广西百龙滩水电站安装6台日本富士产灯泡贯流机组，额定水头9.7 m，额定流量377.5 m³/s，单机容量32 MW。前3台由富士电机株式会社供货，后3台由富士和富春江水电设备总厂合作生产，1998年9月下旬已有4台机组先后投入运行。
　　富士灯泡贯流机组在结构上颇具特色，根据前几台机组安装工作实践，结合机组投产后发现的问题，对富士灯泡贯流机组的安装技术作一探讨。

1　定子安装
　　结构特点：定子铁芯采用浮动式结构。定子机座由三瓣组成，外径Φ7 600 mm，高2 800 mm。铁芯由61 436张冲片迭压而成，高1 240 mm，内径Φ6 500 mm，装配后定子起吊重量为70 t。
1.1　定子机座组合缝焊接
　　由于定子铁芯系浮动式结构，铁芯热膨胀应力不会传递到机座，因而机座结构比较轻巧，相对刚度较单薄(见图1)。机座分瓣组合面由7个M36和9个M48螺栓连接，外侧组合缝进行封水焊，防止渗漏。工厂制造时合缝坡口尺寸偏大，焊接时按一般焊缝处理，曾发生组合缝焊后收缩，机座变成梅花瓣，实测定位筋半径差值最大达5 mm。改进措施：尽量缩小坡口，焊接速度放慢；层间锤击，充分消除内应力；注意焊条烘干保温，焊接电流控制在150 A以下；焊接程序采用分段对称退步焊。

图1　定子铁芯结构图

1.2　机座组装基准面
　　百龙滩机组转动部分重量，通过主轴由发导和水导两点支撑，当发电机转子和水轮机转轮与主轴连接后，两端将产生一定挠度。为保证发电机规定的空气间隙，定子与管形座连接的组合面加工成斜面(倾斜4 mm)，使与转子下挠量相一致。因此定子机座组装时，不能以管形座侧的平面作为基准，必须以灯泡头相连的组合面，作为定子安装的基准面。
1.3　鸽尾筋安装
　　为提高定子铁芯组装精度，鸽尾筋与定位筋之间，按测量差值加垫，复测调整后用埋头螺栓固定。为防止螺栓松动，螺纹表面涂一种271粘结剂，效果良好。
　　为适应铁芯热膨胀需要，定子冲片迭装时，冲片与鸽尾筋之间设置厚4 mm、宽19 mm，长1 400 mm的调整垫条，铁芯迭压完毕，抽走垫条，留下4 mm空隙即为铁芯径向浮动量。铁芯迭压时，垫条受挤压产生变形，不易拔出。为此在垫条表面喷涂润滑剂，干后形成一层腊质薄膜，以减少垫条拔出时摩阻力。未喷涂润滑剂时，拔垫条需花3 d时间，喷涂润滑剂后，不到2 h，60根垫条全部拔出。
1.4　铁芯迭装与压紧
　　铁芯迭装前，冲片先进行试装，试装高度约200 mm，检查各部尺寸符合要求后，冲片全部拆除，正式开始迭压。最底部约20 mm高冲片，表面涂环氧树脂并及时压紧，待固化后形成一个良好的基面，再继续进行迭压。铁芯迭压完毕之前，最上面一层20 mm冲片，亦用环氧树脂进行固化。
　　迭片完成，用M36穿心螺杆压紧，下部与齿压板直接相连，上部在齿压板上配置了3个碟簧，穿心螺杆通过压环压缩碟簧，进而压紧铁芯。为了正确控制碟形弹簧的压缩量，可靠地得到必要的压紧力，在碟簧内加装了一个限位衬套，当压环与限位衬套碰到时，就刚好达到规定的压紧力(见图2)。采用碟形弹簧的目的，主要是为了保证铁芯必要的压紧力，即使经过长年运行铁芯可能产生萎缩，通过碟簧的胀力仍能维持一定的压紧力。

