糯扎渡水电站筒阀安装工艺

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【摘要】随着水电站正逐步向上游河段深入开发，电站水头将越来越高，水流速度越来越快，导叶间隙漏水量也逐渐增大。为了保护导水机构，减少停机时漏水造成的间隙气蚀和泥沙磨损，延长机组使用寿命，确保机组开停机迅速和长期安全稳定运行，筒阀的应用也更加广泛，因此如何提高水轮机筒阀安装质量就尤显重要了。

【关键词】水电站筒阀安装工艺

中图分类号： TM622 文献标识码： A

1.概述

筒阀布置在水轮机活动导叶与座环固定导叶之间。在机组停机时，筒阀处于关闭状态，筒阀阀体下落处于座环固定导叶与活动导叶之间，上端紧压顶盖上的密封条，下端紧压底环上的密封条，从而达到截流止水的作用。在机组要开启时，首先开启筒阀，将筒阀阀体提升到座环上环与顶盖形成的空腔内，阀体底面与顶盖下端面齐平，不干扰水流流动。在正常开机工况下，先开启筒阀，再开启活动导叶；在正常关机工况下，先关闭导叶，再关闭筒阀。

筒阀及其附属设备由阀体、导向机构、密封、接力器、同步控制装置和油压装置等组成。

2.筒阀安装工艺

2.1.工艺流程

筒阀安装工艺流程见图1

图1筒阀安装工艺流程图

2.2.安装工艺

2.2.1.阀体的组装、焊接

(一)阀体组装

1)将两瓣阀体运至安装间卸车后，用厂房桥机对其卸车并对阀体分辨组合面及螺孔进行全面清扫、除锈、去毛刺和修磨高点，并用刀口尺对其组合面进行检查；直到符合要求为止；同时应检查焊接坡口是否满足图纸要求。

2)全面清洗阀体分辨面的组合螺栓、圆柱销及抗磨板等。

3)组合前先在筒阀组装工位的直径分度圆上布置6个钢支墩（钢支墩约为800mm），并用楔子板调平。

4)在阀体运输支架未拆除的条件下用厂房桥机吊装第一瓣阀体。

5)将清洗检查好的圆柱销放入第一瓣阀体销孔内，并将其插入底部。

6)用同样的方法吊装第二瓣阀体，待快就位时利用千斤顶与链条葫芦精确调整定位，然后拆除运输支架，逐个穿入组合螺栓，并初步对称拧紧。

7)检查组合缝处的间隙，其间隙应符合相关规范要求。

8)阀体组合后，检查阀体顶面水平度应控制在0.02mm/m内，并对导向带处的内圆圆度进行检查，其直径偏差不得大于2.4mm；合缝处错牙不超过1mm，否则应对其进行调整。

9)待阀体的圆度以及组合缝间隙、错牙满足要求后，利用力矩扳手将阀体分辨面的所有M48组合螺柱对称进行预紧，预紧力矩为5000N.m，误差应不超过设计要求的±5%。

