黄河大峡水电站3号机组技术改造及增容项目 定子中心高程调整方法介绍

发表时间:2020/5/22   来源:《当代电力文化》2019年24期   作者: 姚鹏飞1 钟利军2
[导读] 黄河大峡水电站水轮发电机组增容改造项目
         摘 要:黄河大峡水电站水轮发电机组增容改造项目,定子中心及高程调整工序由于定子下线后受汇流排安装位置影响,定子专用吊具无法安装使用,给定子中心及高程调整工作带来了不便,本文主要介绍专用吊具无法使用后,对定子中心及高程调整方法的介绍。
         1.概况
         大峡水电站位于甘肃省白银市和榆中县交界处的水川乡境内黄河干流上,距白银市35km,距小峡水电站29km,距兰州市中心河道距离65km,包兰线沿电站北西方向通过,交通便利,是黄河小三峡“小峡、大峡、乌金峡”第二级电站。
大峡水电站水库正常蓄水位1480.00m,相应总库容O.9亿m3,为日调节水库,不承担下游的防洪任务。本工程以发电为主,兼顾灌溉等综合利用效益。电站总装机容量300MW,保证出力154.1MW,多年平均发电量14.92亿kW·h,属大(2)型工程。本电站以220kV一级电压出线,接入甘肃电力系统,以发电为主,在电力系统中担任基荷和调峰、调频任务,是甘肃电网的骨干电厂之一。
         大峡水电站始建于1991年,1996年第一台机组发电,已运行二十余年,由于多年的运行,4台发电机定子不同程度出现下列问题,已严重威胁到机组的稳定运行。
         (1)由于铁心端板齿部断裂,齿片损伤线棒绝缘,造成定子线棒接地故障。
         (2)定子铁心齿片松动、铁心端部局部发热、线棒处硅钢片松动、表面漆有脱落现象,线棒槽楔多处有位移情现象。
         (3)4号发电机定子铁心下齿压板出现有不规则的移动,与下齿压板接触的第一张铁心片发生径向移动,大部分向中心方向移动,达到3至4毫米,局部5毫米,铁心波浪度较大。
         2.定子中心及高程调整的必要性以及存在的问题
         大峡水电站水轮发电机组增容改造,定子进行了整体更换,新定子采用在安装间完成机座组装及铁芯叠片然后利用专用吊具整体吊入机坑,在机坑内进行下线工作。为保证定子中心及高程满足要求,在定子下线后必须对新定子中心及高程进行调整,然而在调整时发现,专用吊具受汇流排安装位置影响无法安装。
3.定子中心及高程调整方法介绍
         新定子下线完成后需参与机组中心调整,将新定子中心调整至与机组中心重合以确保定、转子空气间隙均匀。针对大峡水电站机组增容改造定子专用起吊工具无法使用情况下定子中心及高程调整方法如下:
         (1)调整前准备工作
         转轮室完成修复工作后,以转轮室上下环组合缝为基准在转轮室内画出机组高程的“0基准线”,依据图纸知上下环组合缝与“0基准线”的高程差为576mm;“0基准线”画好后进一步校核,校核基准线为转轮室上环与凑合节组合缝,并沿圆周设置24个测点,依据图纸知转轮室上环与凑合节组合缝高程差为1226mm。
         对原定子基础板、高程调整过渡板安装的基础混凝土进行清扫、编号标记,复核定子各部尺寸,并做好测量数据及偏差值记录,以备定子高程、水平调整时参考使用。
         (2)测量调整定子水平,计算基础板加工量,完成定子高程调整
         1)过渡板加工量测量计算
         清扫原定子基础板,基础板螺栓完成紧固,对原定子基础板平整度使用光学合像水平仪进行测量记录。