图2　定子铁芯压紧碟簧示图

1.5　下线和打槽楔
　　线棒上下两层共720条，由于线棒制造尺寸规范，下线非常轻松，5号机组两层线棒下线时间为4d。然而打槽楔相对来说就比较麻烦。铁芯长度1.24 m，槽楔分成10段，槽楔和线槽之间根据实际间隙，加垫2～4层绝缘材料，锤击检查没有空腔声为合格。上下两端槽楔则用环氧树脂固化，以防槽楔松动。根据安装实践，富士公司同意补充提供专用槽样棒，使打槽楔时间有所缩短，5号机组最快，打槽楔时间为4 d。
1.6　线棒接头和过桥引线银铜焊
　　线棒接头焊接采用中频感应加热，接头之间预先放置银铜焊片，再用Φ1.5 mm银铜焊丝充填，焊后接触面积可达到80%。过桥引线焊接方法相同，但过桥引线分内外两圈，先焊外圈，包扎绝缘后安装挡风板，然后再焊内圈引线。
　　下层线棒下线完毕，用软铜线把线棒联成整体，进行第一次直流耐压试验；上层线棒下线完毕，在过桥引线未联接前，进行第二次耐压试验；当过桥引线和汇流排接头全部完成后，进行最终整体耐压试验。耐压标准高于国标，为(2.0U_n+0.3)×1.6=38 400 V，1 min。
1.7　定子吊装与空气间隙调整
　　定子翻身及吊装专用工具由工厂提供。定子吊入机坑，缓缓套入转子，然后依靠两组垂直支撑，调整定子与转子之间的空气间隙，空气间隙为(13.5±10%) mm。此时定子和管形座连接部位空间窄小，无法钻孔打受力销钉，故采用偏心套结构(见图3)。偏心销直径Φ43 mm，共18个，与之连接的轴套直径为Φ70 mm，销孔中心有13.5 mm的调节余量，调节十分方便。定子另一侧与灯泡头连接，亦采用偏心套结构。

图3　灯泡头与定子连接示图

　　当灯泡头与定子配装后，增加了38 t悬挂载荷，悬挂中心距达4.85 m，由于定子刚度较小，定子下沉引起上部空气间隙减小。以4号机为例，上部空气间隙由12.8 mm减为11.2 mm，重新松开定子和管形座连接螺栓及偏心套，用桥机提起定子，上部空气间隙增为12.66 mm，紧固螺栓和偏心套后，桥机松钩再次测量空气间隙，又降为12.00 mm。
　　当灯泡头左右两侧水平支撑，用油压顶紧并锁定后，灯泡头上抬，相应上部空气间隙约增加0.10 mm。考虑机组充水后，水的浮托力作用对改善上部空气间隙有利，故安装时上部空气间隙按平均值偏小控制是恰当的。

2　转子安装
　　结构特点：采用无轴悬臂圆盘式支架，磁轭冲片无导向销孔，磁轭键采用热配压紧。
2.1　圆盘支架组合
　　转子中心体内径Φ1 690 mm,由两瓣圆环套装组成圆盘支架。支架外径Φ5 299 mm，高1 403 mm(见图4)。这种圆盘式支架属轻型结构，主筋板厚仅16 mm，上下两层面板厚亦只有22 mm，圆盘支架总重约15 500 kg。

图4　转子支架剖面图

　　圆盘支架在工厂组合后精加工，然后解体发货。工厂发货时将定位销焊在支架上，安装时铲除焊缝并磨平，组合后发现合缝间隙达不到要求，分析原因为焊疤未磨平，建议工厂发货时，销钉不焊在支架上单独发货。
　　支架把合时，组合螺栓M80 6条，M64 16条，均按伸长值控制拧紧力矩。
2.2　磁轭迭压
　　磁轭冲片厚3 mm，共9 100多张，按重量差分成8级，每级差0.1 kg。实测到货冲片，同一等级的重量差达到0.13 kg，安装前冲孔边缘毛刺必须磨平并圆滑过渡。
　　磁轭冲片没有设置专用的导向销孔，迭片时，依靠冲片外缘的磁极键槽，设置临时导向键，作为迭片的基准。由于冲片边缘不很平整，导向精度不高；尤其迭片初期，导向键尚未定位，这一段磁轭尺寸误差较大。
　　磁轭与转子支架连接，通过16个立筋，其中8个装T型键，8个装平键。T型键主要传递切向力，而平键传递径向力。磁轭键槽用传力杆铣孔，铣刀可调节，每次增量0.05 mm。T型键和平键均根据键槽尺寸和磁轭键厚度，加上计算热配紧量，配置垫片，然后将垫片与键用氩弧焊固定在一起，待转子磁轭加热膨胀后，将磁轭键打入，冷却后收缩，磁轭与转子支架即达到紧配。
　　3号机组曾发生转子磁轭键松动，运行中磁轭来回窜动，致使圆盘支架16个立筋中有3个立筋与面板接合处产生裂纹(见图5)。分析原因及改进措施如下：