(二)阀体焊接

1)清理场地，备齐有关工装，材料、设备、工装器具，对圆度及水平度检查并记录，待各项准备工作做好后方能进行筒阀的焊接工作。

2)焊接阀体分辨面。阀体的焊接应由四名熟练的焊工在阀体分辨面合缝内、外两侧小范围内使用小电流分段退步对称焊接，焊接过程中应锤击消应。

3)阀体焊接过程中应在焊缝内、外侧适当位置布置百分表，以监视焊接过程中的阀体变形。焊接中若发现变形，应及时改变焊接顺序并及时处理。

4)将组合焊缝表面打磨光滑，并按ASME-Ⅷ-APP-8作PT检查，其应满足要求。

5)阀体分辨面焊接完成后，复查阀体分辨面的所有组合螺栓的预紧量，对于不符合要求的组合螺柱应重新予以紧固，合格后，点焊锁固把合螺母。

6)根据筒阀加工装配图，对阀体分辨面组合缝两侧的的把合螺栓孔盖板进行安装并焊接。焊后将焊缝表面打磨光滑，并按ASME-Ⅷ-APP-8作PT检查，其应满足要求。

2.2.2.阀体与顶盖套装

顶盖和筒阀筒体分别组装完成后在机组段之间合适位置进行两者的配装工作。

1)将筒阀体调平，清扫上平面及各螺栓孔，在筒阀体内侧直径分度圆上布置4个支墩，上面放楔子板并调平（支墩高度约900mm），要求顶盖支墩约比阀体支墩高100mm。

2)阀体与顶盖配装前，检查阀体上平面水平及阀体上、下止口圆度应满足要求。

3)检查各相关部件的形位公差及尺寸，应符合设计要求。检查阀体活塞杆装配部位各平面、各孔的水平度及垂直度，应符合设计要求。

4)吊装顶盖于顶盖支墩上，在顶盖吊放过程中，应调整顶盖的方位和中心，使顶盖上∅100的通孔与阀体M80的螺孔基本同心，顶盖与阀体上的接力器和活塞杆安装孔基本同心。

5)用支墩上的楔子板和千斤顶调整顶盖水平，检查顶盖与座环把合加工面处（精加工面），其水平应不大于0.05mm/m。

6)利用千斤顶将阀体平稳顶起，在顶起的过程中可从顶盖上6个∅100通孔中检查阀体各方位的上升速度，其应保持一致，当阀体距全关位置约5mm时，停止顶阀体。

7)将6个M80螺栓穿过顶盖法兰，旋入阀体M80螺孔内，均匀拧紧6个M80螺栓将阀体提起并固定在顶盖法兰上。

8)把紧螺栓，复测顶盖水平，检查阀体与顶盖下端面是否平齐无错牙，合格后检查阀体下端面水平。

2.2.3.筒阀接力器安装

(一)接力器的拆解与清洗

1)将到货的接力器排油孔朝下，拆掉封堵的丝堵，将接力器内用于运输和存储保护的防锈油排除干净。

2)将接力器水平放置，向接力器中通入压缩空气检查接力器动作情况及接力器行程。分别操作接力器由全关至全开和全开至全关，接力器应动作平稳、灵活，不发卡。测量并记录接力器行程，应满足设计要求。

3)打开接力器端盖，检查接力器缸体内的清洁情况，必要时全部拆除进行清洗。

4)在副安装间围一区域用于接力器的拆解、清洗，并将已做好的支墩与地面固定牢靠，以确保接力器拆解和回装过程的安全、可靠。

5)拆开接力器，吊出活塞和活塞杆装配。解体时应注意不损坏各密封圈，多台接力器同时解体时，各零部件应做好标记。

6)将接力器缸体、活塞及活塞杆装配清洗干净，然后在缸体表面涂上透平油。活塞杆应作有效保护防止磕碰，缸体临时有效封堵保护防止异物进入。

7)回装接力器，并对其进行打压检查。

(二)活塞杆垂直度调整

1)复测顶盖水平在0.05mm/m内，同时将顶盖上安装接力器垫圈的位置清理干净，并检查垫圈与顶盖接触面是否有高点、毛刺，必要时应进行修磨（多考虑顶盖在机坑内预装时，检查垫圈与顶盖接触面水平应在0.05mm/m内，否则应对顶盖上的垫圈接触面进行研磨）。

2)组合接力器下缸盖与垫圈之间的把合螺栓。将活塞杆与活塞，下缸盖、轴套及接力器垫圈装配，采用软绳垂直吊至安装位置，调整其中心对准阀体安装孔并安装到位。

3)测量活塞杆的垂直度，其应不大于0.10mm/m，否则松开超级螺母，拆出垫板根据活塞杆垂直度偏差进行配刨，然后再进行安装，按照上述要求预紧超级螺母，检查活塞杆垂直度。活塞杆垂直度需要反复调整，直到合格为止。

