分类：建筑论文 时间：2021-09-16 热度：91
摘 要：里底水电站建设周期及设计、施工方案均发生了重大调整，建管局提前开展了关键技术研究实践，及时解决了各种问题，提质增效显著，并创新了多项技术成果。里底水电站机电工程建设研究与应用的关键技术有：座环安装技术、混凝土蜗壳全钢衬安装技术、轴流转浆式转轮组装技术、定子一次性安装技术、机组轴线调整技术等。对各项关键技术进行阐述，介绍研究与实践经验。
关键词：里底水电站;轴流转浆机组;关键技术;研究实践
1工程概况
里底水电站安装有3台单机容量为140MW的轴流转浆式水轮发电机组，额定水头34m，额定流量455.17m3/s，是云南省境内建成的单机容量最大轴流转浆式机组。从第一台水轮机尾水肘管安装，至全部3台机组投产发电，总历时1106d，平均每间隔3个月投运1台机组。在建设过程中遇到了如工程开工后多次停工缓建、土建施工方案重大设计变更、座环安装方案重大调整、蜗壳全钢衬重大设计变更、重大设备缺陷处理等问题，这些问题在建设过程都得到合理解决，在关键技术研究上实现了突破，并取得相应的技术成果。
2座环等大型埋件吊装关键技术研究
里底水电站因停工缓建和设计变更等原因，施工总工期及土建施工方案均进行了重新组织设计，机电工程施工方案也必须进行相应调整，特别是3台水轮机座环、转轮室、基础环及全钢衬锅壳安装方案与投标时方案相比完全不同，应做重大调整。为此，建管局提前开展对座环等埋件安装方案进行研究与比选。
1)原投标座环吊装方案可行性研究：1号机座环在机坑一期混凝土浇筑至1762.85m高程后，用拖车将1号机座环从尾水段修筑进场通道至1762.85m高程运到机坑位置，在机坑内铺设轨道，架设50t龙门吊，用于座环吊装就位。2号、3号机座环在安装间使用200t汽车吊将分瓣座环吊运至1号锥管平台1762.85m高程，再用50t龙门吊运输至相应位置。该方案是建立在土建浇筑预留进场通道、预留安装部位及水轮机埋件到货准时的基础上，在土建已改变原施工方案，且未预留通道及部位的情况下已不具有可行性，因此，需要研究制定新方案。
2)利用土建施工门机方案：在座环设计及蜗壳全钢衬设计完全定型后，为了节省成本，建管局曾研究将土建正在施工上游或下游1台MQ1260型高架门机腾挪到下副厂房平面1771.1m高程位置，对吊钩系统进行改造后，即可用于吊装座环等。此方案技术上可行，但经土建反复编排工期，上游或下游1台MQ1260型高架门机无法在计划期内腾挪，故此方案不可行。
3)寻租MQ1260型高架门机方案：在市场上经多方找询MQ1260型高架门机，因无闲置设备，此租赁方案搁浅。
4)最终确定的方案：在找询高架门机过程中，也对其他吊车方案可行性进行了研究，根据里底电站坝后式厂房特殊结构，可对D1500-63移动式塔机进行改装，经技术论证方案可行。考虑塔机结构特点、吊装安全、最大利用率及起吊重量等因素，改造后的塔机起吊臂长限定为31m，起吊重量为62.48t，塔机沿着轨道行走可满足3台机座环、转轮室、基础环及全钢衬蜗壳安装要求。为了安全起见，加装北斗导航防碰撞系统。
3座环安装关键技术研究
里底水电站座环(总重约156.15t)分4瓣到货(无大舌板)，在工地先用螺栓和定位销组合后，再焊接成整体。受起吊重量限制，座环在机坑内组装、焊接，座环地脚螺栓M90，共计96根。
1)座环支墩安装定位技术：座环安装的难点在于基础支墩安装定位，24个基础支墩，每个支墩上4个孔，内径φ112mm，共计96个孔，每个孔安装中心偏差要求不大于±4mm，每个基础板4个孔中心偏差平均值不超过±2mm，每个基础支墩水平高差在2mm以内。基础支墩就位前使用全站仪进行放点定位，调整精度高、难度大，需要反复对支墩上每一个孔进行方位、半径及高程测量调整工作。1号机组调整用时10d。2号机在总结1号机基础上，研究制作了支墩孔中心定位专用工具，该工具《一种水工建筑物过流面预埋地脚螺栓的施工方法》获得2018年度实用新型专利(专利号：CN201721468678.8)。因不需要对每个孔进行测量，调整效率大幅提高，2号、3号机用时均为3d，座环支墩测量调整是座环安装的核心工序和关键技术所在。