图5　圆盘支架示图

　　(1)增加导向键厚度，使与冲片键槽接触良好，从而改善导向精度；
　　(2)磁轭冲片螺栓内孔为Φ26 mm，压紧工具螺杆为M20，空隙太大，压紧时因冲片厚薄不均，水平方向产生窜动，致使磁轭成腰鼓形。经日方同意，工具螺杆改为M24；
　　(3)调整螺栓压紧程序，原来压紧程序由内到外，改为内外交错紧固，限止冲片水平窜动不会累加；
　　(4)磁轭键热配紧量由0.65 mm增为0.85 mm。
2.3　磁极挂装
　　磁极64个，单重765 kg。磁极与磁轭连接方式与一般机组不同；磁极挂装后，仅在上下两端部用磁极键打紧，接触长度只有150 mm；磁极打紧方向不是向磁轭贴紧，而且向外胀紧。因而安装方法也不相同，简言之，磁极挂装和磁极键装配均要两次完成。
　　磁轭热配键及切向键完成后，磁轭已与转子支架固定为一体，此时可用桥机对磁极键槽进行拉孔，拉刀可调节，每次增量0.05 mm，拉孔完毕，进行第一次磁极挂装。打紧磁极后，测量磁极和磁轭之间的间隙，按间隙配垫，留0.5 mm～1.00 mm的安装余量。然后拆卸磁极，将垫片用氩弧焊固定在磁极背面，待磁轭外圆喷涂绝缘防锈漆后再正式挂装磁极。
　　磁极挂装后，通过挂钩螺栓调整磁极高度，开始磁极键研配。磁极键多次打入、拆卸，用砂轮磨去高点，使接触长度大于100 mm，接触面积大于75%。拆卸磁极键，留3 mm余量，多余长度用切割机切除，清除毛刺，最终打入磁极键槽。下部磁极键3 mm 余量用千斤顶顶死，上部则用大锤打紧，最后用盖板封头。
　　磁极挂装完毕，用测圆架测量磁极外圆，按±0.65 mm的公差控制，超差部分用砂轮磨圆。
2.4　制动环板安装
　　卧式机组与立式机组不同之处：机组制动或顶起时，立式机组制动环板承受全部转动部分重量；而卧式机组制动时，制动环板仅承受制动正压力，负载轻得多。富士机组制动环板设计成可调结构(见图6)，整圆分成16块制动板，板厚40 mm。每块制动板由8组调节螺栓进行调整并固定，制动板外侧勾住圆盘支架缺口，并以此定位。安装时两制动板之间的高低差，可控制在0.10 mm之内，其精确度远高于立式机组。

图6　制动环板结构图

　　制动环板的调节螺帽采用埋头螺丝顶死定位，因而制动环板亦要安装两次。第一次，在制动环板安装调整后，将里面的调节螺帽与制动板靠死，拆卸制动板，将埋头螺丝顶死调节螺帽；再次安装制动环板，将外面调节螺帽紧固，再将埋头螺丝顶死定位。