4)测量接力器垫圈与顶盖端面的间隙，其不应有间隙，检查活塞杆与接力器、下缸盖间隙，其应四周均匀，合格后定位接力器垫圈。

5)接力器垫圈定位完毕后复测活塞杆垂直度，其应不大于0.20mm/m。

6)以上检查合格后点焊垫圈与顶盖，钻铰接力器垫圈与接力器下缸盖之间的2个直径20mm定位销孔，拆出活塞杆与活塞和接力器下缸盖和接力器垫圈装配，用框式水平仪检查接力器垫圈的端面水平，其应不大于0.03mm/m。否则对垫圈上端面进行磨处理直至满足要求。

(三)接力器正式安装

1)将接力器垫圈表面清扫干净，安装“O”型密封圈。

2)将拆出的活塞杆与活塞和接力器下缸盖和轴套装配吊回安装位置，同时安装垫环和超级螺母，接力器垫圈与下缸盖之间以先前钻铰的定位销孔定位。

3)将M80螺杆从阀体通孔安装到接力器活塞杆上并把紧超级螺母，然后依次拧紧超级螺母锁定螺钉（其预紧力矩为300Nm），装配护盖及护盖把合螺栓（注意护盖装配时的盘根安装及装配前填充黄油进行保护）。

4)安装“O”型密封圈于接力器下缸盖，活塞涂抹透平油，吊装接力器缸到安装位置，套装在活塞杆和活塞装配上，并利用内六角圆柱头螺钉（M24×200）把紧。将接力器轴套与下缸盖用螺栓把紧（操作时应注意小心装配“O”型密封圈）。安装接力器与垫圈之间的把合螺栓并对称把紧，用塞尺检查组合面间隙。

5)安装位移变送器，位移变送器的安装是结合接力器缸与上缸盖的安装交叉进行，结合自动化图纸应精确调整安装位移变送器。

6)检查接力器动作的灵活性。在±X、±Y四个方位布置四个32T机械千斤顶顶住筒阀阀体，松开6个M80的阀体与顶盖把合的螺栓，同步下落千斤顶和阀体，下落过程保证阀体四周下落距离一致。当机械千斤顶行程走完即可停止，阀体自由下落应灵活无卡阻。合格后用千斤顶同步顶起阀体，重新安装6个M80的阀体与顶盖把合的螺栓并把紧。

7)用辅助泵对6个接力器进行耐压试验，有活塞杆侧试验压力为20MPa，无活塞杆侧试验压力为9.5Mpa，保压30min，减压只6.3Mpa再保压30分钟。（注：在接力器上腔注油试验时，筒阀阀体下面一定要支撑牢靠）。

2.2.4.筒阀/顶盖吊入机坑预装

1)采用厂房桥机将筒阀/顶盖一起吊入机坑参与导水机构的预装，预装如图2所示；

图2筒阀预装示意图

2)在机坑安装接力器临时供排油管路及附件，与临时泵站连接，使筒阀体具备升降能力。

3)用辅助泵对六个筒阀接力器下腔加压，使其能够支撑起筒阀的重量，然后松开6个M80的阀体锁定螺栓，由6个操作人员同时操作辅助泵逐步降压，降筒阀平稳地落于底环之上，筒阀应动作灵活不发卡。

4)再由6个操作员操作辅助泵将筒阀打到全开位置，反复操作阀体全开、全关两次，筒阀应动作平稳、灵活、不发卡。

5)检查顶盖上的筒阀密封安装面与筒阀下表面之间的错牙情况，筒阀下法兰表面应比顶盖密封压板底面略高。

6)调整筒阀/顶盖与下止漏环的同心度。

7)测量固定导叶边上的每一个导轨与筒阀导向板槽之间的间隙。根据间隙实际测量值配刨/打磨导向抗磨板的最终厚度。每个导向抗磨板与导轨间的间隙应该为1.0mm～1.2 mm。