2)座环、基础环水平手工打磨技术：①试打磨;②分区粗磨;③分区精磨。座环打磨后水平满足国家规范优良标准，3台机座环最大打磨量为1mm，打磨后水平达到0.3mm以内，手工打磨完全满足国标及厂标要求[1]，并节省了机加工设备投资约200×104元。里底水电站座环安装QC小组成果《缩短里底2号机座环基础安装工期》获得云南省建筑行业协会QC成果二等奖。
4混凝土蜗壳全钢衬安装关键技术研究
里底蜗壳钢衬经设计优化由半钢衬调整为全钢衬，材料Q235B，厚度18mm。下料制作由东方电机厂负责设计，钢材采购、下料、制作及安装由施工单位水电十四局负责实施。
轴流式机组采用混凝土全金属钢衬结构在国内属于首例，国外也无先例可循，因此蜗壳的设计、制作、安装均需设计与安装人员自行摸索与研究。
4.1 关键技术
因设计只出瓦块下料图与拼接图，未出安装图，安装技术及方法全靠现场摸索研究：①按东方电机厂加工图下料生产瓦块，共计186片，瓦片最高12m，最宽3m;②对整体拼装方案进行比选，确定在机坑内进行瓦片拼装、安装与焊接;③对加固方案进行研究，确定单件瓦块加固支撑及全钢衬管节内、外整体加固支撑方法;④对混凝土浇筑先后工序及方法开展研究与优化;⑤组织专家对安装、加固及浇筑等方案进行技术评审、工期优化与确认。
4.2 关键技术成果
关键技术成果：①全钢衬安装焊接质量标准参照金属蜗壳安装质量标准执行;②采用BIM软件技术设计优化钢衬内外加固支撑方案;③优化钢衬与座环之间焊接方案，由1次焊接改为两次，先只进行点焊定位，待混凝土浇筑到发电机层后再进行满焊，确保不会因焊接应力拉动座环变形与移位;④改全钢衬整体浇筑混凝土方案为分区块、分层浇筑混凝土方案，确保浇筑不变形;⑤每台机组蜗壳全钢衬安装工期比计划工期平均缩短30d;⑥创新了轴流转浆式机组全钢衬安装新的工法，该工法获2018年中电联职工技术创新成果三等奖。
相关知识推荐：发电机技术类论文发表sci方法
5转轮组装关键技术研究
5.1 转轮组装技术
转轮的组装技术主要取决于转轮结构，分为正装和倒装两种技术[2]，即转轮组装时转轮体正置或倒置进行其他另部件的装配。里底活塞缸在转轮体下方缸动式结构，这些零部件尺寸大、重量大，显然一次性正装是相当困难的，故先进行下部零部件装配，而后翻身正置，进行叶片及其他部件的装配[3]，这是里底转轮组装的技术特点之一。技术特点之二：为了避免在桨叶上开孔，采用转轮、水轮机主轴、支持盖三体联吊吊装方式。技术特点之三：根据厂房高度和桥机起重能力，采用厂房1台2×300t主桥机翻身，翻身时利用垫板和叶片螺栓将枢轴锁住，防止活塞缸串动。技术特点之四：转轮轮组装位置放在主安装间，而不是放在副安装间或发电机层。
5.2 双向多层“V”型耐油耐水密封安装技术
组合密封全部装入密封槽后，仔细检查尺寸，满足要求后对称安装全部4块密封压板，初步把紧定位，然后再用力矩搬手分等级逐步对称进行压紧，以保证周圈紧量均匀，避免出现个别密封压板被密封顶住，安装不到位的情况[4]。
5.3 三体联吊创新技术研究
5.3.1 创新技术研究的背景
1)原主轴直立工位设计不合理导致三联体前置工序二体联吊无法实施。因水轮机主轴直立工位设计不合理，太靠近安装间上游墙(主轴坑位及基础钢板预先已埋好)，桥机吊装作业空间受限，双小车上下游两个吊点与支持盖上两个吊点无法联接，吊点位置错位达2.07mm。
2)原三体联吊安全隐患问题突出。原设计的转轮三体(主轴、支持盖、转轮)联吊方案工序太复杂，需要多次拆装卡环与更换吊具，总重约340t，高约17m三体套装件，在更换吊具期间靠转轮底部支撑环与叶片支撑杆受力，稳固性、操作性均存在较大安全风险。
