混流式水轮机安装
Installation of Mixed Flow Turbine
大中型水轮发电机组采用立轴布置,本课件以一个立轴混流式水轮机模型介绍主要安装顺序。

1.  埋设部件安装

水轮机安装是在水电站厂房混凝土基础建设时也就开始了。在水电站厂房下部施工(一期混凝土浇筑)时要完成尾水管肘管的混凝土浇筑,有关过程这里不做介绍。在肘管的上方安装尾水管锥管部分,包括尾水管里衬,锥形管等,在图1中以尾水管表示。在上方继续安装基础环座环,大型水轮机座环大又重,往往分成几瓣,把座环组合好,与基础环焊接好,整体吊入尾水管上。座环要承受整个水轮机重量与动荷,座环的位置就是水轮发电机组的位置,座环的中心线就是水轮发电机组的中心线,蜗壳安装也是以座环为基准,所以座环安装必须非常精准与牢固。
尾水管与座环安装
图01-尾水管与座环安装

座环安装固定后,开始蜗壳安装,蜗壳是由多节钢板卷成,然后对准座环的碟型边进行安装。蜗壳装配完成后,进行蜗壳外围二期混凝土浇筑,并完成水轮机与发电机的基础建设。

有关蜗壳的安装参见水轮机的引水室课件,有关两期混凝土浇筑参见水电站厂房的布置与建设课件,这里不再重复介绍了。安装好的蜗壳见图2,图中不显示混凝土部分,在以下的安装过程中也均不显示混凝土部分。

蜗壳安装
02-蜗壳安装

2.  转轮安装

水轮机转轮由水轮机主轴混流式转轮构成。水轮机主轴采用双法兰结构,上部法兰是连接发电机主轴,下部法兰连接转轮。大中型水轮机主轴是空心结构,减轻了重量,还可通过空心轴向尾水管补气。

在主轴上要装配导轴承。带轴领的主轴适用于稀油油浸式瓦式轴承;无轴领的主轴适用于稀油润滑的筒式轴承;采用水润滑时,为防止生锈,在轴身上加装不锈钢轴衬。3种结构的主轴半剖视见图3。

水轮机主轴种类
03-水轮机主轴种类

混流式水轮机转轮在混流式水轮机课件已作介绍,这里不再介绍。把主轴与转轮用螺栓固定,组成整体的转轮,见图4。

主轴与转轮装配
04-主轴与转轮装配

装配好的转轮吊入水轮机座环内,由放在基础环上的楔子板支撑,转轮轴线位置要准确。在座环内边安装下部静止漏环,使之与转轮上的下部动止漏环对齐,并保持均匀间距。见图4、图9。

转轮安装
05-转轮安装

3. 导水机构的装配

导水机构的基本组成与工作原理在水轮机的导水机构课件中已作介绍,这里只介绍在水轮机安装中的相关装配过程。图6所示在座环内安装底环
底环安装
06-底环安装

活动导叶依次插入底环,见图7。

活动导叶安装
07-活动导叶安装

将分瓣的顶盖拼焊好,把上止漏静环安装在顶盖下部,再吊装顶盖在座环上,见图8。

顶盖与上固定止漏环安装
08-顶盖与上固定止漏环安装

到此已安装好上止漏静环下止漏静环,图9是局部放大图。

上止漏环与下止漏环
09-上止漏环与下止漏环

导叶套筒内部上边与下边有导叶轴的轴承,把导叶套筒依次套入导叶轴,安装到顶盖上,见图10。

活动导叶套筒安装
10-活动导叶套筒安装

控制环是带动导叶同步转动的机构,安装在顶盖上,与水轮机同轴心,可自由旋转。见图11

控制环安装
11-控制环安装

将活动导叶拐臂依次安装到导叶轴的上端,再用连杆依次把导叶拐臂与控制环连接起来,并对每个连杆的长度进行微调,使每个叶片同步运转,保证每个导叶能同步关闭,见图12,图17。拐臂与连杆的连接与动作原理参见水轮机的导水机构课件。

导叶拐臂与连杆装配
12-导叶拐臂与连杆装配

4. 主轴密封与导轴承的安装

为防止转轮区的水漏到水轮机上部,在主轴顶盖间要安装密封装置,见图13,图15。

主轴密封装置安装
13-主轴密封装置安装
水轮机有一个导轴承,固定在顶盖上,将主轴限制在轴中心位置旋转。导轴承主要有3种类型:水润滑橡胶导轴承稀油润滑筒式导轴承稀油润滑油浸式导轴承。本模型为稀油润滑油浸式导轴承,是目前大中型水轮机组较多采用的导轴承类型。见图14,图15。
主轴导轴承安装
14-主轴导轴承安装

图15是放大的主轴密封装置与导轴承的局部剖视图。

主轴密封装置有几种形式,模型采用填料密封,主要由3部分组成,填料箱安装在顶盖下方,包围着主轴;在填料箱与主轴间塞有填料,以橡胶为主要材料制成;用压环把填料压紧即可。

图15是稀油润滑油浸式导轴承结构示意图,导轴承仅承载主轴径向载荷。转动的是轴领,固定的是轴瓦,两者之间采用稀油润滑,多块轴瓦紧抱轴领,组成轴承。整个导轴承的油箱由油箱主体挡油箱组成,挡油箱伸到轴领内侧,在油箱内装有润滑油。油箱主体也是轴承支座,每块轴瓦通过支顶螺丝安装在支座上,调整各支顶螺丝可调整主轴的中心位置。在油箱内装有润滑油,即可对轴瓦与轴领间进行润滑,又可对轴承起到冷却作用(本模型未包含润滑油冷却器)。关于导轴承可参见水轮发电机的通风冷却与轴承课件。

主轴-导轴承-密封装置
15-主轴-导轴承-密封装置

水轮机没有推力轴承,水轮机轴法兰与发电机轴法兰用螺栓紧密的连接成为一根轴,水轮机与发电机共用发电机的推力轴承,水轮机的重量与水轮机轴向受力由发电机的推力轴承承载。发电机也有导轴承,所以水轮机的导轴承调整是与水轮发电机的推力轴承与导轴承调整同时进行的。

5. 接力器的安装

接力器座直接或通过支架固定在混泥土基础上,接力器通过后部的法兰固定在接力器座上。接力器推拉杆两端分别连接接力器活塞杆控制环,见图16。

接力器安装
16-接力器安装

图17显示接力器、接力器活塞杆、接力器推拉杆、控制环、导叶连杆、导叶拐臂、导叶之间的连接关系。接力器驱动导叶的工作原理参见水轮机的导水机构课件。调节连杆中部的旋套使所有导叶转动角度同步。

接力器驱动导叶的结构

17-接力器驱动导叶的结构

到此整个混流式水轮机组装完毕,图18是整个混流式水轮机结构示意图。

混流式水轮机整机
18-混流式水轮机整机

水轮机整个安装过程非常复杂,安装工艺要求很高,经常与发电机安装交叉进行,根据现场实际情况还可能调整安装顺序,不同型号的水轮机结构也不完全相同,以上介绍仅作参考。

 
 
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