8)测量并记录底环表面到筒体上密封表面之间的距离。

9)提升筒阀到一定开度并放置到支墩上以保持此开度以便于导水机构其他部件正常预装。

10)筒阀动作检查合格后将阀体置于全开位置，重新安装6个M80的阀体锁定螺栓并把紧，将筒阀/顶盖一起吊出机坑放于筒阀组装工位。

2.2.5.导向抗磨板及上、下密封安装

(一)导向抗磨板安装

1)在筒阀组装工位重新调整筒阀/顶盖上平面水平不大于0.02mm/m。

2)根据预装所测间隙值计算每块导向板对应抗磨板厚度，安装抗磨板，把紧所有螺栓并保证抗磨板与阀体接触面无间隙。

3)用深度尺测量导向抗磨板高出阀体尺寸，是否满足预装时计算抗磨板厚度要求，不满足时将进行打磨处理，以保证抗磨板与座环导轨间隙控制在1.0mm～1.2mm内。

4)并用内径千分尺检查抗磨板垂直度，并做记录。

5)用M20×65螺钉固定抗磨板并涂乐泰L243锁固。

(二)筒阀上密封安装

筒阀上密封的安装可以在导水机构预装结束后进行。

1)在安装间将到货的上密封零部件清洗干净，用锉刀、磨光机、砂纸、油石等将筒阀上密封基础板、压板以及顶盖上密封安装面上高点、毛刺清理干净。

2)在安装间绕顶盖将基础板组装成整体，组装时用圆柱销定位，把紧基础板紧固螺栓，用0.05mm塞尺检查组合面间隙应不能通过。必要时涂抹密封胶。

3)配装压板与基础板，检查压板与基础板的把合螺孔及光孔的错位情况，必要时对相关光孔进行修磨处理。

4)用千斤顶顶起基础板到顶盖密封安装位置，预装上密封基础环板，检查基础板与顶盖上的螺孔有无错位，如有则修磨基础环板把合孔，合格后将基础板安装到位，检查基础板错牙间隙。

5)同样用千斤顶顶起密封压板到顶盖密封安装位置，预装上密封压板，检查压板与顶盖上的螺孔有无错位，如有则修磨压板把合孔，合格后将筒阀上密封橡皮和顶盖上“O”型密封条涂胶后装入盘根槽。检查压板与顶盖下法兰面错牙，不允许高出，否则对压板进行修磨处理；注意：基础板和压板安装时注意对力矩进行检查，并点焊牢固，对螺栓与压板缝隙中填充环氧树脂。

(三)筒阀下密封安装

下密封的安装在底环正式安装完毕后进行。

1)在安装间将到货的下密封零部件清洗干净，用锉刀、磨光机、砂纸、油石等将筒阀下密封压板及底环密封安装面上高点、毛刺清理干净。

2)配装压板与底环，检查压板与底环的把合螺孔的错位情况，必要时对相关光孔进行修磨处理。检查压板与底环之间的间隙，待合格后，拆掉压板，压板拆除时应打上编号。

3)配装密封圈，安装时应根据密封圈安装的实际情况进行切割，然后粘结成整圈。密封圈安装到位后其应高于底环上端面2mm以上。

4)按照压板配装的结果安装压板以及把合螺栓，对称把紧把合螺栓，注意检查其预紧力，待合格后螺栓与压板缝隙中前充环氧树脂。

2.2.6.筒阀/顶盖正式安装

1)将底环吊入机坑调整固定，吊装全部活动导叶,并置于全关位置。

2)吊装转轮和主轴，调整转轮中心和主轴法兰面水平合格。

3)安装顶盖与座环密封条，吊装筒阀/顶盖联合体，用定位销钉将顶盖定位后，对称把紧1/2顶盖把合螺栓，检查导叶端部间隙满足要求后对称紧固所有螺栓，螺栓伸长值应符合设计要求。

4)复查筒阀抗磨板与座环导轨间隙满足要求。

5)安装筒阀油压操作系统。

5、结语

糯扎渡水电站9台套水轮机筒阀安装按照以上工艺进行施工，对其阀体中心、接力器垂直度及各密封控制严格，使得各台机组筒阀自2012年8月相继投产以来，运行灵活，无卡阻及无渗漏，一直处于安全稳定运行状态。

[作者简介]：兰东宏（1978-） 男，四川省自贡人，工程师，主要从事水电站水轮发电机组安装及调试管理工作。