑油，同时待叶片靠近转轮叶片轴孔时注意调节叶片水平高度及角度，使叶片枢轴与转轮叶片轴孔同轴，且叶片转臂与转角保持一致后，方可安装叶片。转轮叶片在安装期间不可使用蛮力，需结合转轮现场组装情况随时调整叶片，将叶片靠近圆柱销时应注意降低叶片进入轴孔的速度，使圆柱销倒角段缓慢进入叶片销孔，以此保障安装效果，待倒角段进入叶片销孔后，可恢复叶片安装速度[6]。安装叶片螺栓，在此期间不可使用蛮力进行安装，避免出现螺栓粘牙问题，若于安装期间出现卡阻现象，则需完全退出螺栓，清理螺孔及螺栓后再次安装，安装过程中需注意调节叶片螺栓，以此确保叶片螺栓能够顺畅无卡阻的完成安装工作。采用电加热器预紧叶片与转臂连接螺栓，有效伸长值为（0.42±0.02）mm，连接螺栓不可一次加热伸长到位，需分为2~3次均匀加热伸长，并确保每次的拉伸值相同，若需同时加热同一叶片上的多个螺栓，则需将带加热螺栓均匀分布。完成上述安装操作将润滑脂涂抹至叶片密封压板表面，在此基础上安装叶片密封压板，压板螺栓安装时后应均匀紧固，在转轮操作试验完后，再一次检查螺栓，全部拧紧后在螺栓孔涂上填充材料保护螺栓。部分叶片密封压板的固定螺栓在叶片干涉下无法直接安装，此时仅安装不存在叶片干涉问题的螺栓即可，其余螺栓待叶片动作试验时进行安装。完成叶片安装工作后，需进一步安装转轮其他零部件，并检查转轮体、泄水锥与叶片内圆之间的间隙值，为保障轴流转桨式水轮发电机组转轮动作，需将叶片内圆与泄水锥、转轮体之间的间隙值控制在2.5~3.5mm范围内。
3.7转轮操作试验为检验
转轮结构安装质量，需组织转轮操作试验，此时需安装转轮试验工具，为转轮操作试验的进行奠定基础。转轮操作试验主要包括动作试验、密封渗漏试验。（1）动作试验。检查叶片转动是否平稳，传动机构动作是否灵活，动作试验期间，需控制试验油压低于1.5MPa，同时应用泄水锥进行泄压，避免压力过高。（2）活塞密封渗漏试验。试验压力为6.3MPa，于全关位置、全开位置分别实施，活塞密封漏油允许量需低于70mL/min，其他密封位置不允许出现漏油现象。泄水锥与转轮体空腔冲油后同样需进行密封试验，泄水锥与转轮体的密封试验压力分别为0.5MPa、0.05MPa，试验时间分别为8h、1h，在试验期间，每小时应全行程转动叶片2~3次，各叶片合面及密封处不得出现渗漏现象。完成转轮操作试验后需严密堵死放气孔及试验孔，避免发生漏油现象。
4结语
综上所述，轴流转桨式水轮发电机组在水电站运行过程中具有良好作用，为保障水轮发电机组作用，需重视转轮部位的组装工作。在组装期间应严格按照规定标准进行操作，严谨细心，科学规范，尽可能避免出现组装失误现象。在旬阳水电站中，轴流转桨式水轮发电机组转轮组装效果较好，转轮组装完成后可稳定安全运行。
作者：周晓升 单位：大唐旬阳水力发电厂