依据现场测量标定的高程控制点,可测得控制点与座环法兰面高程差为Δ0,然后根据机组图纸可计算出控制点与镜板上表面的高程差为Δ1;定子铁芯中心线在铁损试验结束后已做标定,定子吊入基坑后可测得定子铁芯中心线与座环(查图纸知座环高程为▽4.876mm)的高程差为Δ铁芯,图纸显示转子中心线安装高程为▽14.804m,发电机轴顶部安装高程为▽13.86m,推力头厚度为840mm,所以转子中心线与镜板顶面的高程差为:14804-13860+840=1784mm。
         安装说明书要求,定子螺栓把紧后安装高程在设计值的+2+4mm之间,可由公式:定子中心线实际高程-转子中心线设计高程-(+2+4mm),计算出定子基础过渡板的配加工量δ,即:
         加工量=设计高程-实测高程-预留偏差值
         δ=(Δ铁芯+4876)-(Δ0+4876-Δ1+1784)-(+2+4)mm
         即得出定子基础过渡板的配加工量δ。
         2)高程及水平调整
         在定子基座与基础板把合螺栓孔两侧(12个基础板位置)的基础板上焊接L形钢板,用作顶定子用的千斤顶支撑,如图所示:
在顶起定子过程中,随时检测确认定子上升高度。定子顶升过程要求12台千斤顶同时动作,以保证定子起升过程中各点保持同步,防止定子发生变形。定子升起2mm后,将定子基础过渡板取出做好相应位置编号,根据计算得出的配加工量进行加工,过渡板加工完成后,根据编号、标记对应回装,回装过程中要确保定子底板与基础板螺孔对齐。回装完成后在下机架上架设水准仪,对称24个点测量定子中心线高程,满足定子中心高程较转子中心设计高程大2~4mm,且各点间高程偏差≦1mm,若各点间高程偏差不满足要求,则在定子原基础板和过渡板间加垫进行调整,直至合格即可完成定子高程的调整。
         (3)定子中心调整
         1)中心位置调整
         根据转轮室内标定的机组高程“0基准线”,利用“钢琴线耳机法”将钢琴线调整至转轮室中心位置作为机组中心。按机组轴线方向在定子铁芯底部、中部和上部分三层依次划分测点,每层等分8个测点,然后用“钢琴线耳机法”依次测量钢琴线至各测点间的距离。安装说明书要求定子与机组的基准中心的同心度在0.15mm以内、定子的圆柱度应在0.80mm以内,根据测量数据对定子中心进行调整。
         根据调整量在定子基座基础板处安装千斤顶进行方位调整,在定子需要移动的方向对称架设两块百分表进行调整量监视,为确保方位调整过程中定子不发生形变(两块百分表变化量偏差保证不超过0.1mm),为确保定子整体移动在移动方位45度处对称增加辅助千斤顶。
         2)过渡板焊接
         待定子中心和高程均调整至合格范围内后,拆除定子基座与基础板把合螺栓,利用12个千斤顶将定子顶起约100mm,定子顶升过程中应确保12千斤顶同时顶升5次后进行起升高度测量,对起升不足千斤顶进行补顶12次,确保定子顶升过程中不发生形变。定子顶起100mm后对各过渡板焊接加固,焊接过程中先采用小电流整体段焊,然后再进行满焊,以防止过渡板焊接过程中发生形变。过渡板焊接完成后将定子降至过渡板上,降落过程要保证12个千斤顶同步,方法同顶升过程:采用水准仪监控。最后把紧定子基座与基础板螺栓,复测定子高程、中心数据合格后,定子高程、中心调整完成。
         结束语
         大峡电站3号机组定子在安装过程中,因受汇流排安装位置影响,定子专用吊具无法在中心及高程调整时发挥作用,给安装工作造成了很大的困难,本文方法通过实际验证,可实现定子安装中心及高程调整工艺要求,为后续机组改造施工总结了经验,同时对其它电站同类问题的实施有一定的借鉴和指导意义。
         作者简介:
         姚鹏飞(1976年—),男,工程师,国投甘肃小三峡发电有限公司,水轮机发电机检修技师,1995年参加工作,从事水电站机械设备检修工作8年,从事水电站机械设备管理工作16年。
    钟利军(1990—),男,中国水利水电第三工程局有限公司,工程师,主要从事水轮发电机安装与检修工作。

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