3　导水机构安装
　　导水机构由内外导环、导叶和控制机构组成，内外导环均成球面状。内导环球面半径R2 465 mm，重12 273 kg。外导环球面半径R4 668 mm，重32 000 kg。导叶16件，高2 200 mm，总重28 000 kg，成60°角布置。导叶枢轴上下两端均采用球面轴承，导叶端面间隙：上部为1.5 mm，下部为2.2 mm。
3.1　工厂预装和试验
　　导水机构属于多支点联动机构，配合面多，控制精度高，因此，必须在工厂内进行预装，以便发现问题并在出厂前处理好。但工厂预装时，由于管形座内外座圈不可能参予，而导叶全开时，其叶片端部已超出外导环约130 mm，与外座圈内壁相接触，这是极易疏漏之处。百龙滩1号机组试运行时，由于外座圈钢板拼接焊缝未予磨平，试验时调试人员思想麻痹，调速器一次投入全开，导叶碰到焊缝受阻，在5 MPa油压作用下，导叶拐臂被扭成麻花状，导叶外端轴亦扭转变形。
3.2　关于导叶端面间隙
　　设计导叶端面总间隙为3.7 mm，允许±25%误差，最小端面间隙为4.63 mm，最小端面间隙为2.78 mm。内外导环和导叶均由数控机床加工，工厂预装时测试导叶端面总间隙，最大为3.5 mm，最小为2.8 mm，虽属合格范围，但数值偏小。工地安装时测试端面间隙，最大为2.9 mm，最小为1.9 mm，间隙又变小了，影响端面间隙变小的可能原因：
　　(1)内外导环两法兰之间距，设计值为920 mm，如此值偏小，则会影响导叶端面总间隙。实际复核，此值为(920^+0.3 0)mm，不可能成为端面间隙减小的原因。
　　(2)导叶两端部及内外导环表面油漆厚度的影响，油漆厚度为0.10 mm，4个面合计也只有0.4 mm，不足说明问题。
　　(3)运输及吊装变形，这可能是原因之一，但也不会造成总间隙普遍减小。
　　端面间隙达不到要求，只好研磨内外导环。建议数控机床加工内外导环和导叶时，按平均偏大的数值进行控制。
3.3　保持内外导环球面同心
　　导叶能否转动灵活并保持良好的接触和间隙，这是运行可靠性的前提，决定的基本要素是制造质量，但安装时保持内外导环球面同心是非常重要的。
　　内外导环轴线中心误差按±0.05 mm控制，两法兰面之间的距离按920 mm控制，由于内外导环与管形座内外法兰相连，与此同时还要控制好管形座内外法兰的尺寸和波浪度。为提高精确度，法兰面用经纬仪各测64点，按要求打出基准面后再分段修磨，最后达到两法兰面间距误差为+1.1mm、-0.5 mm，不平度小于1.00 mm，波浪度不超过0.5/500 mm。
3.4　滚珠式控制环安装
　　控制环装在外导环法兰上，通过一个球轴承架，形成一个环状空腔，内装Φ50 mm钢球443个(见图7)。控制环在接力器推动下，沿着外导环转动，由于钢球滚动，故摩擦系数很小。安装时控制好钢球间隙，可调整球轴承架的调节螺栓，使间隙不大于0.10 mm。控制环、球轴承架与外导环组合面两侧，用Φ9 mm胶条密封，防止润滑油渗漏。

图7　导水机构控制环示图

3.5　弯铰连杆
　　立式机组，当导叶卡阻时，一般采用剪断销保护。卧式机组当剪断销破坏后，导叶在自重作用下将转动，有可能影响邻近导叶，扩大事故。为此，百龙滩机组采用弯铰连杆，当导叶关闭受阻时，连杆弯曲但导叶仍被连杆拉住，此时检测板开关发出信号(见图8)。

图8　弯曲连杆示图

　　安装时，导叶接力器压紧行程按5 mm控制，导叶立面间隙可通过连杆偏心套进行调节，弯铰连杆检测板开关，待校正动作后再定位(有3 mm调节量)。

4　转轮安装
　　转轮直径Φ6 400 mm，4个叶片为不锈钢整铸，材质SCS6，相当Cr13Ni4Mo，轮毂比为0.428，操作机构为无操作架、动缸式，工作行程377 mm，活塞直径Φ1 470 mm，叶片转动角度35°，操作油压5.786 MPa，转轮重93 t。
4.1　工厂装配
　　　　供货合同规定，转轮在厂内装配并完成操作试验及静平衡试验后，拆除叶片，加盖密封，整体发运。工地只安装叶片，内部不再解体，因此，工厂装配十分重要，用户及安装单位应派人参加。工厂装配主要检验项目为：叶片枢轴与Φ470 mm、Φ880 mm铜套配合；接力器Φ520 mm轴套及连杆Φ275 mm轴套配合；活塞与缸体配合。检测工作行程与叶片转角，检测油压操作系统密封及油质情况。检查时还应注意三个部位的间隙：叶片与轮毂的间隙(2.7±20%)mm，叶片枢轴窜动量不大于1 mm，叶片外圆与转轮室配合间隙不小于2.85 mm(单边)。
4.2　工地安装叶片
　　安装叶片时，富士公司配置了2套导向销，6台机共用。4号转轮由富春江厂制作，由于加工偏差，厂内装配时采用车小的导向销，此事未向工地通报。工地安装时，因导向销使叶片枢轴卡住，十分被动。经现场研究，决定取消导向销，依靠叶片枢轴原有的4个Φ100 mm定位销，头部倒角，调整好叶片吊装水平位置，很顺利地装进去了。5号转轮叶片安装采用同样方法也很顺利。
4.3　叶片密封
　　叶片枢轴Φ1 000 mm与轮毂轴孔Φ1 050 mm之间，迭装4个U型胶环，内衬托90个小弹簧将

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