5.3.2 关键技术创新点
1)重新设计制作1套可移动的支撑主轴及支持盖套装钢平台，可在安装间及机组段间组装，工位可灵活移动。
2)针对“悬吊卡环翻身换向安装过程安全风险较大”及“拆除支持盖双吊点吊具更换三体联吊吊具过程安全风险较大”因素影响，对联结方式、吊装工序及吊装方式进行了优化与创新：主轴与支持盖联结不通过卡环反装联结，而创新为导链联结;二体联吊由支持盖双吊点吊装改为吊轴平衡梁吊具吊装，避免了二联吊向三联吊工序转换中存在的卡环拆除翻身换向及吊具更换存在的安全风险。
3)因工序简化，工效提高，每台机组缩短安装工期平均10d。
6定子一次性定位安装关键技术
里底发电机定子主要由定子机座、铁心和绕组组成，机座外径φ13300mm，机座高1845mm，定子机座分6瓣工地拼焊，上下共4层环板。定子铁心内径φ11240mm，高度1660mm，铁心重量约110t，定子装配后总重约234t。
定子一次定位安装即定子机组组焊完成后在机坑内一次调整就位，浇筑二期混凝土[5]。定子一次定位安装方法摒弃了以往定子铁心在安装间装配完成后吊装的模式，采用定子中心、高程、圆度一次定位安装、不作二次调整的方法，不仅缩短工期，节约成本，而且提高了定子安装的整体质量，有效地消除了定子因吊装和二次调整引起定子铁心的局部变形。其关键技术是基准点设置和定子基础二期混凝土浇筑，基准点设置准确、可靠是定子一次定位安装成功的关键[6]。
1)原始基准点设置:定子一次性定位所有测量、验收基准点均引自水轮机转轮室，转轮室中心、高程、圆度点为原始基准点。
2)高程基准点设置：高程点设置不少于3点，分为主点、备点与校核点，在风洞墙壁上预埋钢板均布，设置醒目警示标识并做好防护。
3)中心基准点设置：在定子机坑一期混凝土浇筑时，在每个定子基础下边风洞墙上预埋12个测量基准点，对称4点为1组，分为主点、备点与校核点组。选用厚度为20～30mm，长(宽)为100～300mm正方形钢板，测量面加工精度为3.2，预埋钢板牢固可靠，测点高程一致，并用样冲做好测点永久性标识。
4)定子基础二期混凝土浇筑应选用高等级自密实混凝土，浇筑过程做好加固、监测，事后应做化学灌浆，补充结合力。
7机组轴线调整(盘车)关键技术
1)为避免由于水轮机、发电机不同心影响盘车结果，在吊装转子之前复测定子和转轮室的同轴度。
2)为避免上端轴中心孔内磁极引线固定板焊接造成上导轴领变形，影响盘车结果，采用氩弧焊焊接。
3)镜板水平调整技术：里底水电站推力轴承为带保护旋套的液压支柱式弹性油箱结构，共有18块塑料瓦均布。推力轴承各部件安装严格执行标准工艺要求，镜板水平用互成十字形的4块瓦来调整水平，待水平调整合格后再将其他推力瓦全部浮起，对镜板水平再进行微调，确保镜板均匀受力，并且在刚性状态下进行调整[7]。
4)推力头安装技术：严禁在推力头与镜板结合处涂防锈透平油，因透平油膜厚度因手工涂油不均，加上螺栓联接受力后因油膜先后压紧顺序差异导致挤压不均匀性，极易造成推力头水平不符合规范要求事件发生。
5)机组盘车是在与水轮机联轴后整体进行的[8]，里底3号机不仅采用弹性盘车，而且还采用刚性盘车，通过两种盘车方式对比数据，计算结果相互吻合。计算方式运用最小二乘数理论，通过正弦曲线拟合计算，用Excel制作了盘车数据自动计算表格，从而提高了测量、计算的精度与速度，使轴线调整更精准、快捷[9]。
6)确定转子中心时，通过现场转子上测点测量定子圆度，通过定子上测点测量转子圆度，并兼顾测量水轮机止漏环圆度，采用旋转中心定大轴中心精度更好，与机组运行状态更接近。
7)受油器油管找正进行单独盘车。
8结语
里底水电站建设周期及设计、施工方案均发生了重大调整，建管局提前开展了关键技术研究实践，及时解决了各种问题，提质增效显著，并创新了多项技术成果。——论文作者：占乐军，刘兴胜，黄伟，谢寿巍
文章名称：里底水电站机电工程建设关